Топография

редактировать
Изучение форм и особенностей поверхности Земли или других наблюдаемых земных миров Топографическая карта с контуром строки На этом фальшивом цвете спутниковом снимке показана топография городского ядра в столичном районе Нью-Йорка с Манхэттен в его центре.

Топография - это исследование форм и особенностей поверхности земли. Топография области может относиться к самим поверхностным формам и особенностям или описанию (особенно их изображению на картах).

Топография - это область наук о Земле и планетологии и занимается местными деталями в целом, включая не только рельеф, но также природные и искусственные особенности и даже краеведение и культура. Это значение менее распространено в США, где на топографических картах с контурами высот топография стала синонимом рельефа.

Топография в узком смысле включает запись рельефа или местности, трехмерное качество поверхности и идентификацию конкретных форм рельефа. Это также известно как геоморфометрия. В современном использовании это включает создание данных о высоте в цифровой форме (DEM ). Часто считается, что графическое изображение рельефа на карте включается различными методами, включая контурные линии, гипсометрические оттенки и затенение рельефа.

Содержание

  • 1 Этимология
  • 2 Цели
  • 3 Методы
    • 3.1 Полевое обследование
    • 3.2 Дистанционное зондирование
      • 3.2.1 Методики пассивных датчиков
      • 3.2.2 Фотограмметрия
      • 3.2.3 Методики активных датчиков
  • 4 Формы топографических данных
    • 4.1 Необработанные данные съемки
    • 4.2 Данные дистанционного зондирования
    • 4.3 Топографическое картирование
    • 4.4 Цифровое моделирование рельефа
    • 4.5 Топологическое моделирование
  • 5 Топография в других областях
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки

Этимология

Термин «топография» возник в Древней Греции и продолжился в Древний Рим, как подробное описание места. Слово происходит от греческого τόπος (топос, «место») и -γραφία (-graphia, «письмо»). В классической литературе это относится к описанию места или мест, которые сейчас в основном называют «местной историей ». В Великобритании и в Европе в целом слово топография до сих пор иногда используется в его первоначальном значении.

Подробные военные исследования в Британии (начиная с конца восемнадцатого века) назывались Ordnance Surveys, и этот термин использовался в 20 веке как общий для топографических съемок и карт. Самые ранние научные исследования во Франции были названы картами Кассини в честь семьи, создавшей их в течение четырех поколений. Термин «топографические исследования» имеет американское происхождение. Самые ранние подробные исследования в Соединенных Штатах были сделаны «Топографическим бюро армии», сформированным во время войны 1812 года, которое в 1838 году стало Корпусом инженеров-топографов. работу по национальному картографированию взяла на себя США. Геологическая служба в 1878 г. термин «топографический» оставался общим термином для детальных съемок и картографических программ и был принят большинством других стран в качестве стандарта.

В 20 веке термин топография начал использоваться для описания описания поверхности в других областях, где используется отображение в более широком смысле, особенно в таких областях медицины, как неврология..

Цели

Целью топографии является определение положения любого объекта или, в более общем смысле, любой точки в терминах горизонтальной системы координат, такой как широта, долгота и высота. Выявление (именование) особенностей и распознавание типичных форм рельефа также являются частью поля.

A топографическое исследование может проводиться по разным причинам: военное планирование и геологоразведочные работы были основными мотивами для начала исследовательских программ, но подробная информация о местности и особенностях поверхности важна для планирование и строительство любого крупного гражданского строительства, общественных работ или проектов рекультивации.

Методы

Существует множество подходов к изучению топографии. Какой метод (ы) использовать, зависит от масштаба и размера исследуемой территории, ее доступности и качества существующих исследований.

Полевая съемка

Геодезическая точка в Германии

Съемка помогает точно определить положение точек в наземном или трехмерном пространстве, а также расстояния и углы между ними с использованием нивелиров, таких как теодолиты, нивелиры и клинометры.

Началась работа над одной из первых топографических карт во Франции Джованни Доменико Кассини, великим итальянским астрономом.

