روشهای تولید DEM در GIS

روشهای تولید DEM در GIS

DEM یا Digital Elevation Model، یک مدل دیجیتالی از ارتفاع سطح زمین است که می‌تواند با استفاده از نرم‌افزارهای GIS تولید شود. در زیر، به برخی از روش‌های تولید DEM در GIS اشاره می‌کنم:

1. استفاده از داده‌های لیزری: این روش با استفاده از داده‌های لیزری تولید می‌شود و شامل استفاده از سیستم‌های LiDAR برای سکونتگاه‌ها، خطوط برق، جاده‌ها و غیره است.
2. استفاده از داده‌های راداری: این روش با استفاده از داده‌های راداری تولید می‌شود و شامل استفاده از سیستم‌های راداری برای به دست آوردن داده‌های ارتفاعی است.
3. استفاده از داده‌های عکس هوایی: این روش با استفاده از داده‌های عکس هوایی تولید می‌شود و شامل استفاده از تصاویر هوایی و تصاویر ماهواره‌ای برای به دست آوردن داده‌های ارتفاعی است.
4. استفاده از داده‌های GPS: این روش با استفاده از داده‌های GPS تولید می‌شود و شامل استفاده از دستگاه‌های GPS برای به دست آوردن داده‌های ارتفاعی است.
5. روش‌های دستی: در این روش، ارتفاع سطح زمین با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی و سایر منابع دستی به دست می‌آید.

به طور کلی، تولید DEM در GIS با استفاده از داده‌های مختلفی انجام می‌شود و انتخاب روش مناسب باید با توجه به نیاز‌های پروژه و دسترسی به داده‌های مختلف انجام شود.

مدل رقومی ارتفاع (DEM)مدلی دیجیتال یا نمایشی سه‌بعدی از سطح زمین است که معمولا برای نمایش ناهمواری‌های زمین و با استفاده از داده‌های ارتفاع از سطح دریا تهیه می‌شود. در واقع مدل رقومی ارتفاع پستی و بلندی زمین را توسط یک شبکه سلولی نمایش می دهد. هر سلول(پیکسل) از این شبکه با یک کد رقمی که نشان دهنده میانگین ارتفاع سطح درون آن پیکسل می باشد، مشخص میگردد.

https://gisland.org/

به عبارتی سطح زمین را به صورت پهنه های دیجیتالی در نظر گرفته و ارتفاع هر سلول در خود سلول ذخیره می شود و بسته به منبعی که DEM تهیه می شود دقت آن متفاوت است. دقت را می توان برای هر سلول با دقت ارتفاعی و دقت مکانی نام برد. که دقت مکانی مربوط به اندازه ضلع هر سلول می باشد که هر چه کوچکتر باشد دقت بالاتر است و دقت ارتفاعی عبارت است از تشخیص حداقل ارتفاع در هر سلول که توسط ماهواره قابل قابل اندازه گیری و شناسایی باشد می باشد. در اندازه گیری دقت مکانی در واقع هر ثانیه معادل 30 متر می باشد. برای مثال اندازه دقت مکانی یا هر سلول مدل رقومی ارتفاعی با دقت 3 ثانیه برابر با 90 متر در 90 متر می باشد.

کاربردهای DEM :

DEM یکی از داده‌های مهم در GIS است که برای بسیاری از کاربردهای مختلف استفاده می‌شود. در زیر، به برخی از کاربردهای DEM در GIS اشاره می‌کنم:

1. شبیه‌سازی سیلاب: با استفاده از DEM و تحلیل هیدرولوژی، می‌توان به شبیه‌سازی سیلاب و پیش‌بینی گسترش آن در زمین‌های مختلف پرداخت.
2. برنامه‌ریزی شهری: در برنامه‌ریزی شهری، DEM می‌تواند به عنوان یکی از داده‌های اصلی برای تحلیل و بررسی توپوگرافی و توزیع فضا در شهر استفاده شود.
3. مدیریت توسعه زمین: با استفاده از DEM، می‌توان به تحلیل و بررسی توزیع دقیق زمین‌های مختلف پرداخت و در نتیجه مدیریت بهتری برای توسعه زمین داشت.
4. مدیریت منابع طبیعی: با استفاده از DEM، می‌توان به تحلیل و بررسی مشخصات زمین، ارتفاع اراضی و توزیع آب در مناطق مختلف پرداخت و در نتیجه برنامه‌های منابع طبیعی بهتری را برای مدیریت منابع طبیعی ارائه داد.
5. تحلیل خطر سیلاب و رانش زمین: با استفاده از DEM، می‌توان به بررسی و تحلیل خطر سیلاب و رانش زمین در مناطق مختلف پرداخت و برنامه‌های مناسب برای مدیریت خطر را طراحی کرد.
6. تحلیل خطوط ارتفاعی: با استفاده از DEM، می‌توان به تحلیل و بررسی خطوط ارتفاعی در مناطق مختلف پرداخت و از این اطلاعات برای طراحی و برنامه‌ریزی مسیرهای جاده‌ای و پروژه‌های راهسازی استفاده کرد.

