DTM ako sas GIS as II variogramov modelovanie

DTM ako súčasť GIS časť II – variogramové modelovanie Cvičenie 1

DTM ako súčasť GIS ü Ciele cvičenia ü ü Zoznámenie sa s prostredím IDRISI Panel IDRISI Explorer Správa súborov ü Editor metaúdajov ü. . . ü ü ü Import vstupných údajov Zobrazenie importovanej vrstvy, pokročilé nastavenia legendy, paleta farieb. . .

Prostredie IDRISI ü Komerčný softvér ü Tvorca ü ü Clarkove laboratóriá – Clarkova Univerzita, Worcester USA Aktuálna verzia ü ü Clark Labs má svoju skupinu!!! Funguje v OS ü Windows ü Užívateľsky príjemné GUI ü Modulárny GIS ü ü ü Verzia na našej katedre ü Skladá sa z jednotlivých modulov, podobne ako GRASS GIS Podporuje rastrové aj vektorové štruktúry ü IDRISI 16. 0 – The Taiga Edition www. clarklabs. org Primárne orientovaný na analýzu rastrových údajov ü IDRISI 15. 0 – The Andes Edition Dostupný Service Update na v 15. 01

Začíname ü Štart – Všetky programy – IDRISI Andes

Idrisi 15. 0 – GUI ü File – IDRISI Explorer (= prieskumník) Lišta IDRISI prieskumníka

IDRISI Explorer - Prieskumník ü 3 dôležité funkcie ü Správa údajových zdrojov – Projects ü Prieskumník údajov (zjednodušená obdoba prieskumníka „Arc. Catalog“ od ESRI®) – Files ü Editor filtra pre prieskumník údajov – Filters

Správa údajov - prostriedkov ü Koncepcia údajových zdrojov ü Pracovný adresár – Working Folder ü ü ü Pripojené adresáre so vstupnými údajmi – Resource Folders ü ü ü Pripája ich užívateľ (= my) Možnosť pripojiť viac adresárov súčasne Len vstupy Výstupy definujeme manuálne Pripojenie adresára ü ü C: Idrisi TutorialUsing Idrisi Vstupy aj výstupy New Folder Odpojenie adresára ü Remove Folder

Prieskum údajov & metaúdaje ü Prieskumník zobrazuje súbory v pripojených adresároch podľa filtrovacích pravidiel ü Editor metaúdajov umožňuje meniť a uchovávať metaúdaje toho-ktorého súboru podľa potreby. Ide najmä o: ü ü ü ü Formát Údajový typ Hranice regiónu Referenčný systém Úroveň rozlíšenia Jednotky. . .

Explorer Filters - Prieskumné filtre ü Pomocou zaškrtávacích políčok definuje, ktoré formáty prieskumník zobrazí

Cvičné údaje ü Zlomové body vrstvníc – presnosť 1: 50 000 ü Dodávané v: ü ü Rozmery územia ü ü ü listoklade ŠMO-5, okolie Prešova obdĺžnik orientovaný na sever – juh: 2500 m východ – západ 2000 m diagonála cca. 3200 m Počet bodov ü cca. 2500

Import údajov - XYZIDRIS ü File ü ü Import General Conversion Tools XYZIDRIS – ASCII XYZ Nastavenie modulu ü ü ü ü XYZ to Idrisi Oddelené čiarkou IN: body 75. txt OUT: body 75. vct Ref. systém: rovina (plane) Jednotky: metre Mierka: 1. 0

Vizualizácia & dopyt na hodnotu ü Display – DISPLAY Launcher ü ü ü Typ: vektor Legenda: áno Nadpis: áno Auto-škálovanie: nie Paleta: qual vs. quant Dopyt ü Lišta nástrojov: ü ü Cursor Inquiry mode Lišta nástrojov ü Feature Properties

Composer – Symbolika & kompozície l Prehľad vrstiev l „zažať“ / „zhasnúť“ vrstvu l Farebné kanály l Priehľadnosť l Odstrániť pozadie l Pridať vrstvu (Add Layer) l Odstrániť vrstvu (Remove Layer) l Paleta, Autoscale, Kontrast l Kompozícia mapy (legenda, severka, mierka, nadpisy, sieť. . . ) l Dopyt l Zoom+posun

