هنگامی که اطلاعات مربوط به شیب، جنبه، نمای، هیدرولوژی، حجم و غیره بر روی سطوح شطرنجی مانند DEMs (مدل‌های ارتفاعی دیجیتال؛ فصل 5 “مدیریت داده‌های جغرافیایی” ) محاسبه می‌شود، تحلیل سطح اغلب به عنوان تحلیل زمین (ارتفاع) شناخته می‌شود . بخش 5.3.1 “فرمت های فایل برداری” ). علاوه بر این، تکنیک‌های تحلیل سطح را می‌توان برای نقشه‌برداری باطنی‌تر مانند احتمال گردبادها یا تمرکز مرگ و میر نوزادان در یک منطقه خاص به کار برد. در این بخش چند روش برای ایجاد سطوح و تکنیک های رایج تجزیه و تحلیل سطح مربوط به مجموعه داده های زمین را مورد بحث قرار می دهیم.

چندین تحلیل رایج همسایگی مبتنی بر شطرنجی، بینش‌های ارزشمندی را در مورد ویژگی‌های سطح زمین ارائه می‌دهند. نقشه های شیب (قسمت (الف) شکل 8.12 “(الف) شیب، (ب) جنبه، و (ج و د) نقشه های سایه تپه”) برای تجزیه و تحلیل و تجسم خصوصیات شکل زمین بسیار عالی هستند و اغلب به همراه نقشه های جنبه (که بعداً تعریف می شوند) برای ارزیابی واحدهای حوزه آبخیز، فهرست منابع جنگلی، تعیین تناسب زیستگاه، تخمین پتانسیل فرسایش شیب و غیره استفاده می شوند. آنها معمولاً با نصب یک سطح مسطح به یک پنجره متحرک 3 در 3 در اطراف هر سلول هدف ایجاد می شوند. هنگام تقسیم فاصله افقی در عرض پنجره متحرک (که از طریق وضوح فضایی تصویر شطرنجی تعیین می شود) بر فاصله عمودی درون پنجره (اندازه گیری به عنوان اختلاف بین بزرگترین مقدار سلول و مقدار سلول مرکزی)، شیب نسبتاً است. به راحتی بدست می آید. شطرنج خروجی مقادیر شیب را می توان به صورت درصد شیب یا درجه شیب محاسبه کرد.

طبق تعریف، هر سلولی که شیب نشان می دهد باید در جهت مشخصی جهت گیری شود. از این جهت گیری به عنوان جنبه یاد می شود. نقشه های جنبه (بخش (ب) شکل 8.12 “(الف) شیب، (ب) جنبه، و (ج و د) نقشه های سایه تپه”) از اطلاعات شیب برای تولید تصاویر شطرنجی خروجی استفاده کنید که به موجب آن مقدار هر سلول جهت آن را نشان می دهد. این معمولاً به‌عنوان یکی از هشت جهت ترتیبی (شمال، جنوب، شرق، غرب، شمال غرب، شمال شرق، جنوب غرب، جنوب شرق) یا در درجه‌هایی از 1 درجه (تقریباً نزدیک به شمال) تا 360 درجه (برگشت به سمت شمال) کدگذاری می‌شود. سطوح مسطح هیچ جنبه ای ندارند و مقدار -1 به آنها داده می شود. برای محاسبه ابعاد، از یک پنجره متحرک 3 در 3 برای یافتن بالاترین و پایین ترین ارتفاعات در اطراف سلول هدف استفاده می شود. اگر بالاترین مقدار سلول در بالا سمت چپ پنجره قرار داشته باشد (بالا به دلیل شمال است) و کمترین مقدار در سمت راست پایین باشد، می توان فرض کرد که جنبه جنوب شرقی است. ترکیب اطلاعات شیب و جنبه برای محققانی مانند گیاه شناسان و خاک شناسان ارزش زیادی دارد زیرا در دسترس بودن نور خورشید بین شیب های رو به شمال و جنوب به طور گسترده ای متفاوت است. در واقع، رژیم‌های مختلف نور و رطوبت ناشی از تغییرات ظاهری، تفاوت‌های رویشی و ادافیک را تشویق می‌کنند.

یک نقشه سایه تپه (قسمت (ج) شکل 8.12 “(الف) شیب، (ب) جنبه، و (ج و د) نقشه های سایه تپه” ) نشان دهنده روشنایی یک سطح از منبع نوری فرضی و تعریف شده توسط کاربر است (احتمالاً، خورشید). در واقع، شیب یک تپه در هنگام رو به خورشید نسبتاً روشن و در هنگام رو به رو تاریک است. با استفاده از شیب سطح، جنبه، زاویه نور ورودی، و ارتفاع خورشیدی به عنوان ورودی، فرآیند سایه تپه هر سلول در شطرنجی خروجی را با مقدار 8 بیتی (0-255) که از سیاه به سفید افزایش می‌یابد، کد می‌کند. همانطور که در قسمت (ج) شکل 8.12 می بینید “(الف) شیب، (ب) جنبه، و (ج و د) نقشه های سایه تپه”، نمایش سایه تپه روشی موثر برای تجسم ماهیت سه بعدی ارتفاعات زمین بر روی یک مانیتور دو بعدی یا نقشه کاغذی است. نقشه‌های تپه‌ای همچنین می‌توانند به‌عنوان یک نقشه پایه زمانی که با یک لایه نیمه‌شفاف، مانند مدل ارتفاعی دیجیتال با رنگ کاذب پوشانده می‌شوند، به‌طور مؤثر استفاده شوند (DEM؛ بخش (د) شکل 8.12 “(الف) شیب، (ب) جنبه، و ( ج و د) نقشه های تپه ای” ).

