Domborzatmodellezés

Szerzők: 
Dr. Szabó György, Dr. Wirth Ervin
Dátum: 
2018, Budapest

 

A domborzat leírására különféle modellek hivatottak. A domborzat alap modelljének tekinthetjük a digitális magasság modelleket (angolul DEM: Digital Elevation Model). A DEM-ek értékei tartozhatnak a terepfelszínhez, a növényzet tetejéhez, az épületek tetejéhez, akár a mederfelszínhez. Értékei viszonyíthatók valamelyik tengerszinthez, geoidmodellhez (a föld fizikai alakját leíró összetett matematikai modell).

Ezek a téradatmodellek szerteágazóak, legelemibben a domborzatot vektoros formában kótált – magassággal rendelkező – pontmegírásokkal fogalmazhatjuk meg. Ezen pontok szabályosan – pl. téglalap rácsban - is elhelyezhetők, ezzel grid (rács) modellt teremtve. A grid modellből levezethető azonos felbontású raszteres adatmodell. Finomabb felbontású raszteres modellhez a meglévő pontok között interpoláció szükséges. Az interpoláció – azaz köztes pontok számítása – különféle eljárásokkal történhet pl. lineáris vagy köbös interpoláció.

A domborzat megjelenítésének fontos részét adja a színezés, illetve az árnyékolás. A domborzatból levezethető termékek közé tartoznak a szintvonalak – azonos magassággal rendelkező vonalak –, melyek szerves részei számos térképnek (pl. topográfiai térkép).

DEM

Talán a legismertebb és legtöbbet használt felszínmodell az SRTM (Shuttle Radar Topography Mission). Az amerikai NASA (National Aeronautics and Space Administration) 1996-ban kezdte meg az SRTM programot, amelynek célja a Föld-felszín mintegy 80%-ának digitális domborzati térképezése volt. Az adatnyerés az Endeavour űrrepülőgép fedélzetén elhelyezett radarrendszer felhasználásával történt. A részletes, 1 szögmásodperc felbontású modellt (kb. 90 méteres) csak az Egyesült Államok területére publikáltak, míg a világ többi részére a 3 szögmásodperc felbontású modellt tették nyilvánossá fokozatosan 2003. év végéig. A térségünket leginkább érintő Eurázsia-adatblokkot első verziójában 2003. november 1-jén publikálták az Interneten. Ezzel tágabb térségünket is ábrázoló olyan publikus adatbázis jött létre, amelynek létét és használhatóságát minden földtudománnyal vagy térinformatikával foglalkozó szakembernek célszerű ismerni.

Töltsük le az SRTM Domborzatmodell rasztert, majd adjuk hozzá a fájl a projektünkhöz. Ellenőrizzük le a legmagasabb geoid (EGM 96) feletti pontot (1039 m):

Tulajdonságok / Stílus

Pontosság: Aktuális
Min/max értékek betöltése: Min/max
Betölt


1. ábra: A Kékes-Tető (1014 m) környezete, háttérben FÖMI Ortofotó 2005.
A torony magassága 176 m.5

Majd állítsuk vissza a kumulatív vágást:

Min/max értékek betöltése:
Kumulatív darab vágás: 2-98 %
Betölt

A DEM-en kívül adjuk hozzá az előző fejezetben elkészített Tapolcai járás (CRS: WGS84) réteget is a projektünkhöz. Vágjunk ki a tapolcai darabot a raszterből, majd távolítsuk el az eredeti réteget:

Raszter / Kivonat / Vágó
Maszk használata: tapolca_wgs84


2. ábra: SRTM domborzatmodell, Tapolcai járás.

Színezés

Színezzük a domborzatmodellt a következőképp:

Tulajdonságok / Stílus

Megjelenítés típus: Egysávos álszínes
Színskála:BrBG
Invertál
Osztályoz

Látható, hogy a szoftver egy kumulatív vágás után értékeket rendelt a színekhez.


3. ábra: Színezett domborzat.

Szintvonalak

A magasságviszonyok érzékeltetésére leggyakrabban a szintvonalas ábrázolás használatos. A szintvonalak a szintfelületek és a terepfelszín metszésvonalai, önmagukba visszatérő görbe vonalak. A szomszédos szintvonalak közötti magasságkülönbséget azonos értékűnek szokás felvenni. Ezt az értéket alapszintköznek nevezik. Az alapszintköz értéke általában a méretaránytól és a domborzat tagoltságától függ.

Készítsünk szintvonalakat a kivágott részletre 50 méteres szintvonalközzel:

Raszter / Kivonat / Szintvonal

Szintvonalköz: 50
Attribútum név: MAG


4. ábra: Domborzat szintvonalakkal, az alapszintköz 50 méter.

