Rəqəmsal Relyef Modelləri
Müasir geodeziya, kartoqrafiya, torpaq mühəndisliyi, hidrologiya, şəhərsalma və ekoloji planlaşdırma sahələrində yer səthinin rəqəmsal təsviri əsas alət rolunu oynayır. Peyk şəkilləri, LiDAR (lazer skanerləmə), fotoqrammetriya və drona əsaslanan ölçmələrin inkişafı ilə mühəndislər indi yer səthini milyonlarla nöqtədən ibarət rəqəmsal modellər şəklində əldə edə bilirlər.
Bu sahəyə yeni qədəm qoyan tələbələr çox vaxt bir-birinə çox yaxın görünən, lakin praktikada fərqli mənalar daşıyan üç abbreviaturaya rast gəlirlər: DEM, DSM və DTM. Bunlara əlavə olaraq, bu modellərin hansı məlumat strukturunda (vektor-TIN və ya raster-grid) saxlanıldığını da anlamaq lazımdır. Bu məqalənin məqsədi həm konseptual fərqləri, həm də praktiki tətbiq məsələlərini sadə və sistemli şəkildə izah etməkdir.
1. Rəqəmsal relyef modeli anlayışı
Rəqəmsal relyef modeli (ingiliscə Digital Terrain/Elevation Model) yer səthinin hündürlük məlumatlarının rəqəmsal formada təqdimatıdır. Hər bir model üç ölçülü koordinat sistemində (X, Y — planimetrik mövqe, Z — hündürlük) təşkil olunur.
Bu modellər ümumi mənada iki böyük qrupa bölünür:
Konseptual model növləri — DEM, DSM, DTM (nəyi təmsil etdiyinə görə fərqlənir)
Verilənlərin saxlanma strukturu — vektor-TIN və raster-grid (necə saxlanıldığına görə fərqlənir)
Bu iki qrupu ayırd etmək çox vacibdir: məsələn, DTM həm TIN, həm də grid formatında saxlanıla bilər — bunlar bir-birini əvəz etmir, tamamlayır.
2. DEM — Digital Elevation Model (Rəqəmsal Hündürlük Modeli)
DEM ən ümumi termindir və yer səthinin ümumi hündürlük səthini təmsil edir. Bəzi mənbələrdə DEM "çətir termin" (umbrella term) kimi qəbul olunur və DTM ilə DSM-i də əhatə edə bilər, lakin praktiki mühəndislik dilində DEM adətən aşağıdakı mənada işlədilir:
Yer səthinin çılpaq relyefinə yaxın, ümumiləşdirilmiş hündürlük modeli
Adətən peyk məlumatları (məsələn, SRTM, ASTER GDEM, Copernicus DEM) əsasında yaradılır
Nisbətən aşağı və orta məkan ayırdetmə qabiliyyətinə (rezolyusiyaya) malikdir (30 m, 90 m və s.)
3. DSM — Digital Surface Model (Rəqəmsal Səth Modeli)
DSM yer səthinin bütün obyektləri ilə birlikdə olan görünüşünü təmsil edir — yəni bina damları, ağaçların təpəsi, körpülər, elektrik xətləri və digər süni və təbii obyektlər daxil olmaqla ən yuxarı səthi göstərir.
DSM-in əsas xüsusiyyətləri:
LiDAR və ya fotoqrammetrik üsullarla "ilk qayıdış" (first return) siqnalından alınır
Şəhər mühiti, meşə örtüyü və infrastruktur analizi üçün əvəzsizdir
Bina hündürlüyünün, ağac tağının, görünmə xəttinin (line of sight) hesablanmasında istifadə olunur
DSM-in tipik tətbiqləri:
Telekommunikasiya qüllələri arasında görünmə təhlili
Şəhər 3D modelləşdirməsi
Meşə biokütləsinin qiymətləndirilməsi (ağac tağının hündürlüyü)
Günəş panelləri üçün kölgə analizi
4. DTM — Digital Terrain Model (Rəqəmsal Ərazi Modeli)
DTM yer səthinin yalnız çılpaq relyefini, yəni bütün bitki örtüyü, tikililər və digər süni obyektlər çıxarılmış vəziyyətdə təmsil edir. DTM, DEM-in "təmizlənmiş" versiyası kimi düşünülə bilər, üstəlik çox zaman relyefin xüsusiyyətlərini (dərələr, sıldırımlar, hidroloji xətlər) əks etdirən əlavə struktur elementləri (breaklines, ridge lines) də daxil edir.
