منبع :
مدل رقومی زمین (DTM) در شش بخش
نقل قول :
ابتدا یه سری بحث های مقدماتی و تئوری و بعدا کارکردن با DTM در ARcGIS
بخش اول
۱- مقدمه ای بر مدل رقومی زمین (DTM)
1-1 نمایش سطح زمین
ویژگی های اساسی نقشه های مدرن :
۱- قابل اندازه گیری (توجیه شده به وسیله قوانین ریاضی) measurability –
۲- فراهم کردن دید اجمالی و کلی به وسیله generalization – overview
3- قابل درک با symbolization مناسب intuition –
به طور اساسی، نقشه یک جنرالیزاسیون و abstraction از اشکال
موجود در زمین است. مهمترین ویژگی نقشه استفاده از نمایش دو بعدی برای واقعیت های
سه بعدی است. برای نمایش دو بعدی به سه بعدی در گذشته از روش های مختلفی چون hachuring ، shading ، hypermetric units برای نقشه های توپوگرافی استفاده می
کردند. امروزه فقط از shading استفاده می شوذ، چون پیاده سازی آن با کامپیوتر ساده
است.
Block diagram : زمین را می توان به وسیله دید
پرسپکتیو نمایش داد. پروسه نمایش یک سطح به این شیوه شامل تصویر کردن سطح در یک
نقشه و حذف خطوطی است که از نقطه تصویر (projection) دیده نمی شود. به محصول این کار block
diagram می گویند.
برای تولید چنین محصولی به یک نمایش رومی از سطح زمین نیاز داریم.
۱-۱-۱ نمایش رقومی سطح زمین
طبقه بندی روش های نمایش کامپیوتری :
۲-۱ مدل های رقومی زمین
۱-۲-۱ مفهوم مدل و مدل ریاضی
به طور کلی سه نوع مدل داریم :
۱- مفهومی
۲- فیزیکی
۳- ریاضی
مدل مفهومی : مدلی است که در ذهن یک قرد
درباره یک وضعیت یا یک شی مبنا بر اساس دانش یا تجربیات وی شکل می گیرد. اغلب این
نوع مدل مرحله اولیه مدلسازی را شکل می دهد که در دنباله با یک مدل فیزیکی یا
ریاضی ادامه پیدا می کند. البته اگر نمایش وضعیت یا شی خیلی مشکل باشد مدل، مفهومی
باقی می ماند.
مدل فیزیکی : اغلب مدلی آنالوگ است. یک مثال
از این نوع مدل، مدل سطح زمین است که توسط rubber ، plastic یا cray ساخته شده است. مدل stereo از سطح زمین به وسیله دستگاه های
اپتیکی یا مکانیکی که در فتوگرامتری زیاد به کار می رود نیز در این دسته قرار می
گیرد. یک نوع مدل فیزیکی اغلب وچک تر از اشیا واقعی در علوم زمین است.
مدل ریاضی : نمایش یک وضعیت، شی یا پدیده
در ترم ریاضی است. به عبارتی، مدل ریاضی، مدلی است که مؤلفه های آن مفاهیم ریاضی
(ثابت ها، متغیرها، توابع، تساوی، نامساوی و…) است.
خود مدل ریاضی به دو دسته کیفی (بر اساس یک سیستم عددی) و
کمی (بر اساس تئوری مجموعه ها و … ، قابل ساده شدن به اعداد نیست) تقسیم می
شوند. تقسیم بندی مدل های ریاضی، تقسیم آن ها به دو دسته تابعی (برای حل مسائل deterministic در نظر
گرفته می شود) و احتمالی (برای حل مسائل Probabilistic در نظر گرفته می شود)
مزایای مدل های ریاضی:
۱- مدل ها امکان abstraction بر اساس یک صورت منطقی را بر اساس یک
زبان مرسوم را می دهد. بنابراین ابهام را کاهش می دهد و شانس توافق روی نتایج را
ازایش می دهد.
۲- به فرد امکان می دهد که یک خط فکری را دنبال کند و توجه
هود را به قسمت های مم مساله معطوف سازد.
۳- به تعمیم یت به کار بردن نتایح خل مساله، در موارد دیگر
نیز کمک می کند.
۴- امکان در نظر کردن حالات مختلف را راهم می کند.
۵- ابزاری برای درک جهان واقعی و کشف قوانین طبیعی است.
معیارهای ارزیابی مدل های ریاضی :
۱- accuracy – صحت – خروجی مدل صحیح یا نزدیک به صحیح باشد
۲- descriptive realism – توصیف واقعیت – بر
اساس فرضیات صحیح باشد
۳- precision –
دقیق – پیش بینی مدل، اعداد معین ، توابع یا اشکال هندسی است
۴- robustness – قدرت – مربوط به ایمنی در مقابل خطاهای داده های
ورودی
۵- generality – قابل تعمیم – قابل به کار بردن در وضعیت
های مختلف
۶- fruitfulness – ثمربخش بودن - نتایج مناسب باشد، به
عبارتی راه ها یا مدل های خوب را ایجاد یا به آن ها اشاره کند
۷- simplicity – کمترین تعداد پارامترهای ممکن در مدل استفاده
شود. بر اساس اینکه همواره نباید مدل های پیچیده استفاده شود.