Címkézzük meg a szintvonalakat, erre a réteg tulajdonságainak Címkék fülén van lehetőség. A Címkézéskor a korábban létrehozott MAG attribútumot használjuk. A feliratoknak háttérszínt, zóna körvonalat is adhatunk.


5. ábra: KML (KeyHole Markup Language) formátumba exportálva a szintvonalak Google Earthbe tölthetők.

Árnyékolás

Háromdimenziós látvány előállításához használjuk a következő árnyékolási technikát:

Raszter / Elemzés / DEM

Mód: Domborzat árnyékolás
Z Faktor: 10
Méretarány: 111 120

Ez esetben a méretarány a horizontális és a vertikális hosszegység közötti váltószám (fok – méter), a Z faktorral a magasságot lehet kiemelni, így megnőnek az árnyékok, a karakterisztika jobban kiemelhető. Tegyük részben átlátszóvá a keletkezett réteget.


6. ábra: Tapolcai hegyek árnyékolással.
A világítás azimutja 315 fok, fényforrás magassága 45 fok.

Kitettség

A kitettségi térkép a lejtésviszonyokat, pontosan a lejtők irányát mutatja meg. Segítséget nyújthat pl. ingatlan vásárlásakor (déli tájolású szőlőskert). A kitettség térképet elkészíthetjük a DEM-GRID modellünk alapján; futtassuk a következőt:

Raszter / Elemzés / DEM

Mód: Kitettség

A kapott értékek az északi iránnyal bezárt szöget (fok dimenzióban) fejezik ki az óramutató járásával megegyező értelemben (true north-based azimuth).

Töltsük be a kitettseg.qml stílusfájlt a réteghez:


7. ábra: Lejtésirányok lineáris színinterpolációval.
Észak - kék, Kelet - sárga, Dél - piros, Nyugat - lila.

Lejtőkategória

A lejtőkategória térképhez szintén bemenetként használhatjuk fel a korábban készített SRTM kivágat domborzatmodellünket (DEM):

Raszter / Elemzés / DEM

Mód: Lejtőszög
Meredekség százalékban
Méretarány: 111 120

Töltsük be a lejtőkategória stílusfájlt (lejtokategoria.qml), mely a következő osztályokat definiálja:3


1. táblázat: Lejtők és hasznosításuk.


8. ábra: Lejtőviszonyok a Tapolcai járásban. Meredek – piros, lejtős – sárga, sík – zöld.

Raszter kalkulátor

A QGIS Raszter kalkulátor segítségével a raszterek összeadhatók, összeszorozhatók, logikai műveleteket fogalmazhatunk meg köztük és így tovább. Például készítsük el a domborzat azon részeit, amelyek 150 és 300 méter közé esnek:

Raszter / Raszter kalkulátor

Használjuk a következő kifejezést:

"tapolca_srtm@1" > 150 AND "tapolca_srtm@1" < 300

A kifejezésben lévő AND-ek megfelelő zárójelezéssel akár szorzással is helyettesíthetők.

Állitsuk a réteg megjelenítési módját Összeadásra (Addition), és a Színgradienst (Color Gradient) "Fehérről Feketére" értékre.


9. ábra: 150 és 300 méter között áteresztő szűrő maszkréteg használata a kitettségen, Tapolcai járás.

Vegül keressük meg azokat a területeket, ahol a lejtés enyhe (5 – 12%) és déli irányú (kitettség azimut 135 és 225 fok között), tehát ideális borászati tevékenység folytatására:

"tapolca_slope@1" > 5 AND "tapolca_slope@1" < 12 AND "tapolca_aspect@1" > 135 AND "tapolca_aspect@1" < 225

Északi lejtő esetén két részben kell felírni a kifejezést: 0-45 és 315-360


10. ábra: Déli tájolású enyhe lejtők fehérrel.

A raszter terjedelmét kézzel vagy a Processing Toolbox "Crop to data" eljárásával is finomíthatjuk.

Vektorizálás

A levezetett maszkot alakítsuk vektoros réteggé, így ki tudjuk számítani a foltok méretét:

Raszter / Konverzió / Poligonizálás

Bemeneti fájl: tapolca_southslopes
Maszk használata: tapolca_southslopes

A vektorizálás során használjuk maszkként is a réteget.


11. ábra: Déli tájolású lejtők vektor rétege ESRI felvétellel a háttérben.

Hivatkozások

1: Ungvári Zsuzsanna, Domborzatmodellek alkalmazása a térképkészítésben, Geodézia és Kartográfia
3: Márkus Béla, Térinformatika
5: Mátra | Kékestető | TV-torony kilátó, http://matrahegy.hu/telepulesek/kekesteto/kilato