Проекты

Создание трёхмерной модели рельефа (Крым)

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» Открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Информационные технологии, программирование, прикладная математика, социальный инжиниринг»

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 814
Предметы: Информатика, География
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Геоинформационные системы и технологии в настоящее время предоставляют исследователям широкие возможности для анализа и моделирования различных природных сред и геосистем.

Трёхмерная модель рельефа позволяет увидеть и оценить местность. В проекте мы представим практическую реализацию такой модели.

Цель

Создать цифровую модель рельефа с помощью векторного слоя горизонталей. Сравнить полученные данные с существующими цифровыми моделями рельефа.

Задачи

  1. Изучить разные методы интерполяции векторных данных.
  2. Создать цифровую модель рельефа по векторным данным разными способами интерполяции.
  3. Сравнить рассчитанную ЦМР с существующей ЦМР SRTM.
  4. Создать трёхмерную модель рельефа.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Персональный компьютер с установленным ПО
  • QGIS – свободная кроссплатформенная геоинформационная система

Описание

В ходе исследования авторы подробно изучили различные способы визуализации рельефа на картах и ЦМР SRTM. Для создания проекта были использованы векторные слои и цифровая модель рельефа SRTM. Слой с горизонталями был автоматически преобразован в слой с точками, с помощью которого авторы построили разные варианты интерполяции. Ими были выбраны два метода интерполяции: обратно взвешенных расстояний и ближайшего соседа. Также получили остаточную поверхность. Наличие результатов интерполяции и ЦМР SRTM позволило создать две трёхмерные модели рельефа.

Этапы исследования

  1. Анализ существующих способов представления рельефа.
  2. Автоматизированное преобразование линейного слоя с горизонталями в точечный слой, в котором каждая точка содержит информацию о высоте местности в конкретном месте.
  3. Создание ЦМР из точечного слоя двумя способами интерполяции: обратно взвешенных расстояний и ближайшего соседа.
  4. Анализ полученных ЦМР, выбор наиболее репрезентативной.
  5. Сравнение созданной ЦМР с существующей ЦМР STRM.
  6. трёхмерных моделей рельефа.

 

Результаты работы/выводы

Интерполяция пространственных данных, содержащих информацию о высоте местности, позволяет создать ЦМР, однако её качество зависит от качества и полноты исходных данных.

Трёхмерные модели, созданные с помощью разных наборов данных (ЦМР SRTM и ЦМР по результатам интерполяции), отличаются друг от друга.

Модель, созданная с помощью интерполяции, ничем не уступает в пластичности, однако высота рельефа более точная у модели ЦМР SRTM, а также лучше различимы высшие точки.

Перспективы использования результатов работы

Методика позволит создать ЦМР местности, для которой нет уже разработанных ЦМР, доступных для свободного скачивания. При наличии достаточных данных возможно создать ЦМР, пространственное разрешение которой будет выше, чем разрешение ЦМР, доступных для свободного скачивания. Применение описанной методики для построения ЦМР других регионов.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк РТУ МИРЭА «Альтаир».

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Конкурс для школьников «Золотая дюжина» – призёр.