Параметры обработки матрицы и построения горизонталей

Диалог режима Формирование горизонталей содержит три группы для установки параметров:

- параметры обработки матрицы;

- выходной файл;

- параметры построения горизонталей;

В группу Параметры обработка матрицы входят:

1. Контроль паспортных данных матрицы. При установленном флаге выполняется проверка паспортных данных всех открытых матричных данных на реально существующие значения (минимальное и максимальное значения, габариты, СКО и т.п.) При несоответствии паспортных данных они заменяются на реально полученные.

2. Сглаживание по строкам и столбцам. При установленном флаге выполняется сглаживание МВР для устранения ошибок профилирования на фотограмметрических приборах. Возможно несколько вариантов проведения сглаживания:

- сначала по строкам, затем по столбцам

- сначала по столбцам, затем по строкам

- только по строкам (прямой и обратный проход)

- только по столбцам (прямой и обратный проход)

- только по строкам (прямой проход)

- только по столбцам (прямой проход)

- только по строкам (обратный проход)

- только по столбцам (обратный проход)

Выбор варианта сглаживания остается за оператором и определяется типом средств фотограмметрической обработки и методикой создания МВР. Степень модификации МВР устанавливается при помощи соответствующего элемента, расположенного в одной строке с флагом операции. Чем больше коэффициент сглаживания, тем больший участок подвергается анализу и обработке.

3. Наведение аналитической структуры. При установленном флаге выполняется модификация поверхности рельефа с цель получения более гладких форм рельефа. Степень модификации МВР устанавливается при помощи соответствующего элемента, расположенного в одной строке с флагом операции. Обработка проводится методом дисперсионного анализа. Коэффициент модификации определяет размеры элементарной площадки для расчета локальных значений дисперсии. Чем больше этот коэффициент, тем больше степень модификации МВР, и ниже скорость обработки.

В процессе наведения аналитической структуры происходит модификация значений высот матрицы, как на равнинных участках, так и на крутых склонах. При этом модификация значений на склонах приводит к «повышению» рельефа, то есть горизонтали смещаются в плане, по сравнению с исходной матрицей. При обработке матрицы часто возникает необходимость по-разному обрабатывать равнинные и горные участки: на равнине сглаживать, а на пересеченных участках нет. Полное отключение процесса наведения аналитической структуры приводит к тому, что на гористых участках формы горизонталей соответствуют реальному рельефу, а на равнине они недостаточно плавные и к тому же создается большое количество «шума» - мелких замкнутых, горизонталей, не отображающих форм рельефа.

При установленном флаге «с учетом локальной расчлененности» программа автоматически определяет на локальных участках, заданных коэффициентом модификации, степень расчлененности рельефа. Если дисперсия на локальном участке не превышает установленный уровень (например, 1 высота сечения), то участок рассматривается как равнинный и производится модификация высот рельефа. В противном случае, участок классифицируется как «горный» и высоты не обрабатываются. Подобрать значение уровня для каждой матрицы можно только в процессе исследования. Начинать лучше со значения уровня равного 1-й высоте сечения рельефа.

Для того чтобы принудительно задать программе области, в которых не нужно сглаживать матрицу, необходимо предварительно создать бинарный растр (черно-белый) и установить флаг «с учетом необрабатываемых зон, задаваемых растром». Имя растра выбирается в соответствующем элементе.

Создавать растр лучше всего по следующей методике. Построить горизонтали по матрице без обработки (без сглаживания и наведения аналитической структуры). Визуально, по полученным горизонталям, оценить места, в которых нет необходимости выполнять сглаживание. Оцифровать такие места площадными объектами (допускается применение подобъектов). Отключить визуализацию всех матриц, растров и карт, кроме той, на которой расположены площадные объекты – необрабатываемые зоны и установить в составе отображения карты только объекты этого типа. Вызвать процедуру сохранения карты в растр (BMP, TIF, PCX). В диалоге процедуры установить параметры растра: 1 бит на пиксель и разрешение, соответствующее разрешению исходной матрицы. Включить флаг использования файла привязки. Затем добавить полученный растр к открытой матрице, используя файл привязки. Имя растра указать в параметрах наведения аналитической структуры.

4. Согласование с высотными точками необходимо для точной "укладки" горизонталей в районе высотной точки. Для согласования программа использует все точечные объекты, имеющие характеристику абсолютная высота, или координату Н. При наличии у точечного объекта и координаты Н и характеристики абсолютная высота используется характеристика абсолютная высота. В элемент МВР соответствующий точке записывается значение высоты точки, а окружающие элементы сглаживаются полиномиальными методами. Размер локальной области, подвергаемой обработке определяется коэффициентом согласования, расположенном в той же строке, что и флаг операции.

5. Согласование с объектами, имеющими 3D координатное описание (XYH) выполняется для уточнения значений элементов МВР в районе расположения трехмерных объектов. Для согласования программа использует все линейные объекты, имеющие три координаты метрики. Проверка корректности координаты Н не выполняется, считается, что все высоты верные. Узлам МВР, в которые попадают объекты с координатным описанием XYH, записывается либо значение координаты Н текущей точки, либо значение Н, полученное методом линейной интерполяции соседних точек метрики. Для расширения полосы согласования применяется коэффициент согласования, расположенный в той же строке, что и флаг операции.

6. Согласование с линейными объектами, относящимися к водотокам (реки, промоины) выполняется для уточнения значений элементов МВР в районе расположения линейных водотоков. Для согласования программа использует все линейные объекты, указанные пользователем в диалоге Состав объектов. Для вызова диалога предназначена кнопка Состав, расположенная в той же строке, что и флаг операции. Программа формирует граф гидрографии и сортирует объекты по протяженности. Это делается для того, чтобы более протяженные объекты были обработаны в первую очередь и являлись исходной информацией для согласования менее протяженных водотоков. Для каждого водотока определяются высоты в точках истока и устья, выполняется линейная интерполяция высот с целью придания монотонности уменьшения координаты Н от истока к устью. По следу водотока узлы МВР получают значения интерполированных высот. Для расширения полосы согласования применяется коэффициент согласования, расположенный в той же строке, что и флаг операции.

7. Согласование с площадной гидрографией с постоянным уровнем воды выполняется для уточнения значений элементов МВР в районе расположения водных поверхностей с одинаковой высотой (пруды, озера, моря) Для согласования программа использует все площадные объекты, указанные пользователем в диалоге Состав объектов. Для вызова диалога предназначена кнопка Состав, расположенная в той же строке, что и флаг операции. Для выполнения операции высота берется из характеристики абсолютная высота. Если она отсутствует, выбирается значение координаты Н первой точки метрики. Если отсутствует координата Н, то высота рассчитывается по МВР. Программы вычисляет центр тяжести площадного объекта, считывает из МВР значение высоты и использует его для дальнейшего согласования. Для расширения полосы согласования применяется коэффициент согласования, расположенный в той же строке, что и флаг операции.

В группу параметров Выходная карта входят:

1. Имя выходной карты определяет имя карты, на которой будут размещены создаваемые горизонтали.

2. Название и код объектов. В соответствующих элементах пользователь может выбрать нужные ему коды основных, утолщенных и дополнительных горизонталей, а также бергштрихов.

3. Область вывода предназначена для задания размеров участка местности, на котором будут создаваться горизонтали. В любом случае участок должен быть обеспечен матричными данными. Если пользователь выбрал участок, на котором нет МВР, программа не будет продолжать работу. По умолчанию для формирования горизонталей используется габариты всего района работ, но их можно изменить, используя кнопки: Весь район, Внутри рамки, Внутри контура и Внутри объекта. При выборе области построения внутри рамки необходимо указать прямоугольную область построения. При выборе области построения внутри контура необходимо указать произвольную замкнутую область, а при построении внутри объекта – площадной или замкнутый линейный объект.

