VYUŽITÍ IDL - TOPOGRAFIE MĚSÍČNÍHO POVRCHU, PROGRAM xmoon.pro

Martin Švec, 3. roč. F

Účel a zaměření

Program je určen především k získání dodatečné informace o topografii části planety, např. Měsíce, odkud máme pouze fotografii z "ptačí perspektivy", ale známe úhel, ze kterého je krajina osvícena např. Sluncem. Díky různému sklonu povrchu v různých místech je různá intenzita šedi na pořízené fotografii.

Princip zpracování dat

Typická vhodná fotografie povrchu, úhel nasvícení 9 DEG
Intenzity odraženého světla I a jeho průměrné hodnoty Ip umožňují vypočítat směrnici k malé plošky ve směru východ-západ (na obrázku směr odshora dolů) ze známého úhlu nasvícení col, resp. v případě Měsíce hodnoty polohy terminátoru, tzv. colongitudo, ve stupních od 0 do 90, a směru nasvícení d (+-1, shora či zdola), a to jako:

k=d*tg(arcsin(I*sin(col)/Ip)-col)

Vypadá to hrozivě, ale dá se to snadno odvodit za předpokladu, že povrch měsíce dokonale rozptyluje záření, tím pádem je rozptýlená intenzita do směru pozorovatele úměrná sinu úhlu nasvícení malé plošky.

Zrekonstruovaný povrch
Ze znalosti derivace podle směru západ-východ v každém bodě pak již snadno určím topografii v těchto směrech. Bohužel, zbývá ještě zjistit topografii ve směru severo-západním.
To není vůbec jednoduché, neboť není jednoznačně určeno, v jaké výšce se jednotlivé křivky západo-východního směru nacházejí, jedna z možností je srovnat tyto křivky na stejnou úroveň tak, aby průměrné hodnoty všech křivek byly ve stejné výšce. Kvůli malým odchylkám přesnosti rekonstrukce jsou však křivky stále rozházené, řešení by proto mohla přinést severo-jižní konvoluce s filtrem, který nepropustí vysoké frekvence, to ale většinou odnímá přesnost rekonstrukce a ne vždy je to výhodné. V tomto obrázku použita nebyla.

Obrázek pokrytý texturou
Pokud jde o vizuální stránku rekonstrukce, pomůže ji výrazně zlepšit textura, položená přes graf. Odchylky zaniknou a plastičnost posílí stíny, které jsou rekonstruované krajině vlastní

Další obrázky ke stažení.

Konstruktivní připomínky a otázky týkající se programu rád uvážím a zodpovím, obrátíte-li se na mne prostřednictvím e-mailu na tuto adresu: svec@fzu.cz

Program využívá několik základních procedur s různými parametry - zde je stručný popis:

Procedury programu xmoon.pro určené ke zpracování dat

pro tiff2arr, tpg, f, pre=p
- tato funkce načítá 8-bitový TIF obrázek ze souboru s fotografií povrchu , kde jsou stíny orientovány odshora dolů či naopak, ukládá ho do pole o rozměru tohoto obrázku a zobrazuje jej do okna

tpg
- pole proměnných BYTE o rozměrech fotografie, do kterého budou zapsány úrovně šedi

f
- STRING, cesta k souboru

/pre
- po nastavení tohoto parametru se zobrazí v okně načtený obrázek

pro reconstruct, scape, col, rscape, inverse, autolevel1=x, convolve=con
- tato funkce je klíčová, neboť rekonstruuje topografii z fotografie

scape
- pole, obsahující fotografii

col
- colongitudo, neboli úhel osvícení skutečného povrchu při fotografování

rscape
- pole proměnných DOUBLE, do kterého se zapíše topografie

inverse
- směr osvícení skutečného povrchu na fotografii: odspoda..1, odshora..-1

/autolevel1
- spouštěcí parametr funkce srovnávající všechny křivky na jednu úroveň podle jejich průměrných hodnot

/convolve
- spouštěcí parametr funkce filtrující vysoké frekvence z

pro view3D, tpgp, tpg, rx, rz, f, col, w, shades=s
- tato funkce vytvoří 3D graf zrekonstruovaného povrchu

tpgp
- pole určující topografii

tpg
- pole určující texturu, kterou se má pokrýt graf

rx, rz
- úhly natočení 3D grafu v různých osách

f
- STRING s názvem souboru

col
- colongitudo

w
- číslo grafického okna, do kterého se bude graf kreslit

/shades
- parametr určující, zda se bude pokládat textura

pro arr2tiff, scape, rscape, f
- tato funkce ukládá do 8-bitového TIF souboru obrázek, kde úrovně šedi určují topografii

scape
- pole proměnných BYTE o rozměrech původní fotografie, do kterého bude zapsána tpografie

rscape
- pole proměnných DOUBLE, obsahující topografii, rozměr původní fotografie

f
- STRING, cesta k souboru

pro photo, w, f
- tato funkce uloží grafický výstup v okně jako true color TIF soubor

w
- číslo okna, ze kterého se obrázek načte

f
- STRING, název souboru

Poznámka:
- při výrobě obrázků je vhodné umístit zdrojové obrázky TIF do adresáře, ze kterého je program spouštěn. Stačí pak používat pouze názvy obrázků místo úplné cesty. Výsledná data se pak také uloží do stejného adresáře, obrázek grafu bude začínat na 'p' a výšková mapa na 't'.


Martin Švec, Praha, 3.2.2001