Поверхность с геометрической точки зрения не зависит от содержания,т.е. тела объекта, а подчеркивает форму и размеры. Поверхность может быть:
- простейшей – плоскость (Ax + By + Cz + L = 0)
- геометрической второго порядка – шар, купол, и т.д.
Земная поверхность или рельеф – совокупность неровностей суши, дна океанов и морей, складывается из положительных и отрицательных форм.
Рельеф – главный элемент ландшафта. Он определяет конфигурацию и распределяет гидрографические сети на Земле, влияет на характер растительности и почвенного покрова, на микроклимат, расположение дорог и т.д. Имеет важное значение при освоении с/х земель, влияет на градостроительство и т.д.
Под действием эндогенных и экзогенных процессов рельеф преобразуется. Рельеф изучает наука – геоморфология.
Рельеф можно разложить на простые геометрические формы: плоскость, клин, ящик, трапеция. Эти формы можно представить сочетанием поверхностей первого порядка
Поверхности второго порядка соответствует:
- конус – положительная форма рельефа;
- воронка – отрицательная форма рельефа;
- купол – положительная форма рельефа;
- пирамиды, призмы;
- чаша.
Земную поверхность можно представить аналитически набором чередующихся элементов второго порядка:
Для того чтобы аналитически описать реальную поверхность Земли или рельеф, необходимо воспользоваться уравнением второго порядка, измерить координаты n-го количества точек, и определить входящие в уравнение коэффициенты.
Отображению рельефа в картографическом моделировании предъявляются определенные требования:
1. Метричность изображения (т.е. возможность определить высоту точки местности и угол уклона поверхности в заданной точке);
2. Должна соблюдаться пластичность изображения, т.е. наглядная передача всех неровностей форм;
3. Морфологическое соответствие изображения топологическим особенностям рельефа.
Этим требованиям топографическая карта, которая является одной из совершенных моделей поверхности. Карта обеспечивает подробное изучение природных процессов.
Любая карта – это двумерное отображение поверхности.
Разновидность 3-х мерной карты - блок-диаграмма – объемное графическое изображение в аксонометрической проекции фрагмента карты, показывающее связь между рельефом, ландшафтами и почвенным или геологическим разрезом.
Кроме топокарт непрерывную поверхность можно представить в виде цифровой модели рельефа. ЦМР – это логико-математическое описание покоординатам точек (x,y.z) формы объекта, а также метод восстановления рельефа с помощью уравнений 2-го и более высокого порядков. Визуализация такой модели осуществляется методом отображения.
Координатная основа для ЦМР создается методами:
1. Полевой топографии;
2. По стереопарам аэро и космических снимков;
3. Путем цифрования топокарт;
4. Стереосъемки, макро и микросъемки.
При создание ЦМР – плотность точек на 1 га – зависит от масштаба: например, 1 : 500 на 1 га – 100 точек; 1 : 2000 – 25 точек; 1 : 25000 – 10 точек.
Для того чтобы ЦМР наиболее полно отображала реальную поверхность разработаны методы сбора данных (x,y,z). Для равниной местности применяют способ регулярной сетки. Полученные данные формируются в цифровую матрицу высот.
Для всхолмленных районов предлагается метод нерегулярной триангуляционной сети, так называемая TIN-модель, при условии, что описанная вокруг треугольника окружность не должна перекрывать вершины соседних треугольников (Триангуляция Делоне).
Для горных районов предпочтителен метод структурных линий рельефа (тальвеги, ребра хребтов), т.е. точки набираются по линиям сопряжения положительных и отрицательных форм рельефа. Этим мы значительно сокращаем количество точек и учитываем морфологию рельефа.
Представленные методы могут применяться для всех способов сбора исходных данных : в поле, по топокартам и по стереопарам снимков.
