آنالیز و تحلیل نیمرخ های ارتفاعی در نرم افزار Global Mapper

پروفیل و یا نیمرخ چیست ؟

به طور کلی نمایش پدیده ها و اجسام از مناظر گوناگونی امکان پذیر است، بسته به اینکه به دنبال کدام وجه یک پدیده یا عارضه یا شئی باشیم از مناظر مختلفی استفاده می شود. سه منظر اصلی در نمایش اجسام و یا اشیاء وجود دارد، نمای پلان (Plan View) نمایی که از بالا اجسام یا اشیاء را تصویر می سازد، نمای نیمرخ عرضی (Cross-Sectional)، نیمرخ طولی (Longitudinal-Section) و منظر مایل. در این مقاله بیشتر بر روی منظر نیمرخ شامل نیمرخ طولی و عرضی متمرکز هستیم. طولی و یا عرضی بودن نیمرخ بر مبنای جهت یا راستای نگاه ناظر تعریف می گردد و از لحاظ فنی تفاوتی بین آنها وجود ندارد.

نیمرخ ارتفاعی چیست ؟

نیمرخ ارتفاعی، تغییرات یک مؤلفه فضایی شبکه رستری که می تواند شامل ارتفاع زمین، دما، بارش و یا هر مؤلفه پیوسته دیگر باشد را در امتداد بعد مسطحاتی و با جهتی مشخص ترسیم و تصویر می کند. ترسیم نیمرخ های ارتفاعی در سامانه اطلاعات جغرافیایی بر روی ساختارهای رستری معمولاً اجرا و پیاده سازی می شوند که البته امکان ترسیم نیمرخ های ارتفاعی بر روی مدل داده برداری نیز وجود دارد.

ترسیم نیمرخ ارتفاعی در نرم افزار Global Mapper

در نرم افزار Global Mapper ابزار و امکانات بسیار پیشرفته ای در مورد تحلیل نیمرخ ها وجود دارد. به طور کلی در این نرم افزار می توان با استفاده از عوارض برداری (با ژئومتری مناسب) نیمرخ های ارتفاعی را ترسیم نمود و یا آنکه مستقیماً با استفاده از ابزار Path Profile خط نیمرخ را ترسیم و سپس نیمرخ ارتفاعی (در مورد نیمرخ هایی که بر روی مدل رقومی ارتفاعی ایجاد می شوند واژه نیمرخ توپوگرافی نیز صحیح است) را ترسیم نمود. لازم به ذکر است که منظور از نیمرخ ارتفاعی استفاده از Z-value پیکسل در ترسیم و نمایش تغییرات ارزش پیکسل ها در محدوده های فضایی یا مکانی مختلف است و لزوماً ارتفاعی که از آن یاد می شود ارتفاع زمین نیست. به طور مقال بر روی یک فایل شبکه که حامل ارزش دمای سطح زمین (LST) است نیز نیمرخ ارتفاعی را می توان ترسیم نمود، در این مثال ارتفاع یا ارزش ارتفاعی یا Z-Value پیکسل ها دمای سطح زمین (C) می باشد.

1- باز کردن یک لایه رستری (مدل رقومی ارتفاعی یا DEM) و وارد نمودن آن به محیط نمایشی نرم افزار

در ابتدا برای ترسیم یک نیمرخ ارتفاعی نیاز به یک لایه رستری است که در اینجا به طور مثال از یک مدل رقومی ارتفاعی (DEM) استفاده شده است. برای باز کردن لایه رستری و ورود آن به محیط نمایشی نرم افزار از منوی File/Open Data File استفاده کنید و یا مستقیماً از آیکن مشخص شده در شکل زیر و یا آنکه از آیکن های میانبر قرار گرفته بر روی صفحه اسکرین نرم افزار استفاده کنید. در هر صورت به مسیری که فایل مدل رقومی ارتفاعی در آن قرار گرفته ناوبری نموده و فایل را باز کنید.

با طی نمودن مراحل فوق مدل رقومی یا لایه رستری از هر نوعی که باشد در صفحه نمایشی نرم افزار مطابق با شکل زیر، نمایش داده می شود. اکنون با جا به جای (Pan) و بزرگنمایی (Zoom in) و یا کوچکنمایی (Zoom out) به محدوده ای بروید که قصد ترسیم نیمرخ را دارید.

