Разработка топоосновы карты участка местности

     Маскирование  изолиний можно выполнить двумя  способами: нарисовать объект поверх карты изолиний или наложить граничный файл на карту изолиний. 

     Из  выше сказанного следует, что при  построении карты изолиний, для большей  точности, можно уплотнять сеточный файл, используемый при построении. Помимо этого можно выбирать различные стили для разных изолиний, создавать  новые и загружать существующие файлы уровней, а так же Surfer  позволяет создавать карты изолиний, в которых области между изолиниями заполнены цветными закрасками. Цвета этих закрасок могут быть как одинаковыми, так и различными для разных уровней изолиний. 

4. Построение  линий профиля

 

     Линии профиля получаются при сечении  поверхности вертикальным разрезом, проведенным вдоль заданной линии. Для построения линии профиля необходимо иметь исходный сеточный файл [.grd] и файл формата [.bln], содержащий координаты начала и конца линии профиля. Создать такой[.bln] файл, можно при помощи карты контуров и команды Slice (Сечение). Для этого необходимо:

1. Создать карту изолиний [.srf] файл по исходному сеточному [.grd] файлу.
2. Активизировать получившуюся карту (двойным щелчком) и применить команду Digitize.
3. Указать начальную и конечную точки линии профиля. Одновременно будет создаваться [.bln] файл, в который запишутся координаты начальной и конечной точек линии профиля и который необходимо будет сохранить.

     После создания необходимых файлов можно  создавать [.bln] файл, в который будут помещены точки линии профиля (точки пересечения вертикальной плоскости и сеточной функции). Для этого необходимо:

1. Открыть окно рабочего листа модуля Plot System.
2. Выбрать команду Slice из меню Grid. На экране откроется панель диалога Open Grid. Задать имя сеточного файла, который будет использоваться для построения линии профиля.
3. В панели диалога Open File задать blanking [.bln] файл, определяющий линию разреза, тем самым открыть панель диалога Grid Slice
• переключатель Clip outside grid (Обрезать за пределами сети) задает усечение построенного профиля до пределов исходного сеточного файла. Если [.bln] файл, определяющий линию разреза, выходит за пределы сети, то в случае, когда переключатель Clip outside grid включен, точки вне сети усекаются.
• переключатель Clip blanked areas (Исключить бланковые области) вырезает из построенного профиля точки, попадающие в бланковые области сеточного файла, используемого в операции Slice. Если какие-то участки сеточного файла бланкированы, то в случае, когда переключатель Clip blanked areas включен, точки профиля, попадающие в эти участки, не включаются в выходной файл.

     После подтверждения установленных параметров, будет создан файл данных (или [.bln]] файл,), содержащий координаты точек линии профиля (точек пересечения вертикальной плоскости с сеточной функцией), и которые могут быть выведены на график с помощью программы Golden Software Grapher, Grapher for Windows или любого другого графического пакета для построения графиков функций (рис.2.13).

     Как уже отмечалось, полученные значения точек профиля записываются в ASCII файл данных или в blanking [.bln] файл.

     Каждая  строка выходного ASCII файла данных содержит информацию об одной точке профиля. Точка профиля - это точка пересечения  линии разреза с сеточной линией. Сеточная линия - это строка или столбец сеточного файла.  

Рис.2.13. Линии профиля 
 
 

     Выходной ASCII файл данных состоит из пяти столбцов. Столбцы размещены в файле данных следующим образом:

     Столбец 1: X-координата точки пересечения линии разреза с сеточной линией (т.е. со строкой или столбцом);

     Столбец 2: Y-координата точки пересечения  линии разреза с сеточной линией (т.е. со строкой или столбцом);

     Столбец 3: Z значение в точке пересечения;

     Столбец 4: Суммарное расстояние вдоль линии  разреза (по горизонтали);

     Столбец 5: Номер линии разреза (используется, когда в файле содержится более одной линии разреза).

