Skalierbarkeit von Terrains
Bei großen Projekten stellt die Skalierbarkeit einen äußerst wichtigen Faktor dar. Insbesondere hier bieten Terrain-Datasets erhebliche Vorteile. Mit ihnen lassen sich Projekte verwalten, die mehrere Millionen, aber auch Milliarden von Punkten umfassen können. Terrainwerkzeuge erleichtern die Verarbeitung großer Punktsammlungen, wie z. B. LIDAR, die sonst häufig zu Problemen mit der Datenbank führen können. Diese Skalierbarkeit wird im Wesentlichen durch zwei Verarbeitungsmethoden erreicht: Terrainpyramiden und Multipoint-Shape-Typ.
Terrainpyramiden werden zur Leistungssteigerung verwendet. Sie ermöglichen eine maßstabsabhängige Reduzierung der Daten. Die Pyramiden referenzieren nur die Daten, die zur Darstellung einer Oberfläche mit der jeweils benötigten Genauigkeit erforderlich sind. Die Erstellung, Anzeige und Analyse von Oberflächen "on-the-fly" bringt Leistungsvorteile bei Anwendungen mit kleineren Maßstäben, da nur eine ausgedünnte Teilmenge der Daten benötigt wird. Die ursprünglichen Daten werden nicht verschoben oder in Mittelwerte umgerechnet. Die exakten Positionsinformationen der ursprünglichen Messungen bleiben erhalten. Zwei Pyramidentypen können zum Berechnen von Terrain-Datasets verwendet werden: "Z-Toleranz" oder "Kachelung".
Unter Verwendung des Z-Toleranz-Pyramidentyps wird pyramiding durch die Anwendung eines Z Toleranz-basierten Filters erreicht, der zur Ausdünnung von Punkten eingesetzt wird. Sie entfernen irrelevante Punkte, um abgeleitete Oberflächen zu erzeugen, die sich innerhalb einer ungefähren vertikalen Genauigkeit relativ zu den Daten mit voller Auflösung befinden.
Beim Pyramidentyp "Kachelung" wird die Erstellung von Pyramiden durch die Festlegung eines Kachelungsfilters vorgenommen. Damit werden Punktdaten für jede Pyramidenebene ausgedünnt, indem die Daten auf gleich große Flächen (Kacheln) aufgeteilt und lediglich ein oder zwei Punkte aus jedem Bereich als Stellvertreter ausgewählt werden. Im Wesentlichen wird damit die horizontale Referenzpunktdichte mit einer steuerbaren Richtung zu Höhepunkten, niedrigen Punkten oder durchschnittlichen Höhenpunkten gesteuert.
Darüber hinaus wird auf jeder einzelnen Pyramidenebene eine spezifische Umsetzung von Linien und Polygonen definiert. Beispielsweise kann die Umsetzung von Bruchkanten auf die obersten beiden Pyramidenebenen beschränkt werden. Einige Features, wie z. B. die Grenzen des Untersuchungsgebiets oder Seeufer, müssen i. d. R. in allen Maßstäben wiedergegeben werden, dies jedoch nicht immer mit derselben Genauigkeit. Daher können bei gröberen Maßstäben generalisierte Darstellungen verwendet werden. Nur bei größeren Maßstäben wird die vollständig exakte Darstellung verwendet.
In der folgenden Darstellung wurde das links abgebildete Terrain nach den Vorgaben für eine gröbere Pyramidenebene erstellt, die normalerweise für kleine Maßstäbe verwendet wird. Das rechts abgebildete Terrain wurde mit den Vorgaben für eine Pyramidenebene bei höherer Auflösung erstellt. Beachten Sie die geringere Auflösung der Uferlinie in der Version auf der linken Seite. Die Version rechts verwendet die exakte Darstellung der Uferlinie einschließlich aller weiteren Bruchkanten.
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Für jede Pyramidenebene werden eine vertikale Toleranz oder eine Kachelung und ein Maßstabsgrenzwert festgelegt. Diese Informationen definieren den Maßstabsbereich, bei dem die betreffende Ebene für die Anzeige des Terrain-Datasets auf einer Karte verwendet wird. Die Anzahl der Pyramidenebenen, die Toleranzen und deren Grenzwerte können nach Bedarf angepasst werden.
Die folgende Tabelle liefert ein Beispiel einer Z-Toleranz für die Definition von Terrainpyramiden. Es gibt fünf Ebenen zuzüglich der impliziten Ebene bei voller Auflösung. Das Terrain bei voller Auflösung wird für größere Maßstäbe als 1:5.000 verwendet. Die Ebene mit einem Z-Toleranzfilter von 1 Einheit wird für Maßstäbe zwischen 1:5.000 und 1:10.000 verwendet usw.
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Maßstabsgrenzwert |
Z-Toleranz (Fuß) |
|---|---|
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1:5.000 |
1,0 |
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1:10.000 |
2,5 |
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1:20.000 |
5,0 |
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1:50.000 |
10,0 |
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1:100.000 |
25,0 |
Terrainpyramiden sind kumulativ. Die einzelnen Ebenen innerhalb einer Pyramide enthalten keine eigenständige bzw. unabhängige Sammlung der Daten, die für die Darstellung auf der jeweiligen Ebene erforderlich sind. Stattdessen werden den Daten der gröbsten Pyramidenebene mit jeder folgenden Ebene zusätzliche Messdaten hinzugefügt. Die Daten bei voller Auflösung entsprechen also der Summe der Messungen auf allen Pyramidenebenen zuzüglich der noch fehlenden Messpunkte. Durch dieses Modell ergeben sich Leistungsvorteile bei der Verwendung eines Terrains und ein geringerer Speicherplatzbedarf.