مدل رقومی ارتفاعی

هدف اصلی این پژوهش بررسی دقت و صحت ویرایش اول و دوم مدل های رقومی ارتفاعی استخراجی از ماهواره آستر (GDME1, 2009; GDEM2, 2011) با دقت تفکیک مکانی 30 متر و مقایسه آن با مدل رقومی SRTM (تفکیک مکانی 90 متر) و مدل رقومی تهیه شده به وسیله سازمان نقشه برداری کشور (تفکیک مکانی 10 متر) است. به این منظور سه نوار مطالعاتی که دربرگیرنده نواحی ای از کشور با خصوصیات ژئومورفولوژی مختلف اند انتخاب شدند و مدل های مذکور در این سه نوار مورد بررسی قرار گرفتند. پس از حذف محدوده دریاچه ها، هر سه لایه به روش موسوم به کوبیک به مدل های رقومی با دقت مکانی یک آرک ثانیه تبدیل شده اند. همچنین لایه های تفاضلی بین مدل های رقومی مختلف محاسبه گردید و توزیع خطا در گستره محدوده های مطالعاتی در مدل های مختلف به صورت دو به دو بررسی شد. با استفاده از دیاگرام پراکندگی بین مدل های رقومی مختلف و بررسی ابر پراکنش آنها، به مطالعه نوع و میزان خطاهای مختلف پرداخته شد. برای مقایسه بصری بهتر، مدل سایه روشن ارتفاعی سه بعدی و نیمرخ های توپوگرافی در امتداد خطاهای شناسایی شده برای هر سه مدل رقومی ترسیم گردید. نتایج این تحقیق نشان داده است که مدل 1GDEM دارای خطاهای عمده ای در مقایسه با مدل SRTM است که بیشتر از ماهیت و نحوه تهیه این مدل ناشی می شود. نتایج حاکی از انواع ناهنجاری ها همچون خطای پله ای، ناهنجاری های حفره ای، برامدگی و برآمدگی های حفره دار است که در مرز بین زون های دو استاک مختلف ایجاد شده اند. دامنه خطای این ناهنجاری ها از چند ده متر تا بیش از 300 متر مشاهده می شود. نتایج این پژوهش در عین حال نشان داد که میانگین خطای مدل 1GDEM در حدود 8/4 متر با انحراف استاندارد 8/13 متر، و در سطح اطمینان 95 درصد دامنه تغییرات آن بین 9/31 و 3/22- متر است. بررسی مدل رقومی 2GDEM نشان از بهبود جدّی کیفیت این مدل در قیاس با ویرایش قبلی دارد. در مدل 2GDEM بسیاری از خطاهای ویرایش نخست حذف شده و میانگین خطای آن کمتر از 3 متر با انحراف استاندارد 1/9 متر است که در سطح اطمینان 95 درصد دامنه تغییرات آن بین 8/14 و 8/20- متر خواهد بود. بررسی مدل رقومی SRTM نشان داده است که میانگین خطای آن کمتر از 2 متر با انحراف استاندارد 7/8 متر، و در سطح اطمینان 95 درصد دامنه تغییرات میانگین بین 1/19 و 1/15- متر است. نتایج نشان می دهد مدل 1GDEM به رغم آنکه با تفکیک مکانی 30 متر منتشر شده است، عملاً فاقد جزئیات مدل رقومی ارتفاعی 30 متری است و کاربرد آن محدودیت های عمده ای دارد. همچنین مدل 2GDEM با توجه به رفع بسیاری از مشکلات ویرایش نخست دقت مناسبی در مقایسه با SRTM و NIDEM دارد و صرف نظر از خطاهای با دامنه کوتاه (نویز) این مدل در صورت اطمینان از نبود خطاهای محلی می تواند به عنوان مدل رقومی ارتفاعی سی متری به کار رود.