     При выводе данных ASCII файла на график значения из Столбца 3 используются как Y-координаты точек. В качестве X-координат можно использовать значения Столбца 1, Столбца 2 или Столбца 4.

     Если  в качестве X-координат точек выбираются значения из Столбца 1, то двумерный  график, будет проекцией трехмерной линии профиля на X-Z координатную плоскость.

     Если  в качестве X-координат точек выбираются значения из Столбца 2, то двумерный  график, будет проекцией трехмерной линии профиля на Y-Z координатную плоскость.

     Если  в качестве X-координат точек выбираются значения из Столбца 4, то абсцисса точки  двумерного графика, будет равна  суммарному расстоянию до этой точки  вдоль линии разреза. 

     Таким оброзом построение профиля происходит при помощи команды Slice ,строющей график при помощи программы AGrapher. 
 

5. Создание  каркасной карты  и графика поверхности

 

     Каркасные карты – это трехмерные представления  файла сетки.

     Для создания каркасной карты необходимо иметь исходный сеточный файл [.grd], Из меню Map выбрать команду Wireframe, задать имя сеточного [.grd] файла в открывшейся панели диалога Open Grid (Откройте сеть) и программа сгенерирует каркасную карту (рис.2.14).

     Свойства  каркасной карты можно устанавливать  либо изменять в диалоговом окне Map: Wireframe Properties, которое открывается при двойном щелчке на пространстве каркасной карты (рис.2.15). 

Рис.2.14. Каркасная карта 

Для представления  графика поверхности можно использовать любую комбинацию линий постоянного значения X, Y и Z. При выборе X и Y линий график имеет вид "проволочной сети", положенной на поверхность. При выборе линий постоянного уровня Z график поверхности представляет собой трехмерную карту изолиний.

     Для создания графика поверхности необходимо иметь исходный сеточный файл [.grd], Из меню Map выбрать команду Surface (Поверхность), задать имя сеточного [.grd] файла в открывшейся панели диалога Open Grid (Откройте сеть), установить требуемые параметры в панели диалога Surface Plot и программа сгенерирует график поверхности (рис.2.16). 

Рис.2.15. Диалоговое окно Map: Wireframe Properties 

Рис.2.16. График поверхности 

    Свойства  графика поверхности можно устанавливать  либо изменять в диалоговом окне Map: 3D Surface Properties, которое открывается при двойном щелчке на пространстве графика поверхности (рис.2.17).

Рис.2.17. . Диалоговое окно 3D Surface Properties 

     Из  выше сказанного следует, что каркасные  карты – это блок – схемы, сгенерированные  рисованием линий, представляющих сетку X и Y линий (столбцы сетки и строки). В каждом пересечении столбца  и строки (то есть в каждом узле сетки), высота поверхности пропорциональна  значению Z сетки в той точке. Номер  столбцов и строк в файле сетки  определяет номер X и Y линий нарисованных на каркасной карте. 

6. Вычисление объемов и площадей

 

     Команда Volume (Объем) вычисляет объемы сетей, а также объемы впадин (cuts) и выступов (fills) между двумя сеточными функциями или между сеточной функцией и плоской поверхностью. Кроме того, эта команда вычисляет площади плоских областей и площади поверхностей. Результаты вычислений записываются в окно Редактора (Editor window). Сохранить эти результаты можно в текстовом ASCII файле или скопировать их в буфер обмена.

     Прежде  чем вычислять объем какой-то области необходимо задать верхнюю  и нижнюю поверхности. Если обе поверхности  определяются сеточными файлами, то эти файлы должны иметь одинаковые диапазоны изменения X, Y – координат и одинаковый размер (то есть одно и то же число строк и столбцов). Surfer сравнивает сеточные узлы верхней и нижней поверхностей, исходя из положения этих узлов в файле, а не на основе их X,Y – координат.

