modelul numeric al terenului

8/12/2019 Modelul Numeric Al Terenului

http://slidepdf.com/reader/full/modelul-numeric-al-terenului 1/16

1. Date generale despre modelarea numerica a terenului

DEM (digital elevation model);

MNAT (model numeric altimetric al terenului)- termenul geomorfologic complet care se referă la acelreprezentări digitale ale altitudinii reliefului suprafetei terestre. MDAT (model digital altimetric al terenului);

MNA (model numeric altimetric);MNT (model numeric al terenului);MDT (model digital al terenului);MDA (model digital altimetric);

MNE (model numeric de elevatie);MDE (model digital de elevatie)-SUA si Canada

Modelul numeric al terenului (MNT) reprezinta punctul de plecare atat pentru calcularea unor element

morfometrice ale reliefului şi realizarea hartilor geomorfologice digitale cat şi pentru analiza spatiala smodelarea matematica, metode specifice Sistemelor Informaţionale Geografice, în vederea rezolvării uno probleme teoretice si practice din domeniul geografiei si nu numai.

Termenul de „model numeric al terenului” (Digital Terrain Model-DTM) a fost folosit pentru prima dată î1958 de către Miller şi Laflamme, care l-au definit drept:

„o reprezentare statistică a suprafeţei continue a terenului utilizând un număr mare de puncte a cărocoordonate orizontale (x, y) împreună cu altitudinea (z) sunt cunoscute, reprezentare realizată într -un sistem d

coordonate arbitrar.”

Utilizat în Europa, are în prezent un înţeles mult mai larg în comparaţie cu definiţia dată de Miller şLaflamme. Astfel MNT include pe lângă valorile altitudinale o serie de elemente suplimentare cum ar

discontinuităţi ale terenului (creste, abrupturi, cursuri de apă) sau valori ale pantelor, aspectului, vizibilităţietc.

Deşi în general nu este o greşeală utilizarea oricărei variante prezentate mai sus, există situatii specifice

când este important daca o reprezentare digitală a terenului este un MNST, un MDE sau un MNAST.Alţi termeni mai rar folosiţi care se referă la acelaşi tip de reprezentare sunt:

-Digital Ground Model (DGM) utilizat cu precădere în Marea Britanie; -Digital HeightModel (DHM) care provine din Germania.

Modelele amintite anterior se referă strict la reprezentări ale suprafeţei terestre. Există şi modele numericale înălţimii obiectelor de la suprafaţa terenului (de exemplu clădirile) care poartă denumirile de Digita

Surface Model (DSM) sau Digital Feature Heigh Model (DFHM).



Figura 1: Modelarea Numerica a Terenului

Elaborarea unui model numeric al terenului şi utilizarea ulterioară a acestuia presupune parcurgereurmătoarelor etape:

•generarea MNT : achiziţia datelor şi construirea modelului; •manipularea MNT : corectarea erorilor şi eventual actualizarea modelului, operaţiuni de filtrare, combinaremai multor modele provenite din surse sau perioade diferite, transformarea structurii modelului (TIN –raster invers);

•in terpretarea MNT : analiza modelului şi extragerea informaţiilor utile; •vizuali zarea MNT : redarea grafică a MNT (reprezentări 2D, 3D, animaţie, etc.), etapă strâns legată de ceanterioară;

•exploatarea MNT : dezvoltarea aplicaţiilor specifice pentru domeniul dorit. Deşi parcurgerea tuturor etapelor este obligatorie, aceasta se poate face în ambele sensuri. Astfe

rezultatul care se obţine într -o etapă poate reprezenta un feed–back pentru etapa anterioară, procesul se reiobţinându-se un nou model mai bun

Generarea MNT - Se referă la modul de achiziţie al datelor, la realizarea propriu-zisă a modelului prin diferitmetode de in terpolare precum şi la alegerea structur ii de reprezentare a datelor (raster sau T IN).