Несмотря на то, что дистанционное зондирование значительно ускорило процесс сбора информации и позволило более точный контроль на больших расстояниях, прямая съемка по-прежнему обеспечивает основные контрольные точки и основу для всех топографических работ, будь то ручные или на основе ГИС.

В областях, где проводилась обширная программа прямой съемки и картирования (например, большая часть Европы и континентальной части США), скомпилированные данные составляют основу базовых цифровых наборов данных о высотах, таких как USGS DEM данные. Эти данные часто необходимо «очищать», чтобы устранить расхождения между опросами, но они по-прежнему представляют собой ценный набор информации для крупномасштабного анализа.

Первоначальная американская топографическая съемка (или британская «съемка боеприпасов») включала не только запись рельефа, но и определение характерных особенностей и растительного покрова земли.

Дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование - это общий термин для сбора геоданных на расстоянии от предметной области.

Методологии пассивных датчиков

Помимо их роли в фотограмметрии, аэрофотоснимки и спутниковые снимки могут использоваться для идентификации и определения деталей ландшафта и более общих особенностей земного покрова. Безусловно, они все больше и больше становятся частью геовизуализации, будь то карты или системы ГИС. Отображение ложных цветов и невидимых спектров также может помочь определить рельеф местности, более четко очертив растительность и другую информацию о землепользовании. Изображения могут быть в видимых цветах и ​​в другом спектре.

Фотограмметрия

Фотограмметрия - это метод измерения, при котором координаты точек в 3D объекта определяются посредством выполненных измерений в двух фотографических изображениях (или более), снятых с разных позиций, обычно с разных проходов аэрофотосъемки. В этой технике общие точки идентифицируются на каждом изображении. Линия обзора (или луч ) может быть построена от местоположения камеры до точки на объекте. Пересечение его лучей (триангуляция ) определяет относительное положение точки в трехмерном пространстве. Для получения абсолютных значений этих относительных положений можно использовать известные контрольные точки. Более сложные алгоритмы могут использовать другую информацию о сцене, известную априори (например, симметрии в некоторых случаях, позволяющие восстанавливать трехмерные координаты, начиная с одного единственного положения камеры).

Активные сенсорные методики

Спутниковое РАДАР картографирование - один из основных методов создания цифровых моделей рельефа (см. Ниже). Подобные методы применяются в батиметрических съемках с использованием сонара для определения рельефа дна океана. В последние годы LIDAR (LIght D etection A nd R anging), метод дистанционного зондирования, использующий лазер вместо радиоволн., все чаще используется для сложных картографических задач, таких как картографирование пологов и мониторинг ледников.

Формы топографических данных

Рельеф обычно моделируется с использованием векторных (нерегулярная триангулированная сеть или TIN) или с координатной сеткой (Растровое изображение ) математических моделей.. В большинстве приложений в области наук об окружающей среде поверхность суши представлена ​​и моделируется с использованием моделей с координатной привязкой. В сфере гражданского строительства и индустрии развлечений для большинства изображений земной поверхности используются различные варианты моделей TIN. В геостатистике поверхность земли обычно моделируется как комбинация двух сигналов - гладкого (пространственно коррелированного) и грубого (шумового) сигнала.

На практике геодезисты сначала измеряют высоту местности, а затем используют их для создания цифровой модели земной поверхности в форме TIN. Затем DLSM можно использовать для визуализации местности, драпировки изображений дистанционного зондирования, количественной оценки экологических свойств поверхности или извлечения объектов земной поверхности. Обратите внимание, что данные изолиний или любые другие выборочные наборы данных высот не являются DLSM. DLSM подразумевает, что отметка доступна постоянно в каждом месте изучаемой области, т.е. что карта представляет собой всю поверхность. Цифровые модели поверхности земли не следует путать с цифровыми моделями поверхности, которыми могут быть поверхности навеса, зданий и подобных объектов. Например, в случае поверхностных моделей, созданных с использованием лидарной технологии, можно иметь несколько поверхностей - от вершины купола до реальной твердой земли. Затем разница между двумя моделями поверхности может быть использована для получения объемных показателей (высота деревьев и т. Д.).