مدل های رقومی ارتفاعی به عنوان یکی از مهم ترین داده ها در جهت استخراج عوارض مختلف و تحلیل های رقومی عوارض سطح زمین می باشند. پردازش رقومی این اطلاعات بر مبنای انجام محاسبات ریاضی و اعمال معادلات عددی بر روی مدل رقومی ارتفاعی می باشد. ساختار ماتریسی این مدل ها امکان شبیه سازی اشکال هندسی مختلف را با استفاده از این داده ها فراهم می آورد که در علوم مختلف، ازجمله هیدرولوژی کاربرد دارند. شبکه آبراهه ها، یکی از مهم ترین عناصر مطالعات هیدرولوژی می باشد. استخراج شبکه آبراهه ها از منابع مختلفی همچون عکس های هوایی، تصاویرماهواره ای و نقشه های توپوگرافی امکان پذیر است. هدف از این مطالعه امکان سنجی استفاده از شاخص های ژئومورفومتری در جهت استخراج خودکار آبراهه ها می باشد. در این مطالعه از انواع مدل های رقومی ارتفاعی موجود شامل داده های SRTM، مدل های رقومی ارتفاعی مستخرج از تصاویر ماهواره ای ASTER و مدل های رقومی مستخرج از نقشه توپوگرافی 25000، استفاده و شبکه آبراهه حاصل از آن با شبکه آبراهه مبنا که از تکمیل و تدقیق شبکه ی آبراهه ی موجود در نقشه توپوگرافی 25000 به دست آمد، مقایسه شد. کانال، به عنوان یکی از اجزای ژئومورفومتری می باشد. اجزای مختلف ژئومورفومتری شامل چاله، مسیر عبور، قله، خط الرأس، کانال و سطح صاف و پارامترهای مختلف ژئومورفومتری شامل انحنای سطح، انحنای طول، انحنای متقاطع، انحنای مقطع، تانژانت انحنا، انحنای کل و انحنای عمومی می باشد. نتایج این تحقیق نشان داد؛ استخراج کانال ها با استفاده از مشتقات جزئی بر روی مدل رقومی ارتفاع با پیکسل سایز 10 متر، دارای بیشترین تشابه با نقشه های واقعیت زمینی آبراهه ها می باشد. در این مطالعه فرض بر این بود که با توجه به اینکه برخی از پارامترهای ژئومورفومتری بیانگر مقادیر انحنا می باشد، این مقادیر انحنا می تواند مشابه عارضه دره بوده و مرکز این عوارض به عنوان آبراهه در نظر گرفته شود؛ که نتایج به دست آمده، تحقیق این فرض را تائید نکرد. ولی در بین اجزای ژئومورفومتری، پارامتر کانال و نقشه پارامتر مذکور، با ابعاد پیکسل 10 متری، بیشترین تشابه را با شبکه آبراهه منطقه دارد.

وجود دانش فنی و نظری برای تشخیص خندق ها، به تمیز مناطق خندقی روی نقشه توپوگرافی و مدل رقومی آن کمک می کند. به هر حال، توانایی استفاده از نقشه ی توپوگرافی( مدل رقومی ارتفاعی) برای شناسایی موقعیت خندق ها نیازمند دانش لازم در مورد فرآیند خندق زایی و فراوانی خندق ها است. تحقیق حاضر به منظور مدل سازی مناطق مستعد خندق زایی در حوضه رودخانه دیره انجام شده است. مواد و روش های مورد استفاده در این تحقیق شامل استفاده از لایه های مدل رقومی ارتفاع (DEM) و لایه های ثانویه استخراج شده از آن، شاخص توان آبراهه ای ((SPI، کاربری اراضی، آبراهه ها، لیتولوژی و راههای موجود در حوضه و جمع آوری داده های میدانی بوده است. داده های مذکور در محیط ARC GIS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و نتایج حاصل از آن توسط آزمون کای اسکویر بررسی شد. براساس نتایج به دست آمده از این تحقیق در حوضه ی آبریز دیره از مجمو ع 8 عامل بررسی شده، 5 عامل(شیب، انحنای افقی شیب، کاربری اراضی، فاصله از جاده ها، لیتولوژی) به عنوان عوامل مؤثر در تولید خندق شناسایی شدند. از میان این پنج عامل، کلاس شیب 0 تا 1/4 درجه که از مجموع مساحت حوضه دیره حدود 22/33 درصد آن در این فاصله قرارگرفته است بیشترین تأثیر تولید خندق را در این حوضه دارد.

امروزه با پیشرفت تکنولوژی و اهمیت بحث تولید مدل ارتفاعی رقومی زمین از تمام نقاط کشور، می توان به لزوم استفاده هرچه بیشتر از سنجش از دور ماهواره ای پی برد. یکی از ارکان اصلی سنجش از دور ماهواره ای، سنجش از دور راداری می باشد. در سال های اخیر پروژه های فضایی بسیاری، اخذ اطلاعات از سطح کره زمین را آغاز کرده اند که آخرین آنها پروژه سنتینل می باشد. سنتینل-1 بخش راداری پروژه سنتینل است که با دوره زمانی 12 روز از سطح زمین تصاویر با توان تفکیک مکانی متوسط اخذ می کند. در این مقاله دقت و قابلیت تولید مدل ارتفاعی رقومی زمین با استفاده از این تصاویر مورد بررسی قرار می گیرد. تصاویر مورد استفاده در پژوهش حاضر، از شهر تهران و حومه آن می باشد. جهت انجام آزمایش ها هم از بخش کوهستانی (شمال تهران) و هم بخش هموار (جنوب تهران) استفاده شده است. تکنیک تولید مدل ارتفاعی رقومی، روش تداخل سنجی راداری با دو عبور تکراری می باشد. مدل ارتفاعی رقومی تولید شده با استفاده از تصاویر سنتینل-1 و تکنیک تداخل سنجی راداری با مدل ارتفاعی رقومی مرجع با دقت یک متر مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج تحقیق نشان می دهند که در منطقه هموار، دقت ارتفاعی (انحراف معیار) مدل ارتفاعی رقومی 26/1 متر و دقت ارتفاعی در منطقه کوهستانی 32/10 متر می باشد. با در نظر گرفتن این نکته که می توان با استفاده از تصاویر سنتنل-1 که تصاویری با توان تفکیک مکانی متوسط محسوب می شوند به دقت نسبتاً مناسبی خصوصاً در مناطق غیر کوهستانی سخت دست یافت، لزوم مطالعه عمیق تر و استفاده بیشتر از این تصاویر بر محققان مشخص می شود.