۲-۲-۱ مدل زمین و مدل رقومی زمین
مقایسه DTM در مقابل روش های مرسوم نمایش آنالوگ
۱- فرم های مختلف نمایش : در فرم رقومی ، فرم های مختلف
نمایش به سادگی تولید می شودمثل نقشه های توپوگرافیک ، برش های افقی و عمودی و
انیمشن سه بعدی
۲- با گذشت زمان نقشه های کاغذی دفرمه می شوند ولی DTM دقت خود را به واسطه استفاده از محیط رقومی حقظ
می کند
۳- کارایی بیشتر در اتوماسیون و پردازش های real time –
یکپارچه سازی و به هنگام کردن داده ها در فرم رقومی خیلی راحت تر از فرم آنالوگ
است
۴- easier multi-scale representation – DTM در resolution های مختلف
می تواند تنظیم شود که این مساله مطابق با نمایش در مقیاس های مختلف است.
۳-۲-۱ Digital Elevation Model
DTM
DEM : Digital Elevation Model
DHM : Digital Height Model
DGM : Digital Ground Model
DTEM : Digital Elevation Terrain Model
DGM بیشتر به معنی مدل رقومی سطح جامد زمین است. در مقابل DHM و DEM تاکید بر
اندازه گیری از یک دیتوم به سمت بالا دارد. DTM معنی وسیع تری داردو شامل عوارض مشخص
زمین مثل رودخانه ها، ridge line ها و break line ها نیز هست.
به طور کلی DTM شامل ۴ گروه اطلاعات است :
۱- Landform : از قبیل ارتفاع، شیب، جهت شیب و سایر اشکال پیچیده
ژئومورفولوژیاست که برای نمایش ارتفاع زمین استفاده می شود
۲- terrain features : مثل عوارض هیدروگرافی (رودخانه، دریاچه ، خطوط ساحلی)
و شبکه های حمل و نقل ( جاده ها ، خطوط راه آهن) ،و مرزها و …
۳- Natural Resource Environment : مثل خاک ، پوشش گیاهی و …
۴- داده های Socioeconomic : مثل توزیع جمعیت در یک منطقه
(صنعتی، کشاورزی و …)
با توجه به موارد فوق تعریف کلی DTM عبارتست از :
DTM یک مجموعه منظم از داده های نقطه ای نمونه برداری شده است که
توزیع مکانی انواع مختلف اطلاعات روی زمین را نشان می دهد. بیان ریاضی این مساله
می تواند به صورت زیر باشد :
Kp=f ( up ,
vp ) , k =
1,2 , … , m , p= 1, 2, … , n
Kp : یک مقدار توصیفی k امین feature زمین در محل نقطه P ( که می تواند منفرد باشد ولی اغلب
یک سطح کوچک به مرکز P است.)
up , vp :مختصات دو بعدی نقطه p
m=1 : تعداد انواع اطلاعات است
n : تعداد نقاط نمونه
DTM یک نمایش رقومی از توزیع مکانی یک یا چند نوع اطلاعات زمین است و
به وسیله موقعیت دو بعدی + نمایش ریاضی از اطلاعات زمین نمایش داده می شود. اغلب
یک نمایش ۲٫۵ بعدی از اطلاعات زمین در فضای جغرافیایی سه بعدی است. اگر m=1 باشد نتیجه همان DEM می شود.
۳-۱ مدلسازی رقومی زمین
۱-۳-۱ پروسه مدسازی رقومی زمین
فرایند ساخت سطح DTM مدلسازی رقومی زمین نامیده می شود که یک پروسه مدلسازی
ریاضی است.
به طور کلی ۶ مرحله مدلسازی رقومی زمین داریم که در هر کدام
از این مراحل یک یا چند فعالیت انجام می شود. به طور کلی ۱۲ فعالیت همانطور که در
شکل زیر مشخص است انجام می شد.
کاربردهای مهم DTM :
1- برنامه ریزی و طراحی عمرانی، راه و مهندسی معدن
۲- ۳D-animation برای اهداف نظامی، طراحی
مناظر و طراحی شهری
۳- آنالیز جمع آوری باران و شبیه سازی هیدرولیکی
۴- آنالیزهای دید بین اشیا روی سطح زمین
۵- بحث ژئومورفولوژی و آنالیزهای فرسایش خاک
۶- تفسیر و پردازش تصاویر سنجش از دور
۷- آنالیزهای زمین و محاسبات حجم
۸- انواع مختلف آنالیزهای مکانی
و …
۴-۱ ارتباط بین مدلسازی رقومی زمین و سایر رشته ها :
مدلسازی رقومی زمین ۴ مؤلفه اصلی دارد که ارتباط بین آنها
خطی نیست :
-
اخذ داده : فتوگرامتری ، نقشه برداری ، سنجش از دور ، کارتوگرافی
-
محاسبات و مدلسازی : هتوگرامتری، نقشه
برداری، کارتوگرافی، جغرافی، محاسبا هندسی ، گرافیک کامپیوتری، پردازش تصاویر
-
مدیریت داده : تکنیک های پایگاه داده مکانی، تکنیک های فشرده سازی، کدگذاری داده ها، ساختار
داده ، گرافیک کامپیوتری
-
کاربرد : تمام علوم زمینی ، نقشه برداری ، فتوگرامتری، سنجش از دور، جغرافی،
ژومورفولوژی، عمران، معدن، طراحی مناظر، طراحی شهری، مدیریت منابع طبیعی و ….
پست های مرتبط:
برچسبها: مدل رقومی زمین, DTM, بخش اول, مهندس حسن فراهانی, مهندسی عمران راه و ساختمان
منبع:
فاصلة منحنی میزانها،
نمیتواند با نقاط
میباشد. یک گرید منظم
از شکل مشخص می شود که تبدیل مقیاس در فضای اقلیدسی یک تبدیل برگشت پذیر است. یعنی