2. Sursa datelor grafice pentru crearea datelor numerice ale terenului.

Sursele de altitudine pentru crearea modelelor numerice ale suprafetei terenului:

Ridicări topografice

Aerofotograme(metoda stereoscopică)

Imagini satelitare(stereo-autocorelaţie)

Digitizarea curbelor de nivel de pe hărţile şi planurile topograficeGPS

Aerofotograme(metoda stereoscopică)

Teledetecţia şi aerofotogrammetria tind să devină principalele modalităţi de culegerea a dateloaltimetrice necesare generării MNT. Acestea sunt metode de achiziţie a datelor în care se încearc

minimalizarea efortului de culegere a datelor simultan cu creşterea acurateţei modelelor rezultate. •folosesatât aerofotogramme cât şi imagini satelitare; •sunt utilizaţi senzori pasivi(echipament fotografic sau radiometre) precum şi imagini obţinute cu ajutorusenzorilor activicum ar fi sistemele

Viziunea stereoscopică permite estimarea coordonatelor x,y,z ale unui punct de pe suprafata terestrfotografiat (cu o cameră a cărei geometrie este cunoscută) din cel putin două pozitii ale căror coordonate suncunoscute.

Punctul aflat pe suprafata terestră trebuie reperat pe ambele aerofotograme. Relatiile geometrice stabilitîntre geometria camerei fotografice, a punctului de pe suprafata terestră si a pozitiei aparatului de zbor (aerotriangulatia), permit ortorectificarea aerofotogramelor si transformarea lor în imagin

ortorectificate.

Exemple de MNT realizate prin teledetecţie: •ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) -oferă imagini în 14 benzspectrale, cu o rezoluț ie ce variază între 15-90 m. Imaginile ASTER sunt disponibile în proiecț ie Univers

Transverse Mercator (UTM), doar unele scene fiind stocate în alte proiecț ii. Datele sunt referenț iate î

sistemul WGS 84. Formatul fișierelor este HDF-EOS (Hieratical Data Format) putând fi achiziț ionate pe CDROM, DVD, DLT, 8-mm tape, sau prin FTP.



Figura 2. Imaginea Aster folosită pentru obț inerea MNAT-ului.

Figura 3. MNAT-ul rezultat din ASTER (stânga – fără factor de netezire; dreapta – cu factor de netezire 3).

http://earth.unibuc.ro/images/907.jpg




Figura 4. MNAT-ul rezultat din ASTER (stânga – cu factor de netezire 5; dreapta – cu factor de netezire 7).

Figura 5. MNAT-ul rezultat din ASTER (stânga – cu factor de netezire 8; dreapta – cu factor de netezire 10).

Precizia MNAT-urilor ASTER poate fi asimilată cu cea întâlnită pe hăr ț ile cu scara cuprinsă între1:50.000 și 1:25.000.

•SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) - produce MNT (fişiere cu extensia .hgt) cu o rezoluţie de 90 mFrecvent acestea prezintă “găuri negre”, adică areale în care lipsesc datele şi care pot fi corectate prin diferit procedee (“peticire”). Se pot descărca, atât pentru teritoriul USA cât şi pentru majoritatea regiunilor globului d pe site-ul USGS: http://seamless.usgs.gov

•RADAR : Radio Detecting And Ranging şi LIDAR : Light Detection And Ranging-tehnologie care utilizeaz pulsurile laser pentru a determina distantele până la suprafetele vizate. Se obtin modele numerice ale suprafeteterestre de înaltă rezolutie, din care prin procesare, se poate obtine altitudinea suprafetei terestre si volumuvegetatiei sau al constructiilor.

AVANTAJE:

•relativa uşurinţă cu care se obţin datele şi faptul că permit obţinerea unor MNT cu o acurateţe medie sau mare•posibilitatea eliminării datelor redundante în momentul achiziţiei datelor, densitatea acestora putând fi adaptatla complexitatea reliefului;

•se pot obţine date şi pentru regiunile pentru care nu se pot aplica celelalte metode (zone pentru care nu existhărţi topografice, zone în care accesul este interzis din cauze politice sau militare şi zonele cu teren foartaccidentat).

