0

وبلاگ

سامانه آموزش سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور مقالات دانش-محور اختلاف مدل رقومی ارتفاعی (DEM)، مدل رقومی سطحی (DSM) و مدل رقومی زمین (DTM)

اختلاف مدل رقومی ارتفاعی (DEM)، مدل رقومی سطحی (DSM) و مدل رقومی زمین (DTM)

اختلاف بین مدل رقومی ارتفاعی (DEM)، مدل رقومی سطحی (DSM) و مدل رقومی زمین (DTM)

روش های مختلفی برای نمایش اطلاعات ارتفاعی وجود دارد. در ادامه به چند نمونه از آنها اشاره می کنیم.

  • مدل رقومی ارتفاعی یا Digital Elevation Model
  • مدل رقومی سطحی یا Digital Surface Model
  • مدل رقومی زمین یا Digital Terrain Model
  • شبکه نامنظم مثلث بندی شده یا Irregular Triangulated Network

از مواردی که در بالا به آن اشاره شد، سه مورد اول دارای مدل داده رستری و مدل چهارم دارای مدل داده برداری است. در این مقاله قصد داریم اختلاف بین این سه نوع روش نمایش رستری ارتفاع زمین و عوارض موجود بر روی آن را مورد بررسی قرار دهیم.

مدل رقومی سطحی (DSM) چیست ؟

در سیستم های لیداری، پالس های نور به زمین ارسال می شود. زمانی که پالس های نور به سمت منبع ارسالیشان بازتابیده می شوند و به سنسور باز می گردند از این طریق فاصله بین سنسور تا عوارض محاسبه می شود. و به همین دلیل است که نام این سیستم تشخیص نوری و فاصله سنجی نامیده شده (LiDAR) است. در آخر، سنسور لیدار یک ابر توده ای بسیار زیادی از نقاط به نام Cloud Point به همراه ارتفاع هر یک از این نقاط را برداشت می نماید. اما این ارتفاعی که توسط این سیستم برداشت می شود می تواند از سقف خانه ها یا تاج پوشش گیاهی و یا خطوط انتقال نیرو و یا دکل های مخابراتی و سایر عوارض موجود بر روی سطح زمین باشد. مدل رقومی سطحی یا DSM عوارض طبیعی موجود بر روی سطح زمین را برداشت می کند. مدل رقومی سطحی (DSM) در مدلسازی سه بعدی در زمینه ارتباطات از راه دور و یا نقشه برداری سه بعدی شهری و نیز در بخش هوانوردی مناسب بوده و مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل آنکه عوارض از سطح زمین بیرون زدگی دارند مدل رقومی سطحی در مواردی که در زیر به آن اشاره می شود مناسب بوده و می تواند مورد استفاده قرار بگیرد:

در کریدور هوایی پروازهای هواپیماها: در بخش هوانوردی مدل های رقومی سطحی (DSMs) می تواند موانع موجود در کریدورهای پروازی منطقه فرود و برخواست هواپیماها در نزدیکی فرودگاه ها را تعیین و تعریف کنند.

مدیریت پوشش گیاهی: با استفاده از مدل رقومی سطحی می توان ارتفاع تاج درختان و وضعیت تراکمی پوشش گیاهی را مورد اندازه گیری و بررسی دقیق قرار داد. با استفاده از اطلاعات مدل های رقومی سطحی در زمان های مختلف نیز می توان حجم و مدار تغییر زیست توده جنگل ها را در بازه های زمانی مختلف بررسی و سپس مدیریت نمود.

آنالیز میدان دید و نمایش موانع : برنامه ریزان شهری، از مدل رقومی سطحی (DSM) برای بررسی اینکه چطور یک ساختمان فرضی که قرار است در آینده در چشم انداز شهری ساخته شود، می تواند در میدان دید ساکنان و مشاغلی که در محدوده آن قرار دارند، اثر گذار باشد.

