آموزش نرم افزار آرک جی آی اس(ArcGIS)

ایجاد نقشه های slop-aspect-hilshade و … از مدل رقومی ارتفاع :

داده رستری شامل مجموعه منظم وشبکه مانند از سلول مربعی هم اندازه و تقسیم ناپذیر می باشند که پیکسل نامیده می شوند هر پیکسل فقط شامل یک ارزش می باشد که یکسری از آنالیزها و مشتقات را می شود از یک لایه رستری دریافت کرد از جمله این رسترها Distance-DEM-SLOP-HILSHADE و..می باشد که در این فیلم آموزشی شما نحوه ایجاد این رسترها را در ArcGIS آموزش می بینید.

مدل رقومی ارتفاعی (DEM)

مدل رقومی ارتفاع یا همان مدل رقومی زمین را میتوان یک نقشه رقومی رستری دانست، که حاوی تمامی اطلاعات ارتفاعی تمامی نقاط یک محدوده است. مدل رقومی ارتفاع یا DEM مدلی دیجیتال یا نمایشی سه‌بعدی از سطح زمین است که معمولاً برای نمایش ناهمواری‌های زمین و با استفاده از داده‌های ارتفاع از سطح دریا تهیه می‌شود. درواقع مدل رقومی ارتفاع پستی‌وبلندی زمین را توسط یک شبکه سلولی نمایش می‌دهد. هر سلول(پیکسل) از این شبکه با یک کد رقمی که نشان‌دهنده میانگین ارتفاع سطح درون آن پیکسل می‌باشد، مشخص میگردد. به عبارتی سطح زمین را به‌صورت پهنه‌های دیجیتالی در نظر گرفته و ارتفاع هر سلول در خود سلول ذخیره می‌شود و بسته به منبعی که DEM تهیه می‌شود دقت آن متفاوت است. دقت را می‌توان برای هر سلول با دقت ارتفاعی و دقت مکانی نام برد. که دقت مکانی مربوط به‌اندازه ضلع هر سلول می‌باشد که هر چه کوچک‌تر باشد دقت بالاتر است و دقت ارتفاعی عبارت است از تشخیص حداقل ارتفاع در هر سلول که توسط ماهواره قابل اندازه‌گیری و شناسایی باشد می‌باشد. در اندازه‌گیری دقت مکانی درواقع هر ثانیه معادل 30 متر می‌باشد. برای مثال اندازه دقت مکانی یا هر سلول مدل رقومی ارتفاعی با دقت 3 ثانیه برابر با 90 متر در 90 متر می‌باشد. مدل رقومی ارتفاع را می‌توان را با تکنیک‌هایی مانند فتوگرامتری، سنسور لیدار، رادار، نقشه‌برداری و… تهیه کرد. این مدل‌ها عمدتاً با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور تهیه می‌شوند، اما می‌توان با نقشه‌برداری زمینی نیز اقدام به تهیه DEM نمود. یکی از این منابع تصاویر ماهواره‌ای می‌باشند. DEM هایی که از این تصاویر استخراج می‌گردند، بسته به نوع تصاویر قدرت تفکیک(resolution) متفاوتی دارند. به‌عنوان‌مثال رزولوشن DEM استخراج‌شده از سنجنده IKONOS، ۵-۲ متر، SPOT، ۱۰-۵ متر و ASTER، ۲۵-۱۵ متر می‌باشد. DEM ها میتوانند به دو صورت رستر یا وکتور(TIN) نمایش داده شوند.

مدل رقومی ارتفاعی (DEM)

 نقشه شیب

شیب برای هریک از سلول‌ها (در مدل رستری) و مثلث‌های کوچک (در مدل برداری) ، بر اساس ارتفاع نقاط و فاصله آن‌ها برحسب درجه و یا درصد محاسبه می‌شود. به‌طوری‌که ارزش هر سلول یا مثلث در نقشه شیب، معادل شیب متوسط آن در جهات مختلف خواهد بود.
نقشه شیب از مواردی است که در اکثر موارد در آنالیزهای مکانی مورداستفاده قرار میگیرد. برای اینکه بتوانیم لایه شیب را ایجاد کنیم احتیاج به لایه مدل ارتفاعی رقومی (DEM) منطقه داریم. برای هر سلول، ابزار Slope حداکثر میزان تغییر مقدار از آن سلول را به همسایگان خود محاسبه میکند. اساساً، حداکثر تغییر در ارتفاع در فاصله بین سلول و هشت همسایۀ آن، سریع‌ترین فرود سراسری از سلول را شناسایی می‌کند. شیب ‌بر اساس واحدهای درجه و درصد بیان میگردد

