در دنیای علوم مکانی سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) قابلیت های بسیاری در علوم و پردازش های جغرافیایی را دارا می باشد. اما این علم کمبود هایی را نیز به منظور بهینه سازی و مدلسازی دارا می باشد. بنابراین محققان سعی کرده اند برخی تکنیک های مستقل از سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) و مدل ها مانندیادگیری ماشین،الگوریتم های تکاملی، شبکه های عصبی،سلول های اتوماتیک، منطق فازی و . . . را به عنوان یک سیستم تصمیم گیری پشتیبانی مکانی(SDSS) استفاده کنند. غالب این تکنیک ها که در تعامل نزدیک با سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) می باشند و قابلیت پیاده سازی در نرم افزار متلب(جی آی اس در متلب) یا بازبان های برنامه نویسی دیگر مانند سی شارپ یا پایتون را دارند.لذا نرم افزار متلب بستری است برای انجام مدل های پیشرفته مکانی (جی آی اس در متلب)در این راستا جعبه ابزار Mapping Toolbox مجموعه ای از فرمانهای پرکاربرد را در اختیار کاربران قرار می دهد امّا فهم برخی از فرمان ها و توابع ایجاد شده و کد نویسی آنها توسط کاربر حلاوت و شیرینی 🙂 ویژه ای دارد.در این راستا ما با محاسبه شیب (Slope) از DEM یک منطقه در نرم افزار متلب در خدمت کاربران عزیز سایت جی آی ارث می باشیم.
نقشه شیب (Slope) از مواردی می باشد که در اکثر موارد در آنالیزهای مکانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای اینکه بتوانیم لایه شیب را در نرم افزار متلب ایجاد کنیم احتیاج به لایه مدل ارتفاعی رقومی (DEM) منطقه داریم. اکثر عزیزانی که در حال مطالعه متن حاضر هستند با اخذ شیب(Slope) و یا محاسبه شیب (Slope) خط در دوران دبیرستان و . . . آشنا می باشند. در حالتی که معادله خط را به ما داده باشند روش محاسبه شیب(Slope) خط با تبدیل کردن معادله به فرم استاندارد تعیین می شد. برای اینکار ضریب x در معادله استاندارد y=ax+b به عنوان شیب(Slope) خط جواب قطعی مسئله می باشد.امّا در حالت دیگر ممکن است دو نقطه از خط را به ما داده باشند و از ما خواسته باشند شیب(Slope) خط را محاسبه کنیم به منظور محاسبه شیب خط تغییرات y را نسبت به تغییرات x محاسبه و شیب(Slope) خط به عنوان خروجی بدست می آید.در حالت دوّم و در آن روزها غالب ما نمی دانستیم که با این عمل در واقع ما برای محاسبه شیب (Slope)به محاسبه تانژانت زاویه بین خط و محور x می پردازیم(+-+)؟.
شیب
نقشه شیب(Slope) از منظر ریاضی :
بنابراین اگر از ما خواسته شود که شیب(Slope) بین دو نقطه را محاسبه کنیم،به راحتی اختلاف ارتفاع (Rise)دو نقطه ابتدا و انتها را به دست آورده و بر فاصله آن دو(Run) تقسیم می‌کنیم.
اما وقتی می‌خواهیم برای یک پیکسل از DEM منطقه شیب(Slope)محاسبه کنیم،بامشکل مواجه می‌شویم،زیرا در هریک از جهات هشت گانه میتوانیم یک شیب(Slope)داشته باشیم. بنابراین با استفاده از میانگین‌گیری تغییرات ارتفاع در راستای محورهای X و Y ، میتوانیم شیب(Slope) آن نقطه را محاسبه کنیم.
فرمول زیر را ببینید :
slope= atan ( √ ([dz/dx]2 + [dz/dy]2) )
در واقع برای بدست آوردن شیب(Slope) یک سلول در مدل رقومی ارتفاعی در نرم افزار متلب باید تغییرات ارتفاعی در راستای x و تغییرات ارتفاعی در راستای y را محاسبه به توان دو رسانده و از جمع آنها جذر و سپس آرک تانژانت انها را محاسبه کنیم.به منظور فهم بهتر مطلب به تصویر زیر دقت کنید.
نقشه شیب(Slope) در نرم افزار متلب
می خواهیم شیب(Slope) سلول مشخص شده در تصویر را درنرم افزار متلب محاسبه کنیم بنابراین داریم :
Slop in Direct X=(1661-1663)/20=0.1
لذا برای بدست آوردن شیب (Slope) یک پیکسل در نرم افزارمتلب کار ساده می باشد. ما تغییرات ارتفاعی در راستای x را محاسبه و بر فاصله دو برابر سایز پیکسل (با توجه به Cell Size) تقسیم می کنیم. این مقدار دو برابر سایز پیکسل برای محاسبه شیب(Slope) در نرم افزار متلب در ویدئوی آموزشی به طور کامل شرح داده می شود.
امّا شاید برای شما نیز این سئوال کلیدی پیش آید که برای سلول های مرزی که سلول چپ و راست یا بالا و پایین ندارند نحوه محاسبه شیب(Slope) در نرم افزار متلب چگونه است.بنابراین در این ویدئو آموزشی از یک روش خلاقانه برای محاسبه شیب(Slope) در نرم افزار متلب در آن پیکسل ها استفاده می گردد که درستی یا نادرستی روش محاسبه به بیننده واگذار می شود در واقع در مورد پیکسل های مرزی که پیکسل های بالا، پایین یا چپ و راست برای محاسبه شیب(Slope) را ندارند.ارزش ارتفاعی خود پیکسل ها در برنامه نوشته شده در متلب به عنوان ارزش مرجع انتخاب و در محاسبات شیب (Slope) دخیل می گردد شایان ذکر است این روش محاسبه شیب (Slope) در این ویدئو آموزشی می باشد و رویکردهای دیگری نیز برای محاسبه شیب وجود دارد .برای مثال در برخی از مراجع مشاهده شده از کرنل های با ابعاد 3 در 3 برای محاسبه شیب (Slope) استفاده شده است.
برای نمایش دادن داده ها، از تابع imshow در نرم افزار متلب استفاده می کنیم.برای نمایش تصویر ابتدا آن تصویر را می خوانیم به منظور خواندن تصویر سیستم اطلاعات جغرافیایی که در اینجا و این ویدئوی آموزشی از نوع مدل رقومی ارتفاعی (DEM) با فرمت Tif می باشد از تابع geotifread و یا تابع imread استفاده می گردد.
نرم افزار متلب برای هر شکل پنجره ای جدید را باز می کند. اما ممکن است به منظور مقایسه و مشاهده کل تصاویر نیاز داشته باشیم که چندین شکل، به طور جداگانه، اما کنار هم و در یک پنجره رسم شوند تا بتوانیم آنها را با هم مقایسه کنیم. برای این منظور، در نرم افزار متلب از دستور subplot استفاده می شود. نحوه استفاده از دستور subplot را در ویدئو شرح می دهیم.
نکته : این ویدئو آموزشی(محاسبه شیب (Slope) از یک مدل رقومی ارتفاعی در نرم افزار متلب ) مختص سایت جی آی ارث بوده و انتشار و پخش آن بنام سایت تخصصی سنجش از دور و جی آی اس (www.giearth.ir) بلا مانع می باشد.
نظرات کاربران
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.