DEZAVANTAJE:•preţul care, deşi este mai mic decât cel al unei ridicări topografice pentru aceeaşi suprafaţă, rămâne încă premare pentru mulţi utilizatori; • precizia datelor care poate fi diferită în funcţie de relieful suprafeţei terestre: erorile sunt mult mai mari pentrregiunile montane care prezintă mari oscilaţii ale valorilor morfometrice(în special panta) în comparaţie c

regiunile de câmpie.

Scanerele terestre laser

Principiul de măsurare este asemănător tehnicii LIDAR, doar că senzorul nu se află în miscare, iar suprafatacoperită este mai redusă, dar si rezolutia este mai mare. Procesarea rezultatelor, necesită printre alteleliminarea vegetatiei, rezultatul putând fi utilizat la analiza morfologiei si dinamicii malurilor, spre exemplu..

http://seamless.usgs.gov/






Digitizarea curbelor de nivel de pe hărţile şi planurile topografice

Hărţile topografice constituie una din cele mai utilizate surse de achiziţie a datelor. Extragerea datelode altitudine de pe hărţile topografice se face prin digitizarea manuală, semiautomată sau automată a curbelo

de nivel şi a punctelor de cotă.

AVANTAJE:• hărţile pe suport de hârtie sunt foarte răspândite, au un preţ accesibil şi sunt realizate într -o gamă largă dscări; •existenţa hărţilor editate în perioade diferite de timp permite, pentru acelaşi teritoriu, realizarea studiilor di perspectivă evolutivă; •existenţa a numeroase hărţi tematice care, deşi nu sunt folosite pentru realizarea MNT, pot fi foarte utile îcadrul analizei morfologice cu ajutorul SIG;

DEZAVANTAJE:

• curbele de nivel reprezintă valori deja interpolate din setul iniţial de date extrase din teren. Cum pentrobţinerea MNT se foloseşte o a doua interpolare (între curbele de nivel), se explică acurateţea relativ redusă modelului digital;

•producerea erorilor în momentul digitizării curbelor de nivel; •concentrarea datelor de-a lungul curbelor de nivel şi absenţa acestora între curbe; •lipsa datelor în cazul abrupturilor, crestelor stâncoase, vârfurilor şi înşeuărilor; •hărţile topografice nu surprind suficiente elemente de detaliu pentru a putea fi folosite la realizarea uno

modele digitale foarte precise absolut necesare în procesele de simulare (de exemplu realizarea modeleloculoarelor de avalanşă, ravenelor, etc.) fiind necesare date suplimentare. În lipsa acestor informaţii suplimentarse consideră că panta dintre două curbe de nivel creşte sau scade uniform ceea ce duce la o uniformizare reliefului în spaţiile dintre izolinii.

Imagini satelitare (stereo-autocorelaţie)

Imaginile satelitare pot fi utilizate pentru a deriva date de altitudine, pornind de la puncte reperate si u

model geometric stereoscopic. Imaginile satelitare SPOT si ASTER sunt utilizate în mod curent pentr

obtinerea de MNAST.Modelul numeric ASTER-GDEM este disponibil la nivel global, pentru suprafata uscatului, cu

rezolutie de 30 m, fiind obtinut prin stereorestitutia imaginilor ASTER (Abrams, Hooks, si Ramachandran

Abrams s.a.) cu o rezolutie de 15 m .Acuratetea MNAST fotogrammetrice depinde de:

• tipul terenului; • densitatea punctelor de măsurare; • metoda de interpolare;• rezolutia MNAST;• precizia operatorului si instrumentului; • locatia si acuratetea punctelor de control; • calitatea imaginilor; • înăltimea de zbor.



