ویژگی های زمین
مدل‌های زمین دیجیتال مبنایی برای استخراج ویژگی‌ها یا ویژگی‌های مرتبط با زمین فراهم می‌کنند. مور و همکاران (1991) فهرست جامعی از ویژگی‌های زمین را که می‌توان از طریق تحلیل دیجیتالی زمین استخراج کرد، ارائه کرد. به طور کلی بین ویژگی های زمین اولیه و ثانویه (ترکیب) تمایز ایجاد می شود. ویژگی‌های اولیه مستقیماً از یک مدل زمین دیجیتال محاسبه می‌شوند و ویژگی‌های ثانویه از دو یا چند ویژگی اولیه مشتق می‌شوند. ویژگی‌های زمین اولیه ویژگی‌های اولیه عمدتاً برای توصیف اندازه، شکل و سایر ویژگی‌های سطحی دامنه‌ها، مرزهای حوضه آبریز و کانال‌های رودخانه استفاده می‌شوند (Wilson and Gallant 2000). ویژگی های اولیه معمولی شامل ارتفاع، شیب، جنبه، پروفیل و انحنای پلان، حوضه آبریز، جهت جریان، تجمع جریان، شبکه زهکشی، طول جریان و سطح شیب است. همه را می توان از یک DEM یا TIN به دست آورد یا محاسبه کرد. ارتفاع یک ویژگی اولیه زمین است که تأثیر قابل توجهی بر آب و هوا، پوشش گیاهی، خاک و انرژی بالقوه دارد. به دست آوردن یک مقدار ارتفاع در یک مکان خاص ساده است، زیرا مدل رقومی زمین نشان دهنده داده های ارتفاعی است.
شیب
شیب که شیب یا زاویه زمین نیز نامیده می شود، میزان تغییر ارتفاع را در یک مکان اندازه گیری می کند. یکی از پرکاربردترین ویژگی‌های زمین در تحلیل و مدل‌سازی محیطی است. برای مثال، شیب سرعت جریان زمینی و زیرسطحی و نرخ رواناب را تعیین می‌کند و بر توزیع انواع پوشش گیاهی، بارش و محتوای آب خاک تأثیر می‌گذارد. همچنین به عنوان ابزار اولیه طبقه بندی قابلیت زمین و به عنوان یکی از پارامترهای مهم در مدل سازی خطر فرسایش خاک و زمین لغزش و ارزیابی تناسب زیستگاه حیات وحش استفاده شده است.
شیب به عنوان مقدار افزایش سطح تقسیم بر مسیری که این افزایش در طول یک ترانسکت خط مستقیم در یک جهت خاص اندازه گیری می شود محاسبه می شود (شکل 7-5). صعود به عنوان فاصله عمودی و دویدن به عنوان فاصله مسطح افقی تعریف می شود. شیب را می توان به صورت درصد شیب یا درجه شیب بیان کرد. درصد شیب 100 برابر نسبت افزایش در طول اجرا است، در حالی که شیب درجه مماس قوس نسبت افزایش در طول اجرا است.
شکل 7-5 اندازه گیری شیب
در عمل، شیب با اندازه گیری میزان افزایش در یک فاصله افقی مشخص محاسبه می شود. به عنوان مثال، اگر افزایش در یک فاصله 10 متری در صفحه افقی 5 متر اندازه گیری شود، شیب 5/10 = 50 درصد یا آرکتان (5/10) = 56/26 درجه خواهد بود. در GIS، شیب برای هر سلول شبکه DEM یا هر مثلث TIN بر اساس مفهوم بردار معمولی محاسبه می شود. بردار معمولی یک صفحه بردار (خط جهت دار) عمود بر آن است (شکل 7.6). فرض کنید هواپیما توسط :
بردار عادی آن n = (a ، b ، c) خواهد بود. سپس شیب هواپیما برابر خواهد بود :
مثلثی در TIN ساخته شده از سه گره با مختصات شناخته شده (x1, y1, z1) ، (x2, y2, z2) و (x3, y3, z3)یک صفحه را تعیین می کند. بردار معمولی آن را می توان به صورت زیر محاسبه کرد (وینس 2006) :
نقشه شیب را می توان با استفاده از معادلات 7.2-7.5 در هر وجه مثلث در TIN از TIN بدست آورد.
بردار نرمال یک سلول شبکه در یک DEM بر اساس همسایه های مجاور آن تخمین زده می شود. جونز (1998) هشت الگوریتم را برای تخمین شیب از DEM که از محله ها و روشهای مختلف برای محاسبه بردار طبیعی یک سلول در DEM استفاده می کرد ، مقایسه و مقایسه کرد و دریافت که الگوریتم های توسعه یافته توسط Ritter (1987) و Horn (1981) عبارتند از: دقیق ترین ها هر دو الگوریتم از محله 3 × 3 در مرکز سلول شبکه استفاده می کنند که شیب آن برآورد می شود. الگوریتم ریتر از چهار همسایه مستقیم سلول مرکزی (شکل 7-7 a، و شیب آن را به صورت زیر محاسبه می کند:
جایی که d اندازه سلول و zi (i = 1 ، 2 ، 3 و 4) مقدار سلول (مقدار ارتفاع) است. اجزای a و b بردار معمولی به سلول مرکزی به ترتیب (z1 – z3) و (z4 – z2) هستند.
الگوریتم هورن از هشت همسایه سلول مرکزی (شکل 7-7b) ، و شیب را برآورد می کند :
شکل 7-6 بردار و شیب معمولی
شکل 7-7 همسایگان برای محاسبه شیب مورد استفاده: (الف) توسط Ritter (1987)_bookmark847 و (ب) توسط هورن (1981)
اجزای a و b بردار معمولی به سلول مرکزی هستند به ترتیب [(z1 + 2z4 + z6) – (z3 + 2z5 + z8)] و [(z6 + 2z7 + z8) – (z1 + 2z2 + z3)]. این الگوریتم در ArcGIS استفاده می شود. شکل 7.8 نقشه شیب به دست آمده با الگوریتم بر اساس DEM بدون فرورفتگی ایجاد شده در کادر 7-1 را نشان می دهد.
بدون دیدگاه