Необработанные данные съемки

Информация о топографической съемке исторически основана на записях геодезистов. Они могут получать информацию о наименованиях и культуре из других местных источников (например, обозначение границы может быть получено из местного кадастрового сопоставления). Хотя эти полевые заметки представляют исторический интерес, они по своей сути содержат ошибки и противоречия, которые разрешаются на более поздних этапах создания карты.

Данные дистанционного зондирования

Как и в случае с полевыми заметками, данные дистанционного зондирования (например, аэрофотосъемка и спутниковая фотография) являются необработанными и не интерпретируются. Он может содержать дыры (например, из-за облачного покрова) или несоответствия (из-за времени захвата определенных изображений). Большинство современных топографических карт включает в себя большой компонент данных дистанционного зондирования в процессе компиляции.

Топографическая карта

Карта Европы с использованием моделирования высот

В ее современном определении топографические карты показывают рельеф. В США на топографических картах USGS рельеф показан с помощью контурных линий . Геологическая служба США называет карты, основанные на топографических съемках, но без контуров, «планиметрическими картами».

На этих картах показаны не только контуры, но также любые значительные потоки или другие водоемы, лесной покров, застроенные территории или отдельные здания (в зависимости от масштаба), а также другие особенности и достопримечательности.

Хотя официально они не являются «топографическими» картами, национальные исследования других стран имеют многие из тех же характеристик, и поэтому их часто называют «топографическими картами».

Существующие карты топографической съемки, из-за их всеобъемлющего и энциклопедического охвата, составляют основу для многих производных топографических работ. Например, цифровые модели рельефа часто создавались не на основе новых данных дистанционного зондирования, а на основе существующих бумажных топографических карт. Многие государственные и частные издатели используют иллюстрации (особенно контурные линии) из существующих листов топографических карт в качестве основы для своих собственных специализированных или обновленных топографических карт.

Топографическое картографирование не следует путать с геологическим картографированием. Последнее связано с нижележащими структурами и процессами на поверхности, а не с идентифицируемыми элементами поверхности.

Цифровое моделирование рельефа

Карта рельефа: Горы Сьерра-Невада, Испания 3D-рендеринг DEM, используемой для топографии Марса

Цифровая модель рельефа (DEM) представляет собой растровый -сайт цифровой набор данных топографии (гипсометрия и / или батиметрия ) всей или части Земли (или теллурической планеты ). Каждому пикселям набора данных присваивается значение высоты, а часть заголовка набора данных определяет область покрытия, единицы, покрываемые каждым пикселем, и единицы высоты (и нулевую точку). ЦМР могут быть получены из существующих бумажных карт и данных съемки, или они могут быть созданы с помощью нового спутника или других данных дистанционного зондирования радара или сонара.

Топологическое моделирование

3D-модель STL Земли без жидкой воды с 20-кратным увеличением высоты

A Географическая информационная система (ГИС) может распознавать и анализировать пространственные отношения, существующие в цифровом виде хранимые пространственные данные. Эти топологические отношения позволяют выполнять сложное пространственное моделирование и анализ. Топологические отношения между геометрическими объектами традиционно включают смежность (что к чему примыкает), включение (что что окружает) и близость (насколько близко одно к другому).

  • восстановить вид на синтезированных изображениях земли,
  • определить траекторию пролета над землей,
  • рассчитать поверхности или объемы,
  • отследить топографические профили,

Топография в других областях

Топография применялась в различных областях науки. В нейробиологии дисциплина нейровизуализация использует такие методы, как топография ЭЭГ, для картирования мозга. В офтальмологии, топография роговицы используется в качестве метода картирования кривизны поверхности роговицы. В тканевой инженерии атомно-силовая микроскопия используется для картирования нанотопографии.

. В анатомии человека топография - это поверхностная анатомия человека.

В математике понятие топографии используется для обозначения паттернов или общей организации объектов на карте или как термин, относящийся к паттерну, по которому переменные (или их значения) распределены в пространстве.

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-11 07:25:54
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте