Горизонтали и структурные линии: что делает каждая и почему нужны обе
И то и другое — линии топографического плана с отметками, поэтому их легко спутать. Но роли у них противоположные. Горизонталь — результат: линия, по которой поверхность пересекает горизонтальную плоскость. Структурная линия — исходные данные: линия, где рельеф резко меняет уклон и которой поверхность обязана следовать. Перепутайте порядок — и горизонтали унаследуют каждый скруглённый перегиб, с которым построена поверхность.
Что такое горизонталь
Горизонталь соединяет точки с одинаковой отметкой — это след горизонтальной плоскости на поверхности рельефа. Проведённые с постоянным сечением, горизонтали сгущаются на крутых склонах и расходятся на ровных местах — так карта показывает рельеф. Каждая пятая горизонталь обычно проводится толще и подписывается как утолщённая, чтобы отметки можно было считать, не читая каждую подпись.
Горизонтали производны. Они хороши ровно настолько, насколько хороша поверхность, по которой построены, и собственной информации не добавляют.
Что такое структурная линия
Спецификация лидарной съёмки USGS определяет структурную линию как линейный объект, описывающий изменение гладкости или непрерывности поверхности: бровку и подошву откоса, кромку дороги или бермы, берег канала, верх стены. Структурные линии — это 3D-полилинии с отметкой в каждой вершине.
В триангулированной поверхности они задаются как рёбра треугольников, и ни один треугольник их не пересекает. В этом весь их смысл: поверхность изгибается точно по линии, а не где-то между двумя точками выборки.
Почему поверхность без структурных линий скругляет перегибы
Постройте поверхность только по точкам — и треугольники у бровки свяжут точку на берме с точкой на откосе. Перегиб срезается, и поверхность по всей длине проходит ниже настоящей бровки. Сетка делает то же на своём разрешении. Объёмы по такой поверхности ошибочны вдоль каждого перегиба, а горизонтали по ней плавно изгибаются там, где рельеф на самом деле ломается.
USGS отмечает то же для воды: без структурных линий по берегам триангуляция проходит через водоёмы и оставляет артефакты, которые переходят прямо в DEM и в горизонтали, — поэтому водоёмы в лидарных DEM выравнивают структурными линиями.
Горизонтали не заменяют структурные линии, и наоборот
Старые карты подталкивают восстанавливать поверхность по горизонталям. Получается плохо: между двумя горизонталями поверхность — догадка, а бровка, попавшая между ними, просто теряется. Структурные линии, напротив, редки по замыслу: они описывают перегибы, а не форму земли между ними. Хорошей поверхности нужны оба вида исходных данных — точки для общей формы и структурные линии для перегибов, — а горизонтали строятся уже по ней.
| Аспект | Горизонталь | Структурная линия |
|---|---|---|
| Что это | Линия равных отметок | Линия по резкой смене уклона |
| Роль в поверхности | Результат — строится по ней | Исходные данные — поверхность обязана ей следовать |
| Отметка | Одно значение по всей линии | Меняется от вершины к вершине |
| Как получают | Строят по DEM или TIN с заданным сечением | Извлекают по перегибам уклона или оцифровывают |
| Типичные слои | Утолщённые и основные горизонтали | Бровка, подошва, кромка дороги, кювет, берег |
| Частая ошибка | Восстанавливать поверхность только по горизонталям | Пропускать их и скруглять каждый перегиб |
Как их получают по данным дрона и лидара
Горизонтали строят по DEM или по проектной поверхности с выбранным сечением, с утолщёнными горизонталями и подписями, и выгружают как редактируемые линии. Структурные линии раньше оцифровывали вручную по стереомоделям или ортофотопланам; из плотной DEM их теперь можно извлечь.
Команда STREAM «Извлечь бровку/подошву» находит каждый откос круче порога — по умолчанию 60 %, значение записывается в результат — и добавляет бровку и подошву каждого как 3D-линии на отдельных слоях, держа съезды отдельно от уступов. Линии — обычные полилинии: проверьте их, поправьте вершину, где нужно, и используйте.
Что передавать
Передавайте и то и другое, на разных слоях. Горизонтали уходят в DXF с утолщёнными на отдельном слое; структурные линии — в DXF как 3D-полилинии, названные по типу: бровка, подошва, кромка дороги, кювет. Поверхность, построенная по точкам и структурным линиям, уходит как TIN — в LandXML или DXF 3DFACE, — чтобы принимающей программе не пришлось перестраивать её и снова скруглять перегибы.
Частые вопросы
В чём разница между горизонталями и структурными линиями?
Горизонталь — линия равных отметок, построенная по поверхности: результат. Структурная линия — 3D-линия по резкой смене уклона, которой поверхность обязана следовать: исходные данные. Горизонтали показывают рельеф; структурные линии держат перегибы поверхности чёткими.
Нужны ли структурные линии, если есть плотная DEM?
Для TIN и любой упрощённой поверхности — да: без них треугольники срезают бровки и подошвы, и каждый перегиб скругляется. Плотная DEM держит перегибы на своём разрешении, а извлечённые из неё структурные линии переносят их в более лёгкую поверхность.
Можно ли построить поверхность по горизонталям?
Можно, но плохо: между двумя горизонталями поверхность — догадка, и любой перегиб, попавший между ними, теряется. Точки плюс структурные линии дают лучшую поверхность, а горизонтали строятся уже по ней.
Что такое линии бровки и подошвы?
Структурные линии по верху и низу откоса. На уступе бровка — верхний перегиб, где ровная берма встречается с откосом, а подошва — нижний перегиб, где откос встречается с бермой ниже.
Как извлечь структурные линии автоматически?
По DEM, находя места резкой смены уклона. Команда STREAM «Извлечь бровку/подошву» просматривает выделение — или всю съёмку — в поисках откосов круче порога (по умолчанию 60 %) и записывает их линии бровки и подошвы как редактируемые 3D-полилинии на отдельных слоях.
Источники
Извлекайте линии бровок и подошв автоматически
Нативное Windows-приложение · полностью офлайн · бесплатная бета