В группу Параметры построения горизонталей входят:

1. Флаг построения горизонталей, который применяется для указания программе необходимости формировать горизонтали. Данная возможность позволяет выполнять процедуры сглаживания и согласования отдельно от процедур построения горизонталей в том случае, если объемы матричных данных большие и время на обработку потребуется значительное. В этом случае можно поэтапно выполнять отдельные операции сглаживания и согласования, не выполняя при этом формирования горизонталей.

2. Флаг построения дополнительных горизонталей применяется в том случае, если необходимо сформировать кроме основных и утолщенных горизонталей еще и дополнительные.

3. Флаг построения бергштрихов применяется для создания векторных объектов, указывающих направления склонов для замкнутых горизонталей. Бергштрихи формируются только для тех замкнутых горизонталей, внутри которых нет других горизонталей. Другими словами, только для самых «верхних» или самых «нижних» горизонталей, описывающих горки и ямки соответственно.

4. Высота сечения рельефа, определяет шаг формирования горизонталей по высоте в метрах.

5. Минимальная длина горизонтали, определяет допуск фильтрации «мелких» горизонталей. Все горизонтали, длина которых меньше указанной в настройках, бракуются и не записываются в выходной массив. Однако, маленькие горизонтали, расположенные в районе высотных точек не удаляются и записываются в выходной массив. Таким образом, реализовано правило генерализации горизонталей, не отражающих форм рельефа.

6. Минимальная и максимальная высота показывают реальные значения в МВР и позволяют пользователю ориентироваться в состоянии процесса построения горизонталей. Кроме того, параметр минимальная высота может быть использован для указания стартовой высоты для построения горизонталей. Высота не должна быть меньше минимальной и больше максимальной высот МВР. Программа в любом случае исправит ошибочное значение в ходе построения.

Полученная горизонталь представляет собой сложную ломаную линию, при этом часть точек выражает формы рельефа, но большая часть точек придает горизонтали зубчатость. Этот своеобразный дребезг влево вправо от истинной осевой линии необходимо устранить. Для удаления таких точек применяются методы фильтрации.

7. Коэффициент фильтрации метрики k величина, влияющая на степень спрямления участков метрики полученных изолиний рельефа. Значение по умолчанию: k = 0.02; Спрямление участков метрики - удаление точек, расположенных слева или справа от осевой линии на расстоянии, большем, чем (k * elem), где elem - размер элемента (шаг матрицы) в метрах.

8. Устранение зубчатости применяется для придания изолиниям рельефа плавных форм методами фильтрации, но с учетом расположения точек на локальном участке. Если в пределах некоторого локального участка метрика горизонтали поворачивает то в одну, то в другую сторону, то получается изображение в виде зубцов пилы. Отслеживание и спрямление таких участков выполняется при устранении зубчатости.

Комбинируя значением коэффициента фильтрации и параметром устранения зубчатости можно получать горизонтали, имеющие плавные формы, с одновременным уменьшением количества точек метрики.

В общем случае процедура фильтрации метрики горизонталей выглядит следующим образом. Сначала устраняются двойные точки в метрике. Затем, если установлен флаг «Коэффициент фильтрации» производится линейная фильтрация метрики точек (уменьшение количества точек метрики). Далее, с учетом флага «Устранение зубчатости» выполняется «прореживание» метрики в два прохода. На первом проходе фильтруются точки в пределах отрезков метрики менее или равных 2 шагам матрицы. На втором проходе обрабатываются отрезки метрики менее или равные 4 шагам матрицы.

9. Сглаживание применяется для придания ломаным изолиниям рельефа плавных форм, путем добавления точек метрики методом интерполяции их планового положения. Сглаживание может быть выполнено различными методами:

- сглаживающий сплайн (50%) – максимальное «спиливание» углов;

- сглаживающий сплайн (30%) – среднее «спиливание» углов;

- сглаживающий сплайн (15%) – минимальное «спиливание» углов;

- кривая Безье;

- огибающий сплайн.

Используйте различные варианты сглаживания для разных типов рельефа. Для гористой местности достаточно процедур фильтрации. Для всхолмленной местности огибающий сплайн или сглаживающий сплайн с минимальным «спиливанием» углов. Для равнинной местности кривая Безье и сглаживающие сплайны.