مدل رقومی ارتفاعی (DEM) چیست ؟

مدل رقومی ارتفاعی (DEM) یک شبکه رستری از سطح زمین است که بر مبنای دیتوم عمودی توجیه یا رفرنس می شود. هنگامی که نقاط ارتفاعی به جز سطح زمین مانند پلها درختان و ساختمان ها را فیلتر نموده و حذف کنید یک مدل رقومی هموار و نرم از سطح زمین ایجاد می گردد که به آن مدل رقومی ارتفاعی گفته می شود. عوارض ساخت انسان همچون پل ها، ساختمان ها، برج ها و برخی عوارض طبیعی همچون پوشش گیاهی و درختان  در مدل رقومی ارتفاعی مشاهده نمی شوند. هنگامی که پوشش گیاهی و عوارض انسان-ساخت را از اطلاعات ارتفاعی خارج کنیم، مدل رقومی ارتفاعی به وجود خواهد آمد. مدل رقومی ارتفاعی مربوط به سطح زمین به خصوص در هیدرولوژی، خاک شناسی و برنامه ریزی کاربری اراضی مناسب  بوده و به خوبی مورد استفاده قرار می گیرد.

مدلسازی هیدرولوژیک: هیدرولوژیست ها از مدل های رقومی زمین برای تشخیص حوضه های آبخیز و نیز محاسبه جریان تجمعی و جهت جریان و استخراج مؤلفه های هیدرولوژیکی حوضه های آبی استفاده می کنند.

پایداری زمین: مناطق مستعد رخداد بهمن مناطق پرشیب و مرتفعی هستند که دارای پوشش گیاهی کمی نیز می باشند. به هنگام طرح ریزی برای ساخت یک آزادراه و یا یک راه فرعی به مراکز روستایی و سکونتگاههای کوچک، مدل رقومی ارتفاعی به خوبی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

نقشه کشی خاک: مدل های رقومی زمین در نقشه کشی خاک مورد استفاده قرار می گیرند. به طوری که خاک خود به نوعی تابعی از ارتفاع است و در ارتفاعات مختلف نوع خاک و یافت خاص و بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی خاک تحت تأثیر قرار می گیرد. 

 

مدل رقومی زمین (DTM) چیست ؟

مدل رقومی زمین (DTM) در اصل بسته به منطقه جغرافیایی دارای دو تعریف مختلف می باشد. که در ادامه به آنها می پردازیم:

  • در بعضی کشورها، مدل رقومی زمین (DTM) تقریباً معادل با مدل رقومی ارتفاعی (DEM) در نظر گرفته می شود. این بدین معنا است که مدل رقومی زمین به سادگی نمایش ارتفاعی سطح زمین است که بر اساس یک دیتوم عمودی ارتفاع سطح عریان زمین را نمایش می دهد.
  • در ایالات متحده آمریکا و برخی کشورهای دیگر مدل رقومی زمین (DTM) دارای تعریف متفاوتی است. مدل رقومی سطحی یک داده برداری است که از نقاط ارتفاعی که دارای فواصل منظمی هستند ایجاد شده و عوارض طبیعی همچون خط الرأس ها و شکستگی های شیب را نمایش می دهد. در اصل مدل رقومی زمین همان مدل رقومی ارتفاعی است که عوارض خطی همچون آبراهه ها و خط الرأس ها را شامل شده و از این طریق مدل رقومی ارتفاعی را تقویت می کند.

مدل های رقومی زمین معمولاً از طریق زوج تصاویر در عملیات فتوگرامتری تولید می شوند. نقاط مدل رقومی زمین به صورت منظم و با فواصل مساوی توزیع شده اند و شکل سطح زمین را از این طریق پیکربندی نموده و نمایش می دهند. مدل رقومی زمین یا DTM یک سطح پیوسته نبوده و در نتیجه یک مدل سطحی نمی باشد. از خطوط منحنی میزان و نقاط ارتفاعی با آرایش شبکه ای و با فواصل منظم می توان با استفاده از عملیات میانیابی مدل رقومی زمین یا DTM را به مدل رقومی ارتفاعی یا DEM تبدیل نمود. مدل رقومی زمین یا DTM عوارض خاص سطح زمین را به دلیل شکستگی های سه بعدی و توده نقاط سه بعدی پراکنده شده بهتر نمایش می دهد.

چطور مدل رقومی ارتفاعی به دست می آید؟

برخی از روش های سنجش از دوری در ایجاد مدل های رقومی ارتفاعی شامل تداخل سنجی ماهواره ای و فتوگرامتری هوایی و عملیات لیداری می گردد.