Ridicările topografice:

•permit obţinerea unor date foarte exacte cu ajutorul cărora se pot obţine modele precise;

•se pot surprinde în detaliu „elementele cheie”ale reliefului (abrupturi, creste, alte discontinuităţi) carînglobate în algoritmul de construire al modelului, duc la creşterea calităţii reprezentării terenului; •costul foarte ridicat;

•timpul r elativ îndelungat -în ciuda echipamentelor moderne -în care se fac ridicările topografice şi posibilitateutilizării acestei metode doar pe spaţii restrânse; •foarte greu de efectuat (uneori chiar imposibil) în zone accidentate cum ar fi unele regiuni mon tane sau regiunîn care accesul e interzis (conflicte armate, de exemplu).

!!Cu toate acestea ridicările topografice, prin calitatea datelor furnizate, constituie una dintre cele ma

importante metode de achiziţie a datelor la scară locală şi în special pentru completarea cu date de detal iu setului de date existent.

Utilizarea GPS (Global Positioning System)

Pentru achiziţionarea datelor necesare realizării MNT este o alternativă mai economică a ridicărilor topograficclasice.

AVANTAJE:

•folosind aparate performante se pot obţine date de calitate ce duc la obţinerea unor MNT cu acurateţe mare; • există posibilitatea memorării unui număr mare de date şi chiar a conectării GPS – ului la PC pentrdescărcarea datelor direct în SIG. DEZAVANTAJE:

•la fel ca în cazul ridicărilor topografice metoda se poate aplica pe suprafeţe restrânse; •GPS –urile nu se pot folosi decât în spaţii deschise. În cazul suprafeţelor împădurite, în văile adânci, îapropierea versanţilor, în peşteri şi chiar în apropierea clădirilor semnalul de la sateliţi este ecranat, receptoarelGPS fiind inutilizabile.

3. Metode de interpolare pentru realizarea modelului numeric al terenului

Construirea modelului constă în crearea unei suprafeţe continue prin metoda interpolării plecând de datele culese din teren prin una sau mai multe dintre metodele amintite anterior.

Încă de la început trebuie precizat faptul că nu există un algoritm de interpolare universal bun pentrtoate aplicaţiile, ci că fiecare metodă de interpolare are o serie de avantaje şi dezavantaje de care se va ţine conla alegerea sa.

De cele mai multe ori însă utilizatorul este constrâns la folosirea metodei (sau în cel mai fericit caz metodelor) de interpolare puse la dispoziţie de către producatorul SIG – ului.

Clasificarea metodelor de interpolare:

1. In funcţie de gradul de alterare al datelor iniţiale: - exacte - când modelul obţinut păstrează valorile datelor iniţiale; - inexacte - când valorile datelor iniţiale sunt alterate. 2. în funcţie de numărul valorilor luate în calcul:

- globale – când se iau în calcul toate valorile simultan;- locale - când pentru calcularea noilor valori se folosesc doar valorile cunoscute din imediata apropiere. D

regulă, mărimea arealului luat în considerare pentru calcularea noii valori poate fi definită de utilizator.Algoritmii de interpolare folosiţi pentru generarea MNT sunt de obicei exacţi şi locali.



Metoda de interpolare TIN (Triangular Irregular Network)

Este una dintre cele mai utilizate metode pentru modelarea suprafeţelor continue folosind un set de datvectoriale, în special folosită pentru generarea unui Model Numeric al Terenului. Suprafeţele de tip TIN sgenerează prin unirea sub formă de triunghiuri a unui set de puncte introdus(figura 6), suprafaţa astfel obţinut poate fi îmbunătăţită pentru a obţine o mai bună reprezentare a elementelor naturale sau antropice cum sun

lacurile, linia crestelor, gradul de înclinare a pantelor sau a altor trasaturi particulare a suprafeţelor analizate. Metodele de inter polare de tipul triangulaţiei, în urma cărora se obtine o structură TIN (TriangulaIrregular Network), sunt de asemenea multiple. Reteaua de tringhiuri TIN a fost utilizata de catre comunitateGIS de multi ani, fiind printre primele metode de reprezentare digitala a morfologiei terenului. TIN-urile sun

reprezentari vectoriale ale datelor geografice si sunt construite prin triangularea unui set de vertexi.