همچنین، DEM در بسیاری از کاربردهای دیگر در GIS مانند بهینه‌سازی آب و هوا، مدیریت نفت و گاز، تحلیل موقعیت و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش تولید DEM در GIS

به دو روش می‌توان DEM ایجاد نمود:
 روش اول با استفاده از TIN منطقه
برای ایجاد یک نقشه مدل DEM ابتدا بر روی ابزار TIN to Raster در مسیر زیر دابل کلیک کنید. (تصویر 1-21)
TIN to Raster Arc Toolbox > 3D Analyst Tools > conversion > From TIN>

روش تهیه DEM در GIS تصویر 1-21

پنجره‌ای با همین نام باز می‌شود.( تصویر 1-22)

روش تهیه DEM در GIS تصویر 1-22

1- در قسمت Input TIN کلیک کرده و در لیست بازشونده آن، نقشه مدل TIN را انتخاب کنید.
2- در قسمت Output Raster نام و مسیری برای ذخیره نقشه مشخص می نماییم.
بر روی دکمه Ok کلیک نمایید. بدین ترتیب نقشه مدل DEM ایجاد می‌شود. (تصویر 1-23)

روش تهیه DEM در GIS تصویر 1-23

 روش دوم با استفاده از ابزار Topo To Raster
با استفاده از این ابزار، می‌توان هم‌زمان از چند آیتم مختلف برای انجام عملیات درون‌یابی استفاده کرد. در این ابزار می‌توان از نقاط ارتفاع دار، خطوط منحنی میزان، موقعیت قرار گیری رودخانه، حلقه های چاه و پلی گون‌های مربوط به موقعیت قرار گیری دریاچه برای تهیه فایل رستری ارتفاع دار (DEM) استفاده کرد. استفاده از این ابزار جهت تهیه فایل رستری، در صورتی که همه نکات آن به دقت بررسی شود، خروجی بسیار دقیقی خواهد داشت.
ابتدا تمام لایه‌های موردنظر برای ساخت DEM در محیط Arc Map فراخوانی کنید. جعبه ابزار Topo To Raster را از مسیر زیر باز کنید. (تصویر 1-24)
Arc Toolbox > 3D Analysis tools > Raster Interpolation> Topo To Raster

روش تهیه DEM در GIS تصویر 1-24

پنجره‌ای به همین نام باز می‌شود. (تصویر 1-25)

روش تهیه DEM در GIS تصویر 1-25

1- در قسمت Input TIN کلیک کرده و در لیست بازشونده آن، لایه‌های موردنظر را انتخاب کنید.
2- فیلد ارتفاعی در هر لایه را انتخاب کنید.
3- در این قسمت باید نوع لایه‌ها را مشخص کنید. لایه‌های ورودی باید با توجه به نقشی که در ایجاد تولید لایه رستری(DEM) ایفا می‌کنند، تنظیم شوند. بروز هرگونه خطا و اشتباه در این پنجره باعث تولید شدن لایه‌های متناقضی با لایه اصلی می‌شوند. در زیر به نوع لایه‌های ورودی و تنظیمات مربوط به هر کدام اشاره شده است:
 Point Elevation یک کلاس عارضه نقطه‌ای که یک سطح ارتفاع دار را نمایش می‌دهد و دارای فیلدی است که ارتفاع نقاط در آن ذخیره شده است. نام این فیلد باید در قسمت Field تنظیم شود.
 Contour یک کلاس عارضه خطی ای که خطوط منحنی میزان را نمایش می‌دهد و دارای فیلدی است که ارتفاع خطوط منحنی در آن ذخیره شده است. نام این فیلد باید در قسمت Field تنظیم شود.
 Stream یک کلاس عارضه خطی که موقعیت قرار گیری نهر و رودخانه‌های منطقه را نمایش می‌دهد. همه این خطوط به سمت پایین رود جریان دارند. این کلاس عارضه فقط باید شامل خط و خطوط آبراهه‌ها و مسیر جریان رودخانه‌ها باشد. بعد از معرفی این لایه به‌عنوان Stream نیازی به معرفی Field آن نیست.
 Sink یک کلاس عارضه نقطه‌ای که برای نمایش حلقه چاه یا گودال از آن استفاده می‌شود. اگر این عارضه دارای فیلدی باشد که که نشان دهنده عمق آن باشد می‌توان آن را در قسمت Filed معرفی کرد در غیر این صورت می‌تواند فقط معرف موقعیت آن حلقه چاه باشد پس در قسمت Field آن باید گزینه NONE را انتخاب کنید.

https://gisland.org/
 Boundary یک کلاس عارضه سطحی که فقط شامل یک عارضه است و به کمک آن می‌توان حد و مرز فایل رستر خروجی را مشخص کرد. پیکسل‌هایی که در بیرون این محدوده قرار میگیرند NONE_DATA محسوب می‌شوند.از این عارضه برای Clip کردن محدوده و جلوگیری از ساخت فایل رستری برای کل محدوده استفاده می‌شود.ب رای این عارضه نیاز به معرفی فیلدی در قسمت Field ندارید.
 Lake یک کلاس عارضه سطحی که مخصوص نمایش موقعیت قرارگیری عارضه دریاچه‌هاست. تمام پیکسل‌های در برگیرنده موقعیت دریاچه‌ها، کمترین ارتفاع ممکن را شامل می‌شوند. این کلاس عارضه نیز، نیازی به معرفی فیلد در قسمت Filed ندارد. هر چهار لایه را به داخل پنجره Input Feature data هدایت کنید. ابتدا در قسمت Type نقش هر یک از عوارض را معرفی کنید.
4- در قسمت Output Raster نام و مسیری برای ذخیره نقشه مشخص می نماییم.
سپس بر روی دکمه Ok کلیک کنید. بدین ترتیب نقشه مدل DEM ایجاد می‌شود. (تصویر 1-26)

روش تهیه DEM در GIS تصویر 1-26

برگرفته از کتاب آموزش جامع و عملی  ArcGIS مقدماتی و پیشرفته/ همراه با داده های تمرینی و نرم افزار

مولفان: سعید جوی زاده/ منیژه براهیمی / مسلم شمشیری/ میلاد قمرزاده

انتشارات آکادمیک-1398

تلفن تماس سفارش کتاب: 07132341477-09382252774

وبسایت: www.gisland.org

لینک سفارش کتاب:   09382252774