علي عبد عباس العزاوي
07-16-2008, 11:16 PM
أساليب بناء نموذج الارتفاع الرقمي:
توفر انظمة المعلومات الجغرافية إمكانيات كبيرة في عمليات بناء نماذج الارتفاعات الرقمية باستخدام برمجيات رسم عديدة مثل (Arcview,ArcGIS,Surfer,R2V,AutoCad,ArcInfo,GlobalM apper,) وغيرها من البرامج الاان اكثر البرامج شهرة في عمليات انتاج (DEM ) هما برامج (Arc GIS.9) وبرنامج(Arcview3.3) من خلال الملاحق (3D analysis, Spatial analysis) في انتاج( (Triangulated irregular networkوالمختصر بــ(TIN) وهذا النموذج يتم بنائه من خلال البيانات الخطية سواء كانت على شكل(نقطة ام خط ام مساحة)ويتكون النموذج الهندسي له من مثلثات متجاورة ,وغير متقاطعة , ولكل مثلث ثلاثة رؤوس ولكل راس نقطة معروفة الإحداثيات (X,Y) اضافة الى قيمة(Z) التي تمثل عنصر الارتفاع.وان مجموعة المثلثات تكون نموذج(TIN)(21). وهناك عدة طرق لانشاء بنية للمعطيات في نموذج الارتفاع الرقمي, اهمها طريقتان :
البنية الشبكية المنتظمة و بنية شبكة التثليث غير المنتظمة.
1- البنية الشبكية المنتظمة :
تتشكل البنية الشبكية المنتظمة(البنