چگونه در تجزیه و تحلیل GIS می توان از مدل های رقومی ارتفاع (DEMs) بهره مند شد

تجزیه و تحلیل GIS فرآیند استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) برای دستکاری، تجزیه و تحلیل و تجسم داده های مکانی است. تجزیه و تحلیل به کمک تکنولوژی های GIS می تواند برای اهداف مختلفی مانند مدیریت زیست محیطی، برنامه ریزی شهری، واکنش به بلایا، اکتشاف منابع طبیعی و معادن و غیره مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، تجزیه و تحلیل GIS اغلب به اطلاعات دقیق و صحیح در مورد ارتفاع زمین نیاز دارد، که می تواند در برخی مناطق چالش برانگیز باشد. اینجاست که مدل‌های دیجیتال ارتفاع (DEM) مفید هستند.

مدل دیجیتال ارتفاع (DEM) چیست؟

مدل ارتفاعی دیجیتال (DEM یا Digital Elevation Model ) یک نمایش دیجیتالی شبکه‌بندی شده از زمین است که هر پیکسل آن نشان دهنده یک رقم ارتفاعی نسبت به یک سطح مبنا (مثل ارتفاع از سطح آب های آزاد) است. هر مقدار پیکسلی مربوط به ارتفاع بالاتر از یک مبنا است. مبدأ یک نقطه یا سطح مرجع است که مبدا و جهت یک سیستم مختصات را مشخص می کند. DEM ها معمولا با استفاده از تکنیک های سنجش از دور، مانند LiDAR (تشخیص نور و محدوده) یا فتوگرامتری ایجاد می شوند که از تصاویر لیزری یا هوایی برای اندازه گیری ارتفاع زمین استفاده می کنند. DEM ها می توانند رزولوشن های متفاوتی داشته باشند، که نشان دهنده اندازه هر پیکسل و سطح جزئیات آنها است. DEM های با وضوح بالاتر پیکسل های کوچکتر و جزئیات بیشتری دارند، در حالی که DEM های با وضوح پایین تر پیکسل های بزرگتر و جزئیات کمتری دارند.

بطور کلی می توانیم بگویی که دیجیتالی کردن سطح سیاره زمین و دیجیتال کردن بستر ارتفاعات سطح زمین با استفاده از لایه های DEM در نرم افزار های GIS انجام می شود. با دریافت لایه های دم ارتفاعی می توانید هر متر مربع از سطح یک شهر یا هر هکتار از سطح کشور را در داخل یک ماتریکس مشاهده کنید و با اعمال عملیات های ریاضی روی ماتریکس های سطح زمین خروجی ها و تحلیل های هوشمندانه ای در خصوص آینده هر شهر بدست آورید.

دانلود لایه های DEM استان های مختلف ایران

چرا DEM ها برای تجزیه و تحلیل GIS مهم هستند؟

DEM ها برای تجزیه و تحلیل GIS مهم هستند زیرا اطلاعات ضروری در مورد توپوگرافی و مورفولوژی سطح زمین ارائه می دهند. توپوگرافی به شکل و ویژگی های زمین، مانند تپه ها، دره ها، شیب ها و جنبه ها اشاره دارد. مورفولوژی به شکل و ساختار زمین، مانند الگوهای زهکشی، انواع خاک، پوشش گیاهی و کاربری اراضی اشاره دارد. امروزه تقریبا در تمام نهاد ها و سازمان هایی که با یک پهنه مکانی مانند یک بخش یک شهرستان یا یک شهر سروکار دارند، درک جغرافیایی از موقعیت انواع عوامل تاثیرگذار اجتماعی اقتصادی فرهنگی طبیعی و کالبدی بر روند پیدایش و الگوی پراکندگی عوارض ضروری است. یکی از مهمترین عوامل محیط طبیعی و کالبد هر شهر یا هر سیستم مکانی مانند شهرستان یا استان بستر ارتفاعی سطح سیاره زمین است. امروزه دیجیتال کردن زمین نقش مهمی در تحلیل عوامل مختلف ایفا می کند. لایه DEM ها می توانند به چندین روش به تجزیه و تحلیل GIS کمک کنند، مانند:

• استخراج پارامترهای زمین: DEM ها را می توان برای محاسبه پارامترهای مختلف زمین که توپوگرافی و مورفولوژی سطح زمین را توصیف می کند، مانند ارتفاع، شیب، جهت، انحنا، ناهمواری، شاخص رطوبت، تجمع جریان، جهت جریان، مرزهای حوزه آبخیز، جریان استفاده کرد. شبکه ها و موارد دیگر این پارامترها را می توان برای تجزیه و تحلیل توزیع فضایی و تنوع پدیده های طبیعی و انسانی، مانند فرسایش خاک، رواناب آب، حساسیت به زمین لغزش، بهره وری پوشش گیاهی، تناسب زمین و غیره استفاده کرد.

• مدل سازی جریان آب یا حرکت توده ای: DEM ها می توانند برای شبیه سازی حرکت آب یا جرم در سطح زمین تحت سناریوهای مختلف مانند رویدادهای بارندگی، رویدادهای ذوب برف، شکستن سدها، زلزله و غیره استفاده شوند. این شبیه سازی ها می توانند به ارزیابی تأثیر احتمالی سیل یا رانش زمین بر مردم، زیرساخت ها و محیط زیست موثر باشند. به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل DEM – بسیاری از کاربردها و مشتقات یک مدل ارتفاعی دیجیتال، چگونگی استفاده از DEM ها را برای مدل سازی هیدرولوژیکی و مدیریت شبکه زهکشی مورد بحث قرار می دهد.

• تصویر برجسته نقشه برداری: از DEM ها می توان برای ایجاد نقشه های برجسته استفاده کرد که ارتفاع و شکل زمین را با استفاده از رنگ ها یا سایه ها نشان می دهد. نقشه های برجسته می توانند به تجسم توپوگرافی و مورفولوژی سطح زمین و شناسایی ویژگی های مورد علاقه یا نگرانی های محیطی کمک کنند. به عنوان مثال، مدل دیجیتال ارتفاع – GIS Wiki | دایره المعارف GIS نشان می دهد که چگونه می توان نقشه های امدادی و پناهگاه های اضطراری را از DEM ها ایجاد کرد.

• ارائه تصاویر سه بعدی: از DEM ها می توان برای ایجاد تجسم های سه بعدی استفاده کرد که ارتفاع و شکل زمین را با استفاده از بافت های واقعی و جلوه های نوری نشان می دهد. تجسم سه بعدی می تواند به افزایش درک و درک سطح زمین و ویژگی های آن کمک کند. به عنوان مثال، تحلیل دید سه بعدی GIS بر اساس DEM شهری نشان می دهد که چگونه می توان از تجسم سه بعدی برای تجزیه و تحلیل دید بر اساس DEM های شهری استفاده کرد.

• ایجاد مدل های فیزیکی: DEM ها را می توان برای ایجاد مدل های فیزیکی استفاده کرد که ارتفاع و شکل زمین را با استفاده از موادی مانند پلاستیک یا چوب تکرار می کند. مدل‌های فیزیکی می‌توانند به نشان دادن یا آزمایش رفتار آب یا جرم روی سطح زمین در شرایط مختلف کمک کنند. برای مثال، مطالعات نشان می دهد که چگونه مدل های فیزیکی می توانند به مطالعه فرسایش خاک کمک کنند.

• تصحیح عکس های هوایی یا تصاویر ماهواره ای: DEM ها را می توان برای اصلاح عکس های هوایی یا تصاویر ماهواره ای با حذف اعوجاج های ناشی از تسکین زمین یا شیب دوربین استفاده کرد. تصاویر تصحیح شده می توانند به بهبود دقت و کیفیت داده های مکانی و تجزیه و تحلیل کمک کنند. به عنوان مثال، ارزیابی مدل‌های رقومی ارتفاعی موجود (DEMs) برای تحلیل ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی، چگونگی استفاده از تصاویر تصحیح‌شده را برای تحلیل ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی مورد بحث قرار می‌دهد.

لایه های دم DEM استان های مختلف ایران را از اینجا دانلود کنید.

نتیجه گیری

در این مقاله به بررسی اینکه چگونه در تجزیه و تحلیل GIS می توان از مدل های رقومی ارتفاع (DEMs) بهره مند شد، پرداختیم. DEM ها منابع داده با ارزشی برای تجزیه و تحلیل GIS هستند، زیرا اطلاعات ضروری در مورد ارتفاع و شکل زمین ارائه می دهند. DEM ها را می توان برای کاربردهای مختلفی مانند استخراج پارامترهای زمین، مدل سازی جریان آب یا حرکت جرم، تصویر برداری نقشه برداری، رندر تجسم های سه بعدی، ایجاد مدل های فیزیکی، و تصحیح عکس های هوایی یا تصاویر ماهواره ای استفاده کرد. با این حال، DEM ها همچنین دارای چالش ها و محدودیت هایی هستند که باید در هنگام استفاده از آنها برای تجزیه و تحلیل یا تصمیم گیری در نظر گرفته شوند، مانند دقت و عدم اطمینان، در دسترس بودن و دسترسی، سازگاری و قابلیت همکاری. بنابراین، استفاده عاقلانه و مسئولانه از DEM ها برای تجزیه و تحلیل GIS مهم است.