     При вычислении объемов бланковые участки  сеточных файлов игнорируются; площади бланковых областей вычисляются и включаются в отчет VOLUME COMPUTATIONS.

     Объемы  областей вычисляются с помощью  трех методов. Все три результата приводятся в разделе VOLUME отчета VOLUME COMPUTATIONS. Объем области, называемый также объемом сети ("net volume"), представляет собой сумму положительных (cuts) и отрицательных (fills) объемов.

• положительные объемы (Positive Volumes или Cuts) – это объемы тех частей рассматриваемой области, где верхняя поверхность, ограничивающая область, находится выше нижней поверхности.
• отрицательные объемы (Negative Volumes или Fills) – это объемы тех частей рассматриваемой области, где нижняя поверхность, ограничивающая область, находится выше верхней поверхности.

     Сведения  о площадях плоских областей представлены в отчете VOLUME COMPUTATIONS как Positive Planar Area (Положительные площади плоских областей), Negative Planar Area (Отрицательные площади плоских областей) и Blanked Planar Area (Площади бланковых областей).

• Positive Planar Area – это площади проекций на плоскость тех частей рассматриваемой области, где верхняя поверхность находится выше нижней поверхности.
• Negative Planar Area – это площади проекций на плоскость тех частей рассматриваемой области, где нижняя поверхность находится выше верхней поверхности.
• Blanked Planar Area – это сумма площадей всех бланковых областей верхней и нижней поверхностей.
• Total Planar Area – это площадь проекции на плоскость всей сети.
• те участки области, где верхняя и нижняя поверхности совпадают, включаются в Positive Planar Area.

     Относительную погрешность вычисленного объема можно  оценить путем сравнения результатов трех методов и выразить в процентах от среднего значения. В SURFERе относительная погрешность определяется с помощью следующей формулы:

,     (1)

где Re – относительная погрешность;

Lr – наибольший из результатов, полученных тремя методами;

Sr – наименьший из результатов, полученных тремя методами;

aver – среднеарифметическое трех результатов.

     Для вычисления объемов и площадей необходимо:

1. Выбрать команду Volume (Объем) из меню Grid. Откроется панель диалога Open Grid (Откройте сеть). Выбрать сеточный [.grd] файл, который будет использоваться при вычислении объемов и площадей. Этот сеточный файл может определять как верхнюю, так и нижнюю поверхность. Если необходимо только подмножество сеточного файла, выбрать Options (Опции) и задать параметры Rows (Строки) и Columns (Столбцы), то есть номера строк и столбцов, которые нужно вычитать из файла.
2. Открыть панель диалога Grid Volume (Объем сети). Заданный сеточный файл будет отображен в групповых окнах как верхней, так и нижней поверхностей.
3. Задать параметры верхней (Upper Surface) и нижней (Lower Surface) поверхностей.
• при выборе опции Grid File (Сеточный файл) верхняя или нижняя поверхность будет определяться сеточным файлом, отображенным в соответствующем групповом окне. Если необходимо использовать другой файл для верхней или для нижней поверхности, выбрать Change (Изменить) и задать имя нужного сеточного [.grd] файла. Это имя появится в групповом окне.
• при выборе опции Constant (Постоянная) верхняя или нижняя поверхность будет определяться горизонтальной плоскостью. Вы можете задать уровень этой плоскости, введя нужное значение в окно редактирования "Z = ". Это значение задается в единицах измерения Z-координаты.
4. После определения верхней и нижней поверхности области, Surfer начнет вычисление объемов и площадей. По окончании вычислений автоматически открывается окно Редактора (Editor window), содержащее отчет VOLUME COMPUTATIONS (ВЫЧИСЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ) c результатами выполненных вычислений (приложение B).
5. Можно сохранить результаты вычислений в текстовом ASCII файле с помощью команды Save As (Сохранить как) из меню File окна Редактора или скопировать эти результаты в буфер обмена, а затем вставить их в окно Графика или в другое приложение.