2- استفاده از ابزار Path Profile در جعبه ابزار Analysis به منظور ترسیم نیمرخ های توپوگرافیک و یا ارتفاعی

برای ترسیم نیمرخ ارتفاعی در نرم افزار Global Mapper بعد از آنکه لایه رستری ارتفاعی یا همان مدل رقومی ارتفاعی را به محیط نرم افزار فراخوان نمودید، در جعبه ابزار Analysis بر روی آیکن Path Profile کلیک کنید و یا از کلیدهای ترکیبی Alt+L استفاده کنید. سپس بر روی لایه رستری در مسیری که قصد ترسیم نیمرخ را دارید، بر روی نقطه شروع کلیک راست و سپس به انتهای مسیر پروفیل رفته و کلیک راست کنید تا نیمرخ ارتفاعی ترسیم و نمایش داده شود.

ذخیره سازی نیمرخ ارتفاعی ترسیمی

بعد از ترسیم نیمرخ ارتفاعی و نمایش آن در پنجره Path Profile/Line of Sight از منوی File گزینه های مختلفی برای ذخیره سازی نیمرخ ترسیم شده به صورت گرافیکی و یا رقومی وجود دارد که در شکل زیر با شماره های 1 (ذخیره سازی گرافیکی) و 2 (ذخیره سازی رقومی – عددی) مشخص شده اند. در ادامه به توضیحات بیشتری در مورد هر یک می پردازیم.

1- ذخیره سازی نتایج به صورت فایل گرافیکی

در این بخش می توانید پروفیل ارتفاعی ترسیم شده را به صورت یک فایل گرافیکی ذخیره سازی نمائید. بدین منظور در پنجره Path Profile / Line of Sight از منوی فایل گزینه Save Bitmap (BMP) File را انتخاب نموده و مسیری برای ذخیره سازی فایل تعیین کنید. در شکل فوق در کادری که با شماره 1 مشخص شده است امکان ذخیره سازی گرافیکی نیمرخ ارتفاعی ترسیم شده را خواهید داشت.

1- ذخیره سازی نتایج به صورت فایل عددی (رقومی)

در حالت دوم، امکان ذخیره سازی اطلاعات پروفیل ارتفاعی را به صورت رقومی خواهید داشت. نرم افزار Global Mapper امکانات بسیار کاربردی و جالبی در این بخش فراهم نموده است. در این بخش چهار حالت برای ذخیره سازی اطلاعات پروفیلی وجود دارد. که در ادامه به توضیح در مورد هر یک خواهیم پرداخت.

1-1- ذخیره سازی رقومی اطلاعات خط پروفیل ارتفاع با فرمت CSV

در صورتی که اطلاعات خط پروفیل را به فرمت CSV ذخیره سازی کنید، این اطلاعات با تنظیمی که در شکل بعد مشاهده می شود، ذخیره سازی می شوند، FID مربوط به کد انحصاری ورتکسهای مورد استفاده در ترسیم نیمرخ، X,Y مربوط به مختصات طول و عرض ورتکسها، Elevation مربوط به ارتفاع نقاط بر روی خط پروفیل، Distance (Segment) مربوط به فاصله بین دو ورتکس (خط بین دو ورتکس را یک قطعه یا Segment می گویند)، Distance (Total) مربوط به فاصله نقطه به نسبت نقطه شروع خط پروفیل، Distance 3D(Segment) مربوط به فاصله سه بعدی بین دو ورتکس، Distance 3D (Total) مربوط به فاصله سه بعدی با نقطه شروع خط پروفیل و Slope(Degree) شیب در بین هر دو ورتکس متوالی و یا درجه شیب هر Segment می باشد و در نهایت Slope(Percent) درصد شیب بین دو ورتکس متوالی یا هر Segment می باشد.

2-1- ذخیره سازی رقومی اطلاعات خط پروفیل ارتفاع با فرمت Distance / Elevation File

در مواردی نیاز به اطلاعات رقومی خط پروفیل است که در آنالیزها و یا آنکه در ترسیم مجدد نیمرخ ارتفاعی در نرم افزار دیگری اقدام شود. بدین منظور اطلاعات رقومی خط پروفیل نیاز است، بنابراین نرم افزار Global Mapper به شما امکان ذخیره سازی اطلاعات خط پروفیل را به فرمت Distance/Elevation فراهم می آورد. بعد از آنکه اطلاعات خط پروفیل را به این فرمت ذخیره سازی نمودید، به طور مثال از نرم افزار Excel برای باز نمودن اطلاعات این فایل استفاده کنید. از منوی Data/Get External Data/From Text می توانید فایل را به گونه ای که در شکل زیر مشاهده می شود باز کنید.