Vertexii sunt conectati printr-o serie de muchii pentru a forma o retea de triunghiuri neregulate, dar cat maapropiate de triunghiurile echilaterale. Metoda de triangulatie satisface criteriul lui Delaunay [matematician ru

Boris Delaunay], care asigura faptul ca nici un vertex nu se gaseste in interiorul unui cerc ce inscrie in interioru

lui un triunghi. Daca criteriul Delaunay este satisfacut pe intreaga suprafata a TIN-ului, unghiul interior a

fiecarui triunghi este maximizat. Astfel se evita pe cat este posibil obtinerea unor triunghiuri cu unghiuri internmici sau mari

a. Set de puncte b. triangulaţia unui set de puncte

Figura 6. Metoda de triangulaţie (Ormsby, 2004).



Figura 7 - Modelele digitale ale terenului

obtinite prin metode de interpolare TIN si TopoToRaster – rezolutie 20m

Figura 8 – Modele digitale ale terenului in format raster GRID de rezolutii diferite

obtinute din format TIN

Metoda de interpolare IDW (Inverse Distance Weighted)

Aceasta preia literalmente conceptul de autocorelare spaţială, plecând de la prezumţia că, cu cât un u punct etalon este mai apropiat de celula a cărei valoare urmează a fi determinată, cu atât va fi mai apropiatvaloarea acesteia de valoarea punctului etalon.

Este o metodă de interpolare foarte practică şi uşor de înteles, folosită în special pentru evidenţieretendinţelor generale care definesc un anumit fenomen şi nu a unor analize foarte detaliate. Această metoda s potriveşte cel mai bine atunci cand avem o reţea densă de puncte situate la aceeaşi distanţă unele de altelModelul generat este rezultatul valorilor fiecărui punct al suprafeţei introduse şi a distanţei dintre puncte punctele aflate la o distanţă mai mică unele de altele având o influenţă mai mare asupra rezultatului final.

Luând ca exemplu situaţia din fig. 10 unde avem 5 puncte etalon, fiecare dintre ele având o valoare şdistanţă diferită faţă de celula a cărei valori urmează a fi estimată. Metoda IDW nu poate genera valori care sdepăşească valoarea maximă şi minimă a punctelor etalon (fig. 9, 10).



Figura 9. Modul de interpolare a metodei IDW (Ormsby, 2004).

Figura 10. Suprafaţa generată prin metoda IDW reprezintă media punctelor introduse(Ormsby, 2004).

Metoda de interpolare Spline

Spre deosebire de metoda IDW, care realizează o medie între toate punctele, metoda spline „acopera" toate punctele cu o suprafaţa f lexibila, asemănătoare unei „pânze de cauciuc" care se întinde peste toate punctele cunoscute (fig. 11).

Metoda de interpolare Spline estimează valorile necunoscute „întinzând" suprafaţa pe baza

valorii punctelor cunoscute.

Efectul de „întindere" este foarte util atunci când ne dorim sa obţinem valoarea unor puncte maxime sau minime, care se află în afara punctelor cu valori cunoscute. Acest lucru face ca metoda Spline s

fie foarte bună în a estima valorile unor puncte minime şi maxime care nu sunt incluse în setul iniţial de dat(fig. 12).

Figura. 11. Modul de interpolare a metodei Spline (Ormsby, 2004).



Suprafaţa creată prin această metodă trece prin toate punctele introduse, putând chiar depăşi unele valori din setul de date iniţial.