نقشه شیب از منظر ریاضی

   اگر از ما خواسته شود که شیب بین دو نقطه را محاسبه کنیم، به‌راحتی اختلاف ارتفاع دونقطه ابتدا و انتها را به دست آورده و بر فاصله آن دو تقسیم میکنیم. اما وقتی می‌خواهیم برای یک پیکسل از DEMمنطقه، شیب محاسبه کنیم، با مشکل مواجه می‌شویم،زیرا در هریک از جهات هشت‌گانه می‌توانیم یک شیب داشته باشیم. بنابراین با استفاده از میانگین‌گیری تغییرات ارتفاع در راستای محورهای X وY ، میتوانیم شیب آن نقطه را محاسبه کنیم. فرمول محاسبه شیب به شرح زیر بر اساس پیکسلهای همسایه به شرح زیر میباشد:

slope_radians = arctan ( √ ([dz/dx]2 + [dz/dy]2) )
slope_degrees = arctan ( √ ([dz/dx]2 + [dz/dy]2) ) * 57.29578

تهیه نقشه جهت شیب

جهت به مفهوم آزیموت خط بزرگ‌ترین شیب هر سلول یا واحد کوچک مثلثی مدل رقومی ارتفاع است. دامنه ارزشها در نقشه جهت بین صفر تا 360 درجه است. این نقشهها را میتوان به طبقات چهار یا هشتگانه طبقه‌بندی نمود.

تهیه نقشه سایه‌روشن

نقشه سایه‌روشن یا همان Hill Shade نشان‌دهنده پستی‌وبلندی‌های زمین است که از شبیه‌سازی موقعیت ارتفاع و آزیموت خورشید، به دست آمده است. به‌عبارتی‌دیگر،  این لایه با استفاده از اطلاعات ارتفاعی منطقه و منبع نوری که تعریف میکنیم ساخته میشود. یکی از اهداف تولید این لایه، شبیه‌سازی وضعیت واقعی توپوگرافی زمین به همراه سایه‌روشن‌های آن است. به همین دلیل این لایه در کارتوگرافی و تولید نقشههای توپوگرافی نقش مهمی ایفا میکند. هدف دیگر از تولید این لایه به دست آوردن برآوردی از میزان تابش نور در بخشهایی از زمین است. از این نظر میتوان از این لایه در آنالیز تعیین مناطق مناسب برای نصب سلولهای خورشیدی استفاده نمود.در نقشه سایه روشن منبع نور با استفاده از دو زاویه Azimuth و Latitude تعریف میشود.
این ابزار یک سطح رستری برجسته سایه‌دار از یک‌لایه رستری ارتفاع ایجاد میکند و مقدار ارزش پیکسلها از 0-255 متغیر میباشد. فاکتور اصلی هنگام ایجاد یک نقشه سایه‌روشن برای هر مکان خاص، محل خورشید در آسمان است.

 تهیه نقشه قابلیت دید

Viewshed یا تعیین میدان دید، به کمک یکی از دو مدل ارتفاعی، رستری(DEM) یا برداری (TIN) تهیه میشود. با استفاده از یکی از این دو لایه ارتفاع دار و مشخص کردن نقطهای که قرار است میدان دید آن محاسبه شود، این نقشه رستری تهیه میشود. طبق این آنالیز نقطهای را در سطح منطقه تعیین میکنیم و طبق آن مناطقی که در رویت آن قرار میگیرند، مشخص میشود پس علاوه بر لایه رستری ارتفاع، به یک لایه برداری نقطهای هم نیاز داریم.
از این نقشه در مکان‌یابی دکلهای مخابراتی، برجهای مراقبت پرواز، برجهای دیدبانی، ایستگاههای رادیو تلویزیونی و غیره استفاده میشود.