Разработка программного комплекса для визуализации цифровой модели рельефа морского дна
введение, три главы, заключение, список используемых источников и приложение.
В введении обоснована актуальность и проблематика темы, определены объект и предмет, указаны цели, гипотезы и задачи, отмечены применяемые методы исследования и теоретическая и практическая значимости ВКР.
Первая глава посвящена теоретическим сведениям о батиметрии и батиметрической съёмке, методам получения батиметрических данных, проблемам точности данных методов, используемым сеткам в цифровых батиметрических базах, методам интерполяций для заполнения промежуточных значений глубин и обзору общедоступных цифровых батиметрических баз.
Во второй главе описывается выбранная база батиметрических данных GEBCO, используемая ею на текущий момент версия сетки GEBCO_2021, регистрация данных в базе. Также рассмотрена библиотека для работы с растровыми и векторными гео-пространственными форматами данных. Разработаны алгоритмы расчёта координат и значений глубин точек.
Третья глава содержит информацию об ис
ОГЛАВЛЕНИЕ
Перечень обозначений и сокращений 7
Введение 8
1 Батиметрические базы данных 13
1.1 Батиметрия 13
1.2 Создание батиметрических баз данных 15
1.2.1 Однолучевое эхолотирование 16
1.2.2 Многолучевое эхолотирование 18
1.2.3 Спутниковая альтиметрия 21
1.2.4 Авиационное зондирование 23
1.3 Проблемы точности в батиметрических базах данных 26
1.4 Сетки в батиметрических базах данных 28
1.5 Методы интерполяции батиметрических данных 31
1.6 Обзор батиметрических баз данных 34
1.7 Выводы по первому разделу 35
2 Выбор используемых инструментариев и методов 37
2.1 Цифровая батиметрическая база GEBCO 37
2.2 Форматы геоданных и сетки в базе GEBCO 44
2.2.1 Формат NetCDF 45
2.2.2 Формат GeoTIFF 46
2.2.3 Формат Esri ASCII 46
2.3 Библиотека GDAL 46
2.4 Методика расчёта координат и глубин 47
2.4.1 Расчёт координат x и y 48
2.4.2 Расчёт координат z 50
2.5 Выводы по второму разделу 51
3 Описание программного комплекса 53
3.1 Язык программирования C++ 53
3.2 Фреймворк Qt 54
3.3 Используемые модули Qt 56
3.4 Результат работы разработанного комплекса 57
3.5 Выводы по третьему разделу 73
Заключение 75
Список использованных источников 79
Приложение А 84
Список использованных источниковАбрамова А. С. Оценка точности общедоступных цифровых моделей рельефа дна океанов на примере участков покрытия многолучевой съемкой Норвежского и Баренцева морей // Геодезия и картография. – 2021 – № 1 – С. 13–22.
Агапова Г.В. О некоторых аспектах составления крупномасштабных карт по данным многолучевого эхолотирования // Океанология. – 1992. – Т. 32. – № 2. – C. 362–371.
Бублик О.Е., Грязнов В.Г., Залялов И.М., Кадничанский С.А., Самратов У.Д., Хвостов В.В., Чуркин О.Ф., Шарков А.М. Авиационные батиметрические сканирующие системы. Возможности и сферы применения / О.Е. Бублик, В.Г. Грязнов, И.М. Залялов, С.А. Кадничанский, У.Д. Самратов, В.В. Хвостов, О.Ф. Чуркин, А.М. Шарков // Геопрофи, №3, 2011.
Глобальная цифровая модель рельефа ETOPO1 / GIS-Lab. URL: https://gis-lab.info/qa/etopo1-overview.html (дата обращения: 11.05.2022).
Глухов В.А., Гольдин Ю.А., Родионов М.А., Гуреев Б.А., Глитко О.В. Авиационная лидарная батиметрическая съемка прибрежных акваторий с большой высоты // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019 Т. 12, № 4 С. 85–93.
Клюева С.Ф., Особенности представления и обработки данных цифровых моделей рельефа морского дна / С.Ф. Клюева // Евразийского Научного Объединения, том 1, №7 (19), 2016 г. С. 4-6.
Коновалов Н.Е. Цифровое моделирование топографических условий местности для проектирования линейных сооружений // Тр. Гипродор НИИ. - 1974. — Выи. 8. - С. 21-33.
Никифоров С.Л., Кошель С.М., Либина Н.В. Цифровая модель рельефа дна Белого и Баренцева морей / С.Л. Никифоров, С.М. Кошель, Н.В. Либина // ГЕОИНФОРМАТИКА, №2, 2018 г. С. 32-36.
Никифоров С.Л., Кошель С.М., Сорохтин Н.О., Козлов Н.Е. Цифровые модели рельефа дна и некоторые возможности их морфометрического анализа / С.Л. Никифоров, С.М. Кошель, Н.О. Сорохтин, Н.Е. Козлов // Вестник МГТУ. Труды мурманского государственного технического университета. Сб. науч. статей - Мурманский государственный технический университет, том 18, № 2, 2015
меридианов. К недостаткам такой сетки относят:
полюсах параллели и меридианы пересекаются чаще, что приводит к избыточности данных в этих регионах по сравнению с остальными областями;
пиксели на каждой широте имеют свои размеры, а это приводит к усложнению выполнения систематического анализа.
Нерегулярные сетки преобразуются в регулярные с помощью различных методов интерполяции. Если в одной ячейке регулярной сетки оказывается несколько точек, то рассчитывается медианное значение значения глубин и оно заносится в ячейку. Если же в ячейке нет ни одной точки, то такой ячейке присваивается рассчитанное значение методом интерполяции ( REF _Ref103788216 \h Рисунок 7). Именно регулярные сетки используются в научно-исследовательских работах, поэтому далее речь пойдёт только о них, а именно о квадратных сетках.
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 6 - Сетка сфероидических трапеций.
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 7 - Нерегулярное распределение данных (точки) и преобразование (GRIDDING) в