Методика оцифровки карт и получения цифровой модели
Вся работа по преобразованию указанной картографической информации, содержащей изолинии, в электронный вид может быть условно разделена на два этапа. 1 этап - оцифровка данных. Исходная батиметрическая карта была отсканирована и ее изображение было сохранено в растровом формате. При сканировании необходимо добиваться наиболее контрастного и четкого изображения объектов, по возможности, в черно-белом режиме. Далее, в полуавтоматическом режиме (т.е. и вручную, и с помощью трассировки по контрасту элементов изображения), средствами графических редакторов карта была преобразована в векторный формат, т.е. изобаты (изопахиты) представляются системой полилиний с фиксированными значениями номиналов изобат (изопахит). Например, номинал может быть сохранен в виде имени векторного слоя, куда помещаются только объекты данного номинала. Затем производится калибровка системы координат полученных векторных форм из условных координат первичного рабочего планшета в правильные проекционные значения. В этом виде информация уже может быть использована в ГИС-системах и геостатистических программах как набор векторных элементов, но отнюдь не как представленная равномерно в некоторой области (с фиксированной шагом дискретизации) пространственная функция. После этого информация переводится в форму XYZ списка точек, описывающего рисунок изолиний, где каждая точка представлена тремя пространственными значениями. Калиброванные векторная и списочная формы и являются конечным продуктом на стадии оцифровки данных. Отметим, что в качестве Z значения может фигурировать любой параметр, по которому построена исходная карта - рельеф, мощность осадков, сила тяжести и т.д.
2 этап - создание цифровой модели. Данный этап состоит в расчете при помощи статистических методов наиболее вероятных значений глубины (или любых других параметров) в строго определенных точках по списку XYZ значений. Этими точками являются узлы регулярной пространственной XY-сетки ("grid"), размерность и шаг которой задаются исходя из детальности и качества первичного материала, а также от масштаба карты. Результатом расчета является набор Z значений на узлах сетки, называемый математической моделью, рассчитанной на основе реальных данных. При этом часть узлов может быть не заполнена. Вне зависимости от того, какой из статистических методов расчета применялся, достоверность модели будет тем выше, чем выше плотность изолиний параметра карты. Большая степень достоверности получается в районах с большими уклонами или пересеченным рельефом, т.е. в тех местах, где изначально была большая плотность линий. При недостаточной плотности исходных данных на отдельных участках карты (например, выровненные участки дна с малой плотностью изобат) используемые алгоритмы генерируют значения, имеющие мало общего с действительностью. Критерием достоверности в данном случае является максимальное совпадение изолиний, построенных по сетке, с исходными изолиниями. При наличии этого совпадения можно считать цифровую модель адекватной исходным данным. В узлах сетки, попадающих на зоны между исходными изолиниями, находятся интерполированные значения параметра и это максимум возможного при построении моделей по материалам, имеющим представление в виде изолиний. В крайних случаях для корректировки модели в местах, содержащих явную неадекватность природе, но ясных с точки зрения человеческого восприятия и опыта, вводились дополнительные данные, т.е. проводится отрисовка дополнительных изобат (или изопахит), наличие которых в массиве данных позволяет стабилизировать отклонения деятельности алгоритмов расчета. Подобный метод стабилизации модели вполне допустим до тех пор, пока в распоряжении исследователя не оказывается новый экспериментальный материал.