Totuşi, dacă punctele introduse pentru realizarea interpolării sunt foarte apropiate şi există o diferenţă mar

între valoarile acestora, metoda de interpolare Spline nu se mai potriveşte la fel de bine, pentru că foloseştecalcularea pantelor (schimbarea de-alungul distanţei) pentru a stabili forma suprafeţei care urmează a fi„întinsă". La această metodă, factorii care provoacă schimbări bruşte ale valorilor introduse nu sunt foarte bine

reprezentaţi prin suprafaţa rezultată în urma utilizării modulului, în această situaţie fiind de preferat utilizareamodulului de interpolare IDW, la care se poate opta pentr u opţiunea with barriers.

Figura 12. Exemplu de reprezentare 3D a modelului digital de elevaț ie, comuna Brănişca, jud. Hunedoara

Metoda de interpolare Kriging

La fel ca şi interpolarea IDW, metoda Kriging utilizeaza o metoda bazată pe ponderare

statistică pentru determinarea distantei în cazul unui punct interpolat, însă formula după care s

calculează această medie este mult mai complexă, aceasta măsoară distanţele dintre toate perechile de puncte cvalori cunoscute, folosind această informaţie pentru a realiza o autocorelare spaţială pentru suprafaţa interpolat(fig. 13).

Figura 13. Modul de interpolare a metodei Kriging (Ormsby, 2004).

Suprafaţa rezultată în urma interpolări utilizând metoda Kriging, poate avea valori ce le depăşesc pe ce

ale punctelor iniţiale, dar nu va trece prin acestea (fig. 14). Cele mai folosite metode sunt Ordinary şi UniversaKriging.



Figura 14. Modul de interpolare a metodei Kriging (Ormsby, 2004).

Metoda de interpolare Natural Neighbour

Una dintre cele mai robuste metode de interpolare, cu ajutorul careia se pot genera rezultateconservative, prin calcularea mediei ponderate a valorilor funcţionale atribuite subseturilor vecinilor naturali pentru fiecare punct interpolat. Metoda "Natural Neighbor" este frecvent utilizată în cazul interpolării datelorrare sau a seturilor de date eronate, ca exemplu putem lua interpolarea la nivel regional a datelor referitoare la

precipitatii (fig. 15).

Figura 15. Modul de interpolare a metodei Natural Neighbour (Ormsby, 2004).

4. Metode si metologii de creare a modelului numeric al terenului

a. Modul de determinare a pantei pe modelul numeric al terenului

Altitudinea este variabila cantitativa primara a relifului suprafetei terestre. Ea este continua s

difentiabila in orice punct al suprafetei terestre. Derivatele primare presupun calculul derivatelor primarvectrul de panta cu orientarea data de expozitie. Derivatele secundare exprima curbura suprafetei terestre.

Panta, declivitatea sau inclinarea terenului reprezinta gradul de înclinare a unei suprafeţe sau unghiufăcut de o suprafaţă cu orizontala locului aceasta fiind una dintre cele mai complexe si interesante caracteristic

cantitative ale reliefului. Ea insumeaza atat efectele structurii cat si ale morfogenezei, continand in acelasi tim

un factor esential al potentialului morfogenetic actual. 9 I. Ungureanu, 1978). – Figura 16



Figura 16. Imaginea pantelor(stânga) imaginea zonelor umbrite(dreapta)

b. Calculul expozitiei terenului pe modelul numeric al terenului

O alta caracteristca morfometrica o constitue orientarea sau expozitia versantilor sub aspectul cantitat

adica marimea arealelor aflate sub diferite orientari.

Expoziţia este o aplicaţie din domeniul geomorfologiei împrumutată în analizele biogeografice, lumin(gradul de însorire, respective umbrire) fiind unul dintre factorii ecologici principali ai distribuţiei lumii vii.

Importanta acestei caracteristici consta in faptul ca evolutia si dinamica diferitelor proces

geomorfologice de versant este influentata de expozitia versantilor care se comporta diferit în contextutermohidric zonal, astfel incat versantii mai umbriti sunt mai umezi si mai reci iar cei insoriti sunt mai calzi s

ma uscati, dar si de alcatuirea geologica a substratului. De aici rezulta diferentieri ale ratei unor proces

geomorfologice ( alunecari de teren, eroziuni areolare, eroziuni in adancime, prabusiri, tasari, etc.)