DTM-in əsas xüsusiyyətləri:
LiDAR-ın "son qayıdış" (last return) siqnalından filtrasiya yolu ilə alınır
Bitki örtüyü və tikililər alqoritmik olaraq (klassifikasiya, filtrasiya) çıxarılır
Mühəndislik layihələndirməsi üçün ən dəqiq və istifadə olunan model hesab edilir
DTM-in tipik tətbiqləri:
Yol və dəmir yolu trassalarının layihələndirilməsi
Torpaq işlərinin həcm hesablamaları (kəsmə/doldurma)
Su axını modelləşdirmə, daşqın analizi
Meliorasiya və suvarma sistemlərinin layihələndirilməsi
6. Məlumatın saxlanma strukturu: Vektor-TIN
Yuxarıda göstərilən model növləri (DEM, DSM, DTM) nəyi təsvir etdiyini bildirir, amma bu məlumat kompüterdə necə saxlanılır sualına cavab verilənlər strukturu ilə verilir. Bunlardan biri TIN (Triangulated Irregular Network — Üçbucaqlanmış Qeyri-müntəzəm Şəbəkə) strukturudur.
TIN-in quruluşu:
TIN — nöqtələr toplusundan (adətən Delaunay üçbucaqlama alqoritmi ilə) yaradılan, bir-biri ilə birləşən üçbucaqların şəbəkəsidir. Hər üçbucağın təpə nöqtəsində konkret X, Y, Z koordinatı olur, üçbucaqların səthləri isə həmin nöqtələr arasında hündürlüyün xətti dəyişdiyini fərz edir.
TIN-in üstünlükləri:
Qeyri-müntəzəm nöqtə sıxlığına uyğunlaşa bilir — relyefin mürəkkəb olduğu yerlərdə (dərələr, sıldırımlar) daha çox nöqtə, düz sahələrdə az nöqtə istifadə edilə bilər
Kəskin relyef xüsusiyyətlərini (breaklines, dağ zirvələri, çay yataqları) dəqiq saxlaya bilir
Yaddaş baxımından səmərəlidir, çünki artıq nöqtələr saxlanılmır
Mühəndislik layihələndirilməsində (yol, torpaq işləri) daha yüksək dəqiqlik verir
TIN-in çatışmazlıqları:
Hesablama və emalı raster-a nisbətən daha mürəkkəbdir
Böyük ərazilər üçün analiz sürəti bəzən daha aşağı ola bilər
Bəzi GIS alqoritmləri (məsələn, sürətli hidroloji axın modelləşdirməsi) TIN üçün az optimallaşdırılıb
7. Məlumatın saxlanma strukturu: Raster-Grid
Raster-Grid strukturu isə ərazini müntəzəm, bərabər ölçülü kvadrat (və ya düzbucaqlı) hüceyrələrə (pixel/cell) bölür. Hər hüceyrəyə bir hündürlük dəyəri (Z) təyin olunur.
Grid-in quruluşu:
Ərazi müntəzəm şəbəkə (məsələn, 1m × 1m, 10m × 10m, 30m × 30m) ilə örtülür
Hər hüceyrə üçün orta, minimum, maksimum və ya interpolyasiya edilmiş hündürlük dəyəri saxlanılır
Verilənlər matris (massiv) formasında saxlanıldığı üçün kompüter emalı üçün çox əlverişlidir
Grid-in üstünlükləri:
Sadə struktur — riyazi analiz və alqoritmlər üçün asan (meyl, aspekt, kölgə, hidroloji axın istiqaməti kimi hesablamalar tez aparılır)
Raster əsaslı GIS proqramları (QGIS, ArcGIS) ilə tam uyğundur
Şəkil emalı üsulları (peyk şəkilləri ilə birləşdirmə) üçün rahatdır
Böyük ərazilərdə sürətli vizuallaşdırma və analiz imkanı verir
Grid-in çatışmazlıqları:
Sabit hüceyrə ölçüsü səbəbindən kəskin relyef xüsusiyyətləri (kiçik dərələr, kəskin sıldırımlar) itirilə və ya "hamarlana" bilər
Düz sahələrdə lazımsız yerə çoxlu, təkrarlanan məlumat saxlanılır (yaddaş itkisi)
Dəqiqlik hüceyrə ölçüsündən (rezolyusiyadan) birbaşa asılıdır — kiçik hüceyrə = yüksək dəqiqlik, amma böyük fayl həcmi
