Bruchkanten bei der Oberflächenmodellierung

Bruchkanten definieren und steuern das Verhalten von Oberflächen bezüglich Glattheit und Kontinuität. Wie schon aus dem Namen hervorgeht, handelt es sich bei Bruchkanten um lineare Features. Sie haben erhebliche Auswirkungen bei der Beschreibung des Oberflächenverhaltens, wenn sie in ein Oberflächenmodell integriert sind. Bruchkanten können eine Änderung im Verhalten der Oberfläche beschreiben und erzwingen. Z-Werte entlang einer Bruchkante können konstant sein oder auf der gesamten Länge variieren.

Für die Beschreibung des Oberflächenverhaltens können drei Bruchkantentypen verwendet werden:

• Weiche Bruchkanten
• Harte Bruchkanten und
• Verwerfungen

Weiche Bruchkanten

Mit weichen Bruchkanten wird sichergestellt, dass bekannte Z-Werte entlang eines linearen Features in einem TIN (Triangulated Irregular Network, unregelmäßiges Dreiecksnetz) beibehalten werden. Mit weichen Bruchkanten kann ebenfalls sichergestellt werden, dass lineare Features und Polygonkanten in einem TIN-Oberflächenmodell beibehalten werden, indem die Bruchkanten als TIN-Kanten umgesetzt werden. Weiche Bruchkanten definieren jedoch keine Unterbrechungen in der Oberflächenglattheit.

In diesem Beispiel sehen Sie, wie die Aufnahme einer weichen Bruchkante zu einem anderen Oberflächenverhalten führt. Beachten Sie, dass der Ersteller des TIN entlang der Bruchkante zusätzliche Stützpunkte hinzugefügt hat, um sicherzustellen, dass die Kante im TIN beibehalten wird. Die Z-Werte für diese neuen Knoten wurden durch lineare Interpolation entlang der Bruchkante ermittelt.

Die Eingabedaten für die Berechnung eines TIN umfassen vier Punkte und eine Linie mit zwei Knoten.

Das TIN, das entsteht, wenn die Punkte und Knoten als Massenpunkte verarbeitet werden

Wenn die Linie als Bruchkante umgesetzt wird, wird sie im TIN beibehalten. Beachten Sie die Z-Werte der eingeführten Knoten.

Wie alle anderen Bruchkanten auch können weiche Bruchkanten über konstante oder variierende Z-Werte verfügen. So kann z. B. ein Teil einer Röhre mit einer konstanten Höhe als weiche Bruchkante definiert werden. Umgekehrt kann aber auch eine Autobahn mit unterschiedlichen Höhenwerten als weiche Bruchkante in ein TIN-Oberflächenmodell integriert werden.

Harte Bruchkanten

Harte Bruchkanten definieren Unterbrechungen in der Glattheit von Oberflächen. Sie sind die am häufigsten vorkommenden und leichtverständlichsten Art von Bruchkanten. Harte Bruchkanten werden im Allgemeinen zur Definition von Wasserläufen, Bergrücken, Uferlinien, Gebäudeumrissen, Dämmen und anderen Bereichen mit abrupten Oberflächenänderungen verwendet.

Hier wird eine glatte Oberfläche unterbrochen, weil sie auf ein Seeufer trifft. Die fette Bruchkante im Oberflächenmodell definiert die Grenze zwischen zwei eindeutigen Arten von Oberflächenverhalten. Die Uferlinie kennzeichnet den scharfen Übergang zwischen dem planaren Oberflächenverhalten des Sees und der glatten Oberfläche des umgebenden Terrains.

Wenn eine harte Bruchkante einen Wasserlauf definiert, verfügt die Bruchkante auf ihrer gesamten Länge über unterschiedliche Z-Werte. Die Oberfläche zeigt auf beiden Seiten des Wasserlaufs ein glattes Verhalten, die Neigungsnormalen auf den beiden Seiten der Bruchkante weisen jedoch deutliche Unterschiede auf.

Verwerfungen

Verwerfungen repräsentieren Unterbrechungen in der Kontinuität einer Oberfläche. Geologische Verwerfungen sind der häufigste Typ von Verwerfungen. Ihr Grad der Unterbrechung in der Kontinuität einer Oberfläche wird als "Versatz" bezeichnet. Im Beispiel unten wurde die Erdoberfläche vertikal versetzt, wodurch eine treppenstufenartige Unterbrechung in der Oberfläche entstanden ist. Vertikale Verwerfungen verfügen über mehrere Z-Werte für eine bestimmte XY-Position. Sowohl über als auch unter der Verwerfung ist an derselben XY-Position eine Höhe vorhanden.

Eine vertikale Verwerfung verfügt über mehrere Z-Werte an einer bestimmten XY-Position.

Verwerfungen sind nicht auf die vertikale Ebene beschränkt, sondern können sowohl in die vertikale als auch in die horizontale Dimension verschoben bzw. transformiert werden. Da in Oberflächenfunktionen nur ein Z-Wert für eine bestimmte XY-Position gespeichert werden kann, ist es nicht möglich, in ihnen direkt vertikale Verwerfungen zu speichern. Es ist möglich, eine beinahe vertikale Verwerfung als zwei parallele Bruchkanten darzustellen: eine mit den Z-Werten der Oberfläche an der Oberseite der Verwerfung und eine zweite mit den Z-Werten an der Unterseite.

Eine Transformierungsverwerfung mit Versatz in der vertikalen und horizontalen Ebene. Versetzen Sie die oberen und unteren Bereiche einer vertikalen Verwerfung, um sie auf einer Oberflächenfunktion möglichst genau anzugeben.

Verwenden von Bruchkanten bei der Oberflächenmodellierung

Der Unterschied zwischen harten und weichen Bruchkanten ist nur zu erkennen, wenn ein Interpolator mit einem TIN verwendet wird, sodass eine glatte Oberfläche erzielt wird (z. B. der Interpolator "Natürliche Nachbarn", der im Geoverarbeitungswerkzeug für die Umwandlung von TINs in Raster verwendet wird). Harte Bruchkanten können für die Modellierung einer abrupten Änderung im Oberflächenverhalten verwendet werden, die durch Features, wie die Grenze eines Gewässers, eine Materialänderung, einen Gebäudeumriss oder eine Straße, verursacht wird. Mit harten Bruchkanten kann auch die Darstellung linearer Features in Oberflächenansichten und Konturkarten verbessert werden, wenn scharfe Linien für Abwasserkanäle oder Ufer verwendet werden. Mit weichen Bruchkanten können der Oberfläche Informationen hinzugefügt werden, ohne dass daraus auf eine Änderung am Oberflächenverhalten jenseits der Linie geschlossen wird. Beispiele hierfür sind Vermessungslinien oder Grenzen von Untersuchungsgebieten, die dazu verwendet werden, die Ausdehnung des Oberflächenmodells zu definieren.