تداخل سنجی راداری ماهواره ای: تداخل سنجی راداری همچون Shuttle Radar Topography Mission از دو تصویر راداری که از آن ماهواره در یک زمین برداشت شده است، مدل رقومی ارتفاعی ایجاد می کنند.

فتوگرامتری: در عکس برداری هوایی، فتوگرامتری با استفاده از عکس های هوایی که حداقل از دو منظر مختلف برداشت شده اند، مدل رقومی ارتفاعی استخراج می نمایند. مشابه با روشی که ساختار چشم انسان کار می کند، این سیستم قادر به برداشت عمق و پرسپکتیو است زیرا دارای دو یا چند عکس از بیش از یک منظر می باشند. 

عکس برداری لیدار: با استفاده از نور، سیستم لیدار انعکاس بازتابی یا برگشته از سطح زمین و عوارض موجود بر آن را اندازه گیری نموده و با اندازه گیری فاصله تا سنسور لیدار، ارتفاع اجسام را اندازه گیری می نماید و از این طریق یک ابر نقطه ای با تعداد نقاط بسیار بالا تولید می نماید که از اطلاعات برداشت شده مدل های رقومی ارتفاعی استخراج می گردند.

واژه شناسی

.

یک تعریف ثابت و جامع برای مدل رقومی ارتفاعی  (DEM) و مدل رقومی زمین (DTM) در منابع مختلف علمی وجود ندارد. در بیشتر موارد واژه مدل رقومی سطحی نماینده سطح زمین و تمامی عوارض که بر روی آن قرار دارد می گردد. در مقابل مدل رقومی سطحی (DSM)، مدل رقومی زمین (DTM) نماینده سطح عریان زمین بدون در نظر گرفتن عوارضی همچون گیاهان، ساختمان ها و جاده ها و … می باشد. مدل رقومی ارتفاعی (DEM) معمولاً به عنوان یک واژه عمومی برای مدل رقومی سطحی و مدل رقومی زمین که تنها نماینده اطلاعات ارتفاعی بدون هیچگونه عوارض اضافی بر روی سطح زمین می باشد. برخی تعاریف دیگر واژه DEM و DTM را معادل یکدیگر به حساب می آورند و یا آنکه واژه DEM و DSM را معادل و مترادف یکدیگر می گیرند. و یا آنکه مدل رقومی زمین یا DEM را زیر شاخه ای از DTM در نظر می گیرند که عوارض مورفولوژیکی سطح زمین را نیز نمایش می دهند. در برخی موارد مدل رقومی ارتفاعی (DEM) به عنوان یک شبکه چهارگوش از اطلاعات ارتفاع و DTM به عنوان یک مدل یا سطح سه بعدی که حاوی اطلاعات ارتفاعی است در نظر گرفته می شود. بیشتر مراجع و منابع تولید داده، از واژه DEM به عنوان یک واژه عمومی برای DSM و DTM استفاده می کنند. تمامی داده هایی که توسط ماهواره ها، هواپیما و سایر سکوهای پروازی برداشت می شوند در اصل DSM می باشند. همچون SRTM و یا داده های ASTER GDEM. اگرچه در مناطق جنگلی، SRTM به درون تاج پوشش گیاهی نفوذ می کند و چیزی بین DSM و DTM را برداشت می کند. امکان تخمین DTM از داده های با قدرت تفکیک بالای DSM با استفاده از الگوریتم های پیچیده وجود دارد. در نهایت واژه DEM یا مدل رقومی ارتفاعی به عنوان یک واژه عمومی و جایگزین برای واژگان DSM یا DTM به کار می رود. که البته در منابع مختلف و در کشورهای مختلف تعاریف و تفاسیر مختلفی در مورد ماهیت و نحوه بیان این واژگان مشاهده می شود.

ما را از دیدگاههای ارزشمند خود مطلع کنید

مطالب زیر را حتما مطالعه کنید

میانیابی به روش وزن دهی معکوس فاصله (IDW)

تبدیل شبکه های رستری پیوسته به گسسته در نرم افزار Arc GIS

اختلاف بین Altitude و Elevation

تعمیم یا Generalization در نرم افزار Arc GIS

تعمیم یا Generalization در سیستم اطلاعات جغرافیایی

دیکشنری جی آی اس (S)

دیدگاهتان را بنویسید

با عضویت در خبرنامه از آموزش های جدید رایگان در ایمیل خود مطلع شوید