Din acest punct de vedere cantitativ, se poate urmari distributia procentuala a diferitelor orientari.

În realizarea calcului se porneşte de la harta topografică a arealului ce ne interesează.Etape:

1. delimitarea bazinului hidrografic;2. identificarea cumpenelor de ape secundare;

3. numerotarea versanţilor; 4. stabilirea expoziţiei fiecărui versant;

5. măsurarea suprafeţei fiecărui versant prin planimetrare; 6. însumarea versanţilor cu aceeaşi expoziţie; 7. calcularea ponderii fiecărei expoziţii; 8. realizarea rozei expoziţiei versanţilor.

c. Calculul umbririi pe modelul numeric al terenului

Există multe metode manuale pentru imbunătătirea calităţii vizuale a hărţilor, in special reprezentarea reliefului in zonele montane. La cartografierea digitală, acest proces poate fi automatiza

prin folosirea scărilor de gri şi a tehnicilor de generare a tonului continuu. Figura 17



Figura 17. Principiul reprezentării prin haşurare (umbrire)

Harta cu umbrele reliefului calculate dintr-o matrice de altitudiini diferă de fotografiile aeriene prin:

- ceastă suprafaţă („acoperirea terenului”); -

pe direcţia nord-vest;

- etezit şi generalizat. Pentru a realiza o hartă cu umbrele reliefului, trebuie estimate orientarea unui element dat al suprafeţe

(respectiv componentele pantei) şi un model de reflectare a luminii de către un element al suprafeţei cand estiluminat de o sursă de lumină plasată la 45 de grade inălţime, spre nord -est (şi variante pentru alte studiiStrălucirea aparentă a elementului de suprafaţă depinde de orientarea sa faţă de sursa de lumină şi de materiaUneori valorile reflectanţei sunt obţinute dintr-un tabel de conversie (look-up table), unde pantele sun

convertite in reflectanţe. Pot fi generate şi trei vederi separate, cu poziţii diferite ale punctului de iluminare din combinarea celo

trei imagini rezultate, considerate ca imagini RGB,rezultand o imagine color, In figură cele trei linii de jos sunroşu, verde li albastru(RGB).Figura 18

Figura 18. Principiul umbririi in culori



d. Granulatia topografica, textura topografica, densitatea de drenaj si frecventa cursurilor de apa

Pentru compararea reţelei hidrografice digitizate cu cea derivată din model, se poate folosi layerul derivat

automat în procesul de interpolare, ca fişier de diagnostic.

Următoarele observaţii se impun:

‐ Reţeaua a fost extrasă din model pe baza unui algoritm ce compară valorile fiecărui pixel cu valorile pixelilor din jur şi trasează o linie în direcţia în care descresc aceste valori. Se realizează astfel mai degrabă oreprezentare a câmpului de drenaj al suprafeţei topografice. De aceea şi aspectul relativ dezordonat şi prezenţa segmentelor care nu confluează. Astfel liniile de concentrare a drenajului, reprezentate prin

segmentele ce par că se „acumulează”, se orientează exact pe traiectoria liniilor din reţeaua hidrografică

reală, ceea ce arată că modelul este corect din punct de vedere hidrologic, în sensul că nu conţine bariere în

liniile de drenaj.

‐ Aceasta este valabil pentru toate modele din intervalul de rezoluţii testat, precum şi pentru diferite valorale Def, ceea ce demonstrează oportunitatea folosirii algoritmului pentru interpolarea unor modele ce pot fifolosite în analize hidrologice.

Doi parametri derivaţi din modelul numeric altitudinal sunt importanţi pentru că distribuţia lor poate validarezultatul interpolării, mai ales în ceea ce priveşte prezenţa versanţilor terasaţi. Rezultă astfel o metodă

eficientă de evaluare a acurateţii relative a modelului, cea care vizează forma generală a reliefului.