در این فرمت اطلاعات خط پروفیل در دو ستون تنظیم می گردد، در ستون اول فاصله به نسبت نقطه شروع خط نیمرخ درج شده و در ستون دوم ارتفاع در آن نقطه (گره یا ورتکس) درج شده است. با داشتن این اطلاعات شما قادر خواهید بود مجدداً خط نیمرخ را ترسیم کنید. به عنوان مثال می توانید خط نیمرخ را در نرم افزار Excel به صورت یک گراف ترسیم کنید.

به طوری که در شکل زیر مشاهده می شود با استفاده از اطلاعات Distance/Elevation مربوط به خط پروفیل، نیمرخ مجددا در نرم افزار Excel به صورت یک گراف خطی ترسیم شده است.

3-1- ذخیره سازی رقومی اطلاعات خط پروفیل ارتفاع با فرمت DXF File

در صورتی که بخواهید خط پروفیل ترسیمی را به فرمت CAD از نوع DXF تبدیل کنید و در نرم افزارهای خانواده CAD مانند Auto CAD مورد استفاده قرار دهید، می توانید، از این نوع تنظیم خط پروفیل استفاده کنید.

4-1- ذخیره سازی رقومی اطلاعات خط پروفیل ارتفاع با فرمت XYZ File

در برخی موارد خصوصاً به هنگام آنالیز خط پروفیل با استفاده از کدهای برنامه نویسی و یا به هنگام محاسبه نمایه ها و ایندکس های شکل شناسی و مورفومتریکی، نیاز به داشتن اطلاعات مختصاتی گره ها یا Vertex های خط پروفیل می باشیم، بدین منظور این فرمت در این زمینه کاربرد دارد، برای ترسیم مستقیم خط پروفیل به صورت گراف در Excel این گزینه مناسب نیست و بایستی از حالت Distance/Elevation استفاده شود که در مرحله قبلی توضیح داده شده است. بعد از آنکه اطلاعات رقومی خط پروفیل را به فرمت XYZ File خروجی گرفتید مشابه با توضیحات فوق می توانید، این اطلاعات را به نرم افزار Excel وارد کنید و سپس آنالیزها و یا محاسبات مد نظر خود را بر روی مختصات Vertex ها اعمال کنید.

مشاهده اطلاعات و جزئیات رقومی مربوط به نیمرخ ارتفاعی

به منظور مشاهده اطلاعات دقیق تری از خط پروفیل ترسیم شده بر روی لایه رستری (به طور مثال در اینجا مدل رقومی ارتفاعی) می توانید در همان پنجره Path Profile/Line of Sight از منوی Path Setup گزینه Show Path Details را کلیک کنید تا گزارشی از جزئیات رقومی در مورد خط پروفیل ترسیم شده محاسبه و نمایش داده شود.

با کلیک بر روی گزینه Show Path Details پنجره ای شامل گزارش رقومی در مورد خط پروفیل نمایش داده می شود که نمونه ای از آن در شکل زیر مشاهده می شود.

در پنجره Path Profile Details اطلاعات بسیار جالبی در مورد خط پروفیل ترسیم شده ارائه می شود. به طور مختصر این اطلاعات شامل موقعیت طول و عرض نقطه شروع پروفیل (Start Position)، مختصات طولی و عرضی موقعیت انتهایی خط پروفیل (End Position)، ارتفاع نقطه شروع (Start Height) و انتهای خط پروفیل (End Height)، طول دو بعدی خط پروفیل (Path Length)، طول سه بعدی یا طولی مسیر پروفیل بر روی مدل رقومی ارتفاعی (3D Distance on Surface)، تفاضل ارتفاعی عمودی بین نقطه شروع و انتهای خط پروفیل (Vertical Difference)، مجموع کل خیزها (Climbing) در مسیر پروفیل و مجموع کل افت ها در مسیر خط پروفیل (Descending)، حداکثر ارتفاع مسیر (Maximum Elevation)، حداقل ارتفاع مسیر (Minimum Elevation)، آزیموت خط پروفیل (Azimuth)، شیب خط پروفیل (Slope/Tilt) و حداکثر شیب مسیر (Max Path Slope)، می گردد.

تحلیل و آنالیز نیمرخ در نرم افزارGlobal Mapper بسیار مفصل و پیشرفته است که در آینده آموزش های بیشتری در این باره ارائه می شود.

برای دانلود نرم افزار Global Mapper کلیک کنید

برای مشاهده آموزش نصب نرم افزار Global Mapper کلیک کنید

برای آشنایی اولیه با نرم افزار Global Mapper کلیک کنید