Modelovanie DMR - Geoštatistika ü GIS Analysis ü ü ü Surface Analysis Geostatistics Spatial Dependence Modeler Model Fitting Kriging and Simulation

Spatial Dependence Modeler Typ semivariogramu MODRÁ = malá variabilita ŽLTÁ = stredná variabilita ZELENÁ = veľká variabilita SMEROVÝ (DIRECTIONAL) semivariogram, znázorňuje hodnoty variability (rozdielov nadm. výšok v pároch). IBA v závislosti vzájomnej vzdialenosti dvoch bodov v páre, t. j. nie v závislosti na azimute IBA v reze (profile) pre JEDEN AZIMUT (+ pásmo tolerancie (zhladí krivku vario-modelu)). Štatistika intervalov POVRCHOVÝ (SURFACE) semivariogram, znázorňuje hodnoty variability (rozdielov nadm. výšok v pároch) v závislosti od azimutu páru a vzájomnej vzdialenosti dvoch bodov v páre. Nastavenie: - intervalov (tried) párov [počet+rozpätie] - Cutoff (% z diagonály územia)

Spatial Dependence Modeler

Spatial Dependence Modeler ü 1. krok ü Povrchový semivariogram ü Nastaviť: ü Lags ü ü Lag width ü ü počet intervalov šírka intervalu Cutoff percentage ü ü podiel z dĺžky diagonály celého územia uznávaná obvyklá hodnota je 33, 33%

Spatial Dependence Modeler ü 2. krok ü Smerový semivariogram ü Nastaviť: ü Omnidir. override na NO ü ü ü výsledkom by bol izotropický model Direction angle ü vhodný azimut ü odvodiť podľa povrchového semivariogramu Angular tolerance ü medzi 5° až 15°

Model Fitting ü Prispôsobenie modelu voči skutočnosti ü Zadať VAR súbor ü Vybrať vhodnú aproximačnú funkciu / funkcie ü Nastaviť hodnoty interpolačných váh – Range, Sill, Nugget, na “najlepšie možné“ ü presnosť sa dá zvýšiť pomocou viacerých desatinných miest ü Štatistiku jednotlivých „lags“ (intervalov separačnej vzdialenosti) možno zobraziť povolením voľby „Lag Stats“ ü Použitie iba určitej skupiny „Lags“ je možné pomocou voľby „Change number of lags“ ü Počet iterácií riadi hodnota položky „Iteration Limit“. Jej zníženie niekedy rieši problém s nefunkčnosťou automatickej optimalizácie modelu (tlačidlo „Fit Model“). ü Model uložiť cez „Save Model. . . “. Získame tým predikčný PRD súbor.

Model Fitting

Kriging and Simulation ü Výpočet hodnôt buniek rastra DMR: ü Možnosti štatistického odhadovania hodnôt: ü Ordinary Kriging ü Špecifikácia zdroja modelu ü zadať adresu predikčného súboru ü Špecifikácia vstupného bodového vektorového súboru ü Voľby lokálneho susedstva: ü Akčný rádius výberu vzoriek: zadať vhodnú hodnotu v metroch, aby bolo úplne pokryté celé územie mapového listu ü ü Počet pozorovaní v rámci 1 kvadrantu: nechať implicitnú hodnotu 1. Špecifikácia masky ü Zadávame binárnu rastrovú mapu s hodnotami 0 a 1. V bunkách a hodnotami 0 zostane farba pozadia, v bunkách 1 sa zobrazí hodnota výšky DMR. ü ü Pre celý mapový list použijeme obdĺžnik s hodnotou 1 pre všetky bunky Ak masku nemáme, vytvoríme si ju pomocou modulu INITIAL zo sekcie „Data Entry“ s nasledovnými parametrami: ü Define spatial parameters individually: ü Output data type: ü Initial value: ü ü ü ü Output reference information: Počet stĺpcov (columns): Počet riadkov (rows): Min X, Max X, Min Y, Max Y Reference system: Reference units: Unit distance: Špecifikácia názvu výstupného rastrového súboru DTM Real 1. 0 500 400 podľa hraníc mapového listu v S-JTSK Plane meters 1. 0