مدل های رقومی ارتفاعی برای بسیاری از اهداف، مهم بوده و در بسیاری از کاربردها و مطالعات جزء الزامات اولیه می باشند. هدف این مقاله بررسی میزان دقت و صحت مدل های رقومی ارتفاعی حاصل از تصاویر ماهواره ASTER و داده های SRTM با ابعاد پیکسل 30 و 90 متر و همچنین مدل رقومی ارتفاعی به دست آمده از نقشه های توپوگرافی 1:25000 با مشاهدات دقیق زمینی ( DGPS ) در لندفرم های مختلف شامل دشت، تپه ماهور و کوهستان می باشد. میزان انطباق این داده ها با استفاده از تحلیل همبستگی پیرسون آزمون شد. دقت و صحت مدل های رقومی ارتفاعی مختلف مورد بررسی با استفاده از RMSE ، خطای میانگین و انحراف استاندارد بررسی شد. براساس نتایج ضریب تعیین رابطه داده های زمینی با مدل های رقومی ارتفاعی بین 97 تا 99 بود. بیشترین انطباق مربوط به مدل رقومی مستخرج از داده های توپوگرافی 1:25000 و مدل رقومی ASTER30 متر و کمترین انطباق مربوط به داده های SRTM90 متر بود. در مجموع با دشوارتر شدن شرایط عرصه یعنی از دشت به کوهستان، انطباق مدل های رقومی ارتفاعی با داده های زمینی برداشت شده کاهش می یافت. نتایج بررسی صحت و دقت مدل های رقومی نشان داد که کمترین خطا در وهله اول مربوط به مدل رقومی ارتفاعی استخراج شده از خطوط میزان نقشه 1:25000 (6/27=RMSE ) و پس از آن مدل رقومی ارتفاعی ASTER30 متر (7/43=RMSE ) است. همواره اندازه پیکسل 30 متر نتایج بهتری نسبت به پیکسل 90 متر داشته است. بر اساس معیار خطای میانگین، کمترین اریبی مربوط به ASTER30 متر (2 متر اریبی) و پس از آن مربوط به مدل رقومی 1:25000 (17/2) است. بیشترین اریبی مربوط به مدل های 30 و 90 متری استخراج شده از داده های SRTM بود. نتایج خطای انحراف استاندارد منطبق بر نتایج RMSE بود که تأیید کننده بهتر بودن مدل های رقومی ارتفاعی مستخرج از داده های توپوگرافی 1:25000 و ASTER30  متر بود.

تولید مدل رقومی زمین با قدرت تفکیک و دقت ارتفاعی بالا همیشه یکی از مهم ترین اهداف سنجش از دور ماهواره ای بوده است.  یکی از ارکان اصلی سنجش از دور ماهواره ای، سنجش از دور راداری می باشد.  تولید مدل ارتفاعی رقومی از سطح زمین با استفاده از تداخل سنجی راداری به علت ویژگی های منحصر به فرد این تصاویر برای محققین جذاب است.  در سال های اخیر پروژه های فضایی بسیاری آغاز به اخذ اطلاعات از سطح کره زمین کرده اند که یکی از آخرین آنها پروژه سنتینل می باشد.  سنتینل-1 بخش راداری پروژه سنتینل است.  مدل های رقومی حاصل از تداخل سنجی راداری به علت وجود خطاهای متنوع از جمله خطا در اطلاعات فازاینترفروگرام دارای خطا و گاهی اوقات اشتباه بزرگ در نقاط ارتفاعی می باشند.  از اینرو مدل های رقومی حاصل از فرآیند تداخل سنجی راداری پس از تولید نیاز به بهبود دارند. در این مقاله روشی برای بهبود مدل رقومی ارتفاعی به دست آمده از تصاوی رسنتینل-1 با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی موجود SRTM.(Shuttle Radar Topography Mission)و روشی بر اساس تبدیل موجک دو بعدی، پیشنهاد می شود.  تصاویر مورد استفاده در این مقاله بخشی از شمال شهر تهران است.  مدل ارتفاعی رقومی تولید شده با استفاده از روش پیشنهادی با مدل ارتفاعی رقومی مرجع یک متر با دقت ارتفاعی بالا مورد ارزیابی قرار می گیرد.  نتایج مقاله نشان می دهند که روش پیشنهادی به شکل مؤثری در بهبود دقت مدل رقومی حاصل از تصاویر سنتینل-1 عمل می کند. با استفاده از این روش خطای مدل رقومی ارتفاعی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد (30% الی 82%) و این بدین معنی می باشد که با حفظ قدرت تفکیک مدل رقومی حاصل از تصاویر سنتینل-1 می توان دقت ارتفاعی آن را به شکل محسوسی بهبود داد.  