تجزیه و تحلیل Viewshed یک تکنیک تجسم با ارزش است که از مقدار ارتفاع سلول ها در یک DEM یا TIN (شبکه نامنظم مثلثی) برای تعیین آن مناطقی استفاده می کند که از یک یا چند مکان خاص قابل مشاهده هستند (بخش (الف) شکل 8.13 “. (الف) حوزه نمای و (ب) نقشه های حوزه آبخیز” ). محل مشاهده می تواند یک لایه نقطه یا خط باشد و می تواند در هر ارتفاع دلخواه قرار گیرد. خروجی تجزیه و تحلیل viewshed یک شطرنجی باینری است که سلول ها را به عنوان 1 (قابل مشاهده) یا 0 (قابل مشاهده) طبقه بندی می کند. در مورد دو مکان مشاهده، مقادیر شطرنجی خروجی 2 (از هر دو نقطه قابل مشاهده)، 1 (از یک نقطه قابل مشاهده) یا 0 (از هیچ نقطه قابل مشاهده نیست) خواهد بود.

پارامترهای اضافی موثر بر نقشه نمای حاصل، آزیموت دید (افقی و/یا عمودی) و شعاع دید هستند. آزیموت دید افقی زاویه افقی ناحیه دید است و روی مقدار پیش فرض 360 درجه تنظیم شده است. کاربر ممکن است بخواهد این مقدار را به 90 درجه تغییر دهد، به عنوان مثال، اگر نمای مورد نظر فقط شامل ناحیه ای باشد که از یک پنجره دفتر دیده می شود. به طور مشابه، زاویه دید عمودی را می توان از 0 تا 180 درجه تنظیم کرد. در نهایت، شعاع دید، فاصله از محل مشاهده را که قرار است در خروجی گنجانده شود، تعیین می کند. این پارامتر معمولاً روی بی‌نهایت تنظیم می‌شود (از لحاظ عملکردی، این پارامتر شامل تمام مناطق در DEM یا TIN مورد بررسی می‌شود). به عنوان مثال، اگر بخواهید فقط منطقه را در محدوده 100 کیلومتری پخش یک ایستگاه رادیویی قرار دهید، ممکن است کاهش یابد.

به طور مشابه، تجزیه و تحلیل حوضه یک سری از تکنیک های تجزیه و تحلیل سطحی است که تقسیمات توپوگرافی که آب های سطحی را برای شبکه های جریان تخلیه می کند، تعریف می کند (بخش (ب) شکل 8.13 “(الف) حوضه و (ب) نقشه های حوزه آبخیز”). در سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS)، تجزیه و تحلیل حوضه بر اساس ورودی یک DEM “پر” است. یک DEM پر شده است که فاقد فرورفتگی های داخلی باشد (مانندی که در یک چاله، تالاب غرق شده یا معدن دیده می شود). از این ورودی‌ها، یک رستر جهت جریان برای مدل‌سازی جهت حرکت آب در سراسر سطح ایجاد می‌شود. از اطلاعات جهت جریان، یک رستر انباشته جریان، تعداد سلول‌هایی را که جریان را به هر سلول کمک می‌کنند، محاسبه می‌کند. به طور کلی، سلول‌هایی با مقدار بالای تجمع جریان نشان‌دهنده کانال‌های جریان هستند، در حالی که سلول‌هایی با تجمع جریان کم نشان‌دهنده ارتفاعات هستند. با در نظر گرفتن این موضوع، شبکه ای از بخش های جریان شطرنجی ایجاد می شود. این شبکه‌های جریان بر اساس حداقل آستانه انباشت جریان تعریف شده توسط کاربر هستند. مثلا، ممکن است تصمیم گرفته شود که یک سلول حداقل به هزار سلول کمک کننده نیاز دارد تا یک بخش جریان در نظر گرفته شود. تغییر این مقدار آستانه، چگالی شبکه جریان را تغییر می‌دهد. پس از ایجاد شبکه جریان، یک رستر پیوند جریان محاسبه می‌شود که به موجب آن هر بخش جریان (خط) از نظر توپولوژیکی به تقاطع‌های جریان (گره‌ها) متصل می‌شود. در نهایت، مجموعه داده‌های شطرنجی جهت جریان و پیوند جریان برای تعیین شطرنجی خروجی حوضه همانطور که در بخش (ب) دیده می‌شود، ترکیب می‌شوند.شکل 8.13 “(الف) نما و (ب) نقشه های حوزه آبخیز” (چانگ 2008). Chang, K. 2008. مقدمه ای بر سیستم های اطلاعات جغرافیایی . نیویورک: مک گراو هیل. چنین تحلیل‌هایی برای مدیریت آبخیز و مدل‌سازی هیدرولوژیکی ارزشمند هستند.