Kriging and Simulation

Vyhladenie DTM po modelovaní ü DTM má po vymodelovaní drobné nedokonalosti, ktoré je potrebné vyhladiť ü Nedokonalosti sú zvlášť zjavné pri pohľade na tieňovaný reliéf ü ü Vyhladenie vykonáme filtrovaním obrazu (v prípade potreby aj viac ráz za sebou) ü ü GIS Analysis – Context Opertators - FILTER Typ filtra – zhladzujúci ü ü GIS Analysis – Surface Analysis – Topographic Variables - HILLSHADE priemerový alebo mediánový Veľkosť filtračného okna ü 3 x 3 / 5 x 5 / 7 x 7 – čím väčšie okno, tým väčšie zhladenie

Vyhodnotenie výškovej presnosti ü DTM má po vymodelovaní drobné nedokonalosti, ktoré je potrebné vyhladiť ü Nedokonalosti sú zvlášť zjavné pri pohľade na tieňovaný reliéf ü ü GIS Analysis – Surface Analysis – Topographic Variables HILLSHADE Vyhladenie vykonáme filtrovaním obrazu (v prípade potreby aj viac ráz za sebou) ü GIS Analysis – Context Opertators - FILTER

Hodnotenie výškovej presnosti DMR ü Zistiť veľkosť globálnej miery neurčitosti pre hodnotenie kvality DMR prostredníctvom zistenia hodnoty strednej kvadratickej chyby (RMSE) ü Zdi = i-ta nadmorská výška z povrchu DMR Zri = korešpondujúca pôvodná nadmorská výška n = počet bodov ü ü

Rasterizácia vstupného DVBP ü Reformat – RASTERVECTOR ü Konverzia: Geometria: Operácia: ü ü ü Vector to raster Point to raster Change cells to record identifiers of points Výsledkom bude rastrový súbor. Väčšina buniek bude mať hodnotu „ 0“, okrem tých, do ktorých sa „premietli“ body DVBP (zrastrovali sa). Hodnoty rastrovaných bodov budú mať hodnotu nadmorskej výšky bodu, ktorý sa do danej bunky „premietol“.

Tvorba rastrovej masky ü Rastrovanú vektorovú vrstvu je potrebné reklasifikovať na binárnu mapu (s hodnotami buniek len „ 0“ a „ 1“). ü GIS Analysis – Database Query – RECLASS ü Reklasifikujeme rastrový „Image“ súbor ü Použijeme „User-defined“ reklasifikáciu (vlastné, nami napísané, pravidlá reklasifikácie) ü Pravidlá napísať tak, aby všetky pixle „ 0“ zo vstupu boli „ 0“ aj vo výstupe a všetky pixle „iné než 0“ vo vstupe, boli „ 1“ vo výstupe.

Mapová algebra - Image Calculator ü GIS Analysis – Database Query – Image Calculator ü Operácia pozostáva z dvoch krokov: ü ü vynásobiť DMR vytvorenou maskou (binárnou mapou) ü odčítať výšky z namodelovaného DMR od referenčných výšok získaných rasterizáciou bodov DVBP Výsledkom bude raster rozdielov (odchýlok). Pre vizualizáciu je vhodná bipolárna paleta. Záporný pól by mal byť studenej farby (modrá, zelená. . . ), kladný pól teplej farby (žltá, červená, . . . )

Export odchýlok do atribútového súboru ü Pripraviť si „masku“, ktoré pixle sa majú, a ktoré nemajú exportovať. Využijeme modul GROUP z GIS Analysis – Context Operators. Vstupom je maska (binárna mapa) z predchádzajúcich krokov. Všetky „aktívne“ pixle v nej však majú hodnotu „ 1“. ü Modul GROUP zmení hodnoty „ 1“ na jedinečné hodnoty týmto spôsobom: ü Takto pripravenú masku využijeme pre modul GIS Analysis – Statistics – EXTRACT. Ako výstup nastavíme atribútový súbor, ktorý môžeme ďalej importovať do MS-Excel a robiť ďalšie potrebné výpočty. Pixel Hodnota pixla Prvý 1 Druhý 1 Tretí 1 Štvrtý 1 . . . Pixel atď. Hodnota pixla Prvý 1 Druhý 2 Tretí 3 Štvrtý 4 . . . atď.

Tvorba vrstevníc ü Modul CONTOUR zo sekcie GIS Analysis – Surface Analysis – Feature Extraction ü Min a Max vrstevnice zistiť z metaúdajov DMR, resp. metaúdajov vstupného vektorového bodového súboru. ü Krok vrstevníc 10 m