Cei doi parametri sunt:

Panta : fiind un indicator al variaţiei altitudinii cu distanţa, derivarea hărţii pantelor şi observarea moduluiîn care panta variază în lungul versanţilor poate pune în evidenţă aceste eventuale erori de interpolare;

aceasta şi datorită faptului că este foarte bine percepută în teren de cel care face analiza. Se va reprezentaîn grade sexagesimale.

Curbura în prof il , este un indicator mai greu de sesizat în teren, care indică modul în care variază panta cudistanţa, în lungul direcţiei cu cea mai mare pantă; un versant terasat va apărea foarte evident pe această

hartă, prin dispunerea în benzi a suprafeţelor cu diferite curburi şi în special prin alternanţa benzilor

concave cu cele convexe. Se va reprezenta în clase de curbură, care vor indica forma versantului în lungu

lungul pantei astfel:

‐ valorile mai mici decât ‐0.002, formă concavă în amonte;

‐ între ‐0.002 şi 0.002 suprafaţă plană, fără curbură; ‐ mai mari de 0.002, formă convexă în amonte.

Efectul de terasare al versanţilor presupune schimbarea atât a pantei,cât şi a formei suprafeţei, în lungul

versantului. Acesta apare datorită importanţei mai mari pe care o acordă algoritmul de interpolare

curbelor de nivel, care se dispun transversal faţă de versant. Pe hărţile.pantelor şi curburii acest efect este vizib prin alternanţa pe distanţe.scurte, a unor fâşii cu pante şi respectiv curburi diferite, care reprezintă detalii din

hărţile obţinute pe baza modelelor în care această eroare este cel mai accentuată. Aceasta pentru că o rezoluţie mică presupune un grad mai mare de detaliere şi un coeficent Def

mai mic ‐ o acurateţe absolută mai mare. Creşterea rezoluţiei şi a Def au ca efect netezireasuprafeţei, prin reducerea variaţiei locale a altitudinii şi este o măsură de a îmbunătăţi reprezentarea din model

De aceea, în cazul în care se doreşte utilizarea unor modele cu acurateţea relativă mai puţin bună (după

distribuţia curburii în profil), însă cu cea absolută mai mare, adică a unor modele cu rezoluţii mai mici, simpune optimizarea acestora, adică reducerea erorilor precum cea de terasare a versanţilor prin aplicarea

unor filtre succesive.



e. Suprafata de drenaj si indici de rogozitate

. Constrângerea drenaju lu i (drainage enforcement)

Este opţiunea care controlează acurateţea reprezentării reţelei hidrografice în modelul final, prin inlăturarea

microdepresiunilor (sinks) cauzate de erori în interpolare. Utillizatorul poate alege dintre:

Enforce: algoritmul va înlătura toate microdepresiunile, indiferent dacă sunt reale sau nu, care seopun drenajului descris de reţeaua hidrografică. Enforce with sinks: algoritmul va înlătura doar microdepresiunile care apar ca erori, păstrându‐le

pe cele din datele de input. No enforce: algoritmul nu va înlătura nici o microdepresiune.

Factorul de rugozitate (roughness penal ty)

Reprezintă valoarea curburii în profil, care exprimă modul în care variază panta în direcţia în care are cea

mai mare valoare. Alocând acestui parametru o valoare mică (chiar 0), algoritmul va fi constrâns să reducăvariaţia pantei în lungul direcţiei ce exprimă orientarea versanţilor, având ca efect o netezire a suprafeţei

finale. Pentru studiul de faţă s‐a ales valoarea 0, recomandată de documentaţie pentru a compensa efectulde uşoară terasare a versanţilor cauzat de faptul că algoritmul acordă o importanţă mare curbelor de nivel

în definirea modelului final.

modelul numeric al terenului

Documents