Phương pháp xây dựng mô hình số độ cao

Phương pháp xây dựng mô hình số độ cao

Phương pháp chụp ảnh lập thể:

Phương pháp này dùng một dụng cụ chụp ảnh chuyên dùng để chụp một số lượng lớn điểm mẫu với các giá trị X, Y, Z từ các ảnh lập thể hay viễn thám; sau đó các điểm được nội suy thành các ô vuông đồng nhất (grid). Phương pháp này tốn thời gian và đòi hỏi kỹ thuật chụp ảnh cao và số điểm kiểm soát phải nhiều nên ít khi được áp dụng.

Nội suy từ các đường đồng mức:

Đây là phương pháp tiêu chuẩn để xây dựng DEM trong môi trường GIS. Đối với một khu vực, một số thông tin về địa hình có sẵn, việc xây dựng một DEM từ các đường đồng mức phải qua một số bước sau:

• Bước 1: Số hóa các đường đồng mức, có thể thực hiện qua một trong 2 cách sau:

Số hóa tự động quét ảnh (scanning): chuyển các thông tin từ ảnh chụp hay bản đồ sang dạng tệp in raster. Để có kết quả tốt, bản đồ đường đồng mức không nên kèm các thông tin khác. Sau đó bản đồ được chuyển sang dạng vector bằng các phần mềm chuyên dụng nhưng mỗi đường đồng mức phải được gán mã bằng tay. Nếu ảnh nguồn không rõ ràng thì phương pháp này tốn công hơn việc số hóa bằng bàn số hóa (digitizing).

Số hóa bằng thủ công: Dùng bàn số hoá để số hóa các đường đồng mức vẫn được coi là phương pháp tiêu chuẩn để xây dựng một DEM. Mỗi đường đồng mức được số hóa riêng lẻ và được gán mã thể hiện độ cao tương ứng.

• Bước 2: Raster hóa các đường đồng mức: được thực hiện bởi các chức năng rasterizing của các phần mềm chuyên dụng. Vấn đề quan trọng ở đây là việc chọn kích thước của các pixel mà các đường đồng mức chạy qua được tự động gán giá trị bằng độ cao của chính đường đồng mức đó.
• Bước 3: Nội suy các đường đồng mức đã được raster hóa: Từ các đường bình độ chuẩn được raster hóa có thể nội suy ra các đường đồng mức khác, do vậy mỗi pixel trong bản đồ sẽ nhận giá trị cho điểm trung tâm của pixel.
• Bước 4: Xây dựng mô hình TIN (hình IV,12), thường được thực hiện với sơ đồ Voronoi.

Sơ đồ Voronoi:

Giả sử trong một mạng điện thoại của thành phố, mỗi máy điện thoại sẽ được nối với một cột điện thoại gần nhất do vậy ta phải chia thành phố thành nhiều vùng, mỗi vùng có duy nhất một cột và khoảng cách từ mỗi vị trí trong vùng đến cột trong vùng đó là ngắn nhất. Kết quả của phân hoạch này là sơ đồ Voronoi.

Sơ đồ Voronoi có thể được tóm tắt như sau. Gọi P = {p₁, p₂…,p_n} là tập hợp n điểm nằm trong mặt phẳng hai chiều. Ta chia (phân hoạch), mặt phẳng thành n đa giác sao cho bất kỳ điểm vị trí nào nằm trong một đa giác i đều có khoảng cách đến điểm i ngắn hơn khoảng cách từ nó đến các điểm vị trí p_k khác. Sơ đồ đa giác này gọi là sơ đồ Voronoi V (pi) và được biểu diễn bằng ngôn ngữ toán học như sau:

Sơ đồ Voronoi