Все указанные особенности получения цифровой модели и оценки ее качества относятся только к случаю материалов, представленных изолиниями. В современных эхолотных системах, где многолучевой способ промера глубины дна порождает огромный массив XYZ точек, покрывающий полосу дна шириной до 3,5 глубин, данные уже практически приближены к состоянию пространственной функции, описывающей дно с почти равномерной дискретностью, т.е. к сетке. В этой ситуации становятся актуальными альтернативные способы визуализации дна, такие как оттененный (shaded) рельеф, цветовая или тоновая отмывка (image map) и их комбинации с традиционным методом изолиний. Но не метод изолиний в чистом виде, поскольку для современной детальности этот метод скорее скрывает информацию о рельефе, чем визуализирует ее. Сравнение предсказанной топографии [ Smith and Sandwell, 1997] с оттененным рельефом, полученным в результате оцифровки в пределах исследуемого полигона (рис. 2 и 5), показало, что имеется хорошее совпадение данных, хотя в отдельных случаях на предсказанной топографии были объединены в единую структуру разные объекты, особенно в областях развития осадочного чехла. Для оценки точности предсказанной топографии с реальной батиметрией было произведено совмещение контуров. В результате выяснилось, что предсказанная топография дает ошибку порядка 100 м в сторону уменьшения глубины. Гравитационное поле в пределах полигона было построено по данным спутниковой альтиметрии [ Sandwell and Smith, 1997] с разрешением в одну дуговую минуту (рис. 9а). Это поле представляет собой высоты поверхности океана, снятые радарным способом и пересчитанные в значения силы тяжести на уровне моря или аномалию в свободном воздухе. Эта аномалия на 80-90% состоит из влияния рельефа, как самого контрастного скачка плотностей. Плотностной контраст вода-дно, равный 1,72 г/см3, маскирует эффект производимый неоднородностями коры и мантии. Поскольку рельеф является объектом изучения другого метода - эхолотирования, и хорошо им изучен, для снятия маскирующего влияния этой границы была рассчитана аномалия Буге. Эта аномалия отражает гравитационный эффект плотностных неоднородностей коры и контрастной границы кора-мантия. Контраст плотности на этой границе существенно меньше, чем в вышележащей толще и поэтому ее вклад в аномальное поле должен быть представлен плавными изменениями аномальной составляющей. Плотностные неоднородности коры представлены сильными локальными аномалиями Буге разного знака по сравнению с общим фоном.
Для понимания распределения породных комплексов были собраны данные о донном опробовании с различных судов, которые были организованы в виде электронных таблиц в реляционной базе данных. Помимо этого, в Интернете были собраны данные по сейсмичности [ CNSS..., 1997]. В целом, в результате работы был собран и систематизирован огромный фактический материал, который позволял провести комплексную обработку данных. Базовым материалом для последующего анализа стал созданный набор карт в масштабе 1: 650000: http://eos.wdcb.rssi.ru/rjes/v03/rje01055/rje01055.htm - fig06hookhttp://eos.wdcb.rssi.ru/rjes/v03/rje01055/rje01055.htm - fig07hookhttp://eos.wdcb.rssi.ru/rjes/v03/rje01055/rje01055.htm - fig08hookhttp://eos.wdcb.rssi.ru/rjes/v03/rje01055/rje01055.htm - fig09hookhttp://eos.wdcb.rssi.ru/rjes/v03/rje01055/rje01055.htm - fig10hookhttp://eos.wdcb.rssi.ru/rjes/v03/rje01055/rje01055.htm - fig11hook Лист 1. Схема работ 7-ого рейса НИС "Академик Николай Страхов" (ГИН РАН, 1988 г.) на востоке активной части зоны разломов Сан-Паулу. Соколов С. Ю., Ефимов В. Н. (рис. 3). Лист 2. Рельеф активной части зоны разломов Сан-Паулу. Агапова Г. В., Добролюбова К. О. (рис. 5). Лист 3. Карта углов наклона склонов активной части зоны разломов Сан-Паулу. Добролюбова К. О., Агапова Г. В., Соколов С. Ю. (рис. 6). Лист 4. Карта мощности осадочного чехла активной части зоны разломов Сан-Паулу. Ефимов В. Н., Кольцова А. В. (ГЕОХИ РАН), Соколов С. Ю. (рис. 7). Лист 5. Рельеф акустического фундамента активной части зоны разломов Сан-Паулу. Соколов С. Ю., Ефимов В. Н. (рис. 8). Лист 6. Гравитационное поле активной части зоны разломов Сан-Паулу. Соколов С. Ю. (рис. 9). Лист 7. Сейсмичность активной части зоны разломов Сан-Паулу. Соколов С. Ю. (рис. 10). Лист 8. Коренные породы активной части зоны разломов Сан-Паулу. Мазарович А. О. (рис. 11).
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|