منظور از مدل سازی نمایش سطوح ناهموارزمین، آنالیزکمّی ویژگی های فرم شناسی سطح زمین است تا بتوان جنبه های مختلفی از ویژگی های ناهمواری های سطح زمین که منظور و مقصود محققین است بارزنمود و بخش هایی که کمتر مد نظر است را کمرنگ نمود تا درک ماهیت ناهمواری زمین برای کاربران و محققین آسان تر شود. بر حسب کاربرد و نوع تفسیری که از سطوح ناهموار زمین انجام می گیرد، تکنیک های نمایش سطوح ناهموار زمین می تواند تمرکز بیشتری بر سوژه مفسر، گذاشته و به تفسیر و درک بهترمحققین در زمینه مطالعاتشان کمک نماید. در این پژوهش، بااستفاده ازمدل رقومی ارتفاعی وبه کمک برنامه نویسی پایتون، مدل های مختلفی در نمایش سطوح ناهموار زمین معرفی گردید. در بخش مدل سازی برداری، به مدل سازی هاشورزنی ناهمواری های زمین مبادرت گردید که نتایج حاصل ازآن هاشورزنی خطی سطوح ناهموار با استفاده از مدل های MCM ، MM ، RPM و MSA می باشد. در بخش هاشور نقطه ای دو مدل نقطه ای تصادفی با وزن شیب و وزن انحنای زمین، طراحی و اجرا گردید و در بخش مدل سازی رستری نیز در رویکرد اول، سایه زنی ترکیبی شامل: ترکیب مدل سایه روشن استاندارد با انحنای زمین، مدل های تابشی و مدل های اثر خط الرأس مدنظر قرارگرفت. در این رویکرد 14 نوع انحنای زمین، با نتایج سایه زنی استاندارد تلفیق و مدل های جدیدی ارائه گردید. دررویکرد دوم مدل های تابشی شامل: تابش کل، مستقیم، پراکنده و مدت زمان تابش مستقیم، با سایه-زنی استاندارد ترکیب و مدل های جدیدی ایجاد شد. در رویکرد های دیگر، طبقات هیپسومتریک،ماکت منحنی میزان وماکت رنگی منحنی میزان، مدنظر قرار گرفت. مدل های فوق الذکر که درنمایش سطوح توپوگرافیک زمین کاربرددارد ازنتایج این پژوهش محسوب می شود.

    دمای س طح زمین برای انواع وسیعی از مطالعات علمی از اقلیم شناس ی و هواشناس ی تا هیدرولوژی، بوم شناسی، زمین شناسی، علوم پزشکی، طراحی و بهسازی شبکه حمل و نقل و مکانیابی آتش سوزی ها مورد نیاز است پژوهش حاضر باهدف بررسی سنجش دمای سطح زمین  با استفاده از زمین آمار و تکنیک سیستم اطلاعات جغرافیایی در  استان یزد می باشد،روش کار در این پژوهش به این شیوه می باشد که  ابتدا داده های هواشناسی (8 ایستگاه) با دوره زمانی20 ساله(1377 تا 1397) به صورت ماهانه دریافت و در ادامه برای ارزیابی دمای سطح زمین معادله رگرسیون برای هر ماه تهیه شد سپس از ابزار Rastercalculator  برای تجزیه تحلیل داده ها استفاده گردید در پایان برای اختلاف نوسانات تمام ماه ها از ابزار Cellstatistics بهره گرفته شد نرم افزارهای استفاده شده در این تحقیق عبارتند از: ArcGis و  Excelمی باشند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که در بین ماه های سال ماه(ژوئن-ژوئیه_اوت) نسبت به سایر ماه ها از نوسان دمایی بالایی برخوردار است این نوسانات مریوط به شهرستان های طبس، بهاباد، اردکان، بافق، میبد و یزد است.