Tworzenie modelu rzeźby terenu

Program SURFER

Surfer jest programem do tworzenia map konturowych i wykresów trójwymiarowych.

Surfer potrafi w szybki sposób sporządzić - na podstawie danych tabelarycznych lub zadanej funkcji -wysokiej jakości wykresy konturowe, powierzchniowe, wektorowe i inne.

Poza możliwościami wizualizacyjnymi Surfer posiada również duże możliwości analityczne pozwalające automatyczne wyznaczanie powierzchni terenu, objętości, odległości itp.

Dzięki rozbudowanym procedurom gridingu i zaimplementowanym wielu algorytmom tworzenia regularnej siatki wartości dla funkcji dwóch zmiennych Surfer stał się standardem w wizualizacjach technicznych wymagających przedstawienia funkcji z=f(x,y) na podstawie skończonej liczby punktów XYZ. Program dokonuje odwzorowania powierzchni metodą tworzenia regularnej siatki wartości o gęstości ustalanej przez użytkownika. Na podstawie nieregularnie rozłożonych punktów XYZ dokonuje obliczeń wartości funkcji w punktach regularnej siatki.

Dane w arkuszu w formie XYZ.

W tym kroku przygotowywane są dane w arkuszu danych. Mogą one podlegać edycji poprzez "ręczne" wprowadzanie danych lub mogą być importowane z plików o innych formatach. Surfer dopuszcza korzystanie z plików formatu xls bez konieczności ich importu. Arkusz programu MS Excel jest traktowany jak wewnętrzny format danych.

Regularna siatka wartości - griding.

Na podstawie arkusza danych XYH wyznaczana jest regularna siatka wartości czyli tzw. griding. Etap ten jest podstawowym etapem przetwarzania danych w programie Surfer, który oferuje szereg różnych metod wyznaczania siatki gridingu. Wszystkie z nich są określonymi metodami interpolacji, których celem jest wyznaczenie wartości w regularnych węzłach siatki na bazie nieregularnie rozłożonych punktów zmiennych niezależnych XY oraz wartości funkcji Z. Od jakości gridingu zależy jakość odwzorowania w formie mapy, dlatego Surfer dostarcza też metody oceny jakości gridingu oraz pozwala w szerokim stopniu ingerować w parametry sterujące pracą poszczególnych procedur interpolacyjnych.

Mapa

Końcowym krokiem jest utworzenie mapy na bazie wygenerowanego w poprzednim kroku gridingu. Efekt końcowy zależy od rodzaju wybranej mapy i ustawień indywidualnych parametrów określających wygląd szczegółów mapy.

Odwzorowanie terenu

Podstawowym zastosowaniem programu jest tworzenie odwzorowań powierzchni Ziemi. Powstające mapy przestrzenne bardzo wiernie oddają rzeczywiste kształty. Poza efektem wizualnym tego typu zastosowanie pozwala dokonywać obliczeń parametrów liniowych, powierzchniowych oraz objetościowych.

Mapy funkcji dwóch zmiennych

Program Surfer jest stosowany do przedstawienia przebiegu funkcji dwóch zmiennych, które są określone przez podanie pewnej liczby punktów, czyli wartości funkcji w określonych punktach XY. Bywa to często wykorzystywane do zobrazowania wartości np. wartości pewnego parametru na danym terenie. Mapa obok może przedstawiać np. stężenie dwutlenku siarki na obszarze pewnego miasta.

Wykresy funkcji

Innym zastosowaniem programu może być tworzenie wykresów funkcji danych wzorem matematycznym. Regularna siatka wartości (griding) może być tworzona na podstawie opisu funkcji wzorem matematycznym. W ten sposób może być przedstawiona dowolna funkcji dwóch zmiennych z=f(x,y).

)8sin(22

yx

arctgyxz

Tworzenie siatki interpolacyjnej:

Grid Data

Metoda odwrotnych odległości od punktu węzłowego

Metoda odwrotnych odległości od punktu węzłowego

Metoda minimalnej krzywizny

Kriging

Mapa hipsometryczna

Blok diagram.

Składanie map

Tworzenie mapy warstwicowej

Map Contour

Tworzenie modelu terenu:

Map Surface

Obliczanie objętości:

Grid Volume

Tworzenie profilu terenu w oparciu o mapę warstwicową:

Map Digitize

Grid Slice

Wykorzystanie programu EXCEL do przedstawiania rzeźby terenu:

Wysokości punktów z niwelacji metodą siatki kwadratów:

Model terenu:

Przebieg warstwic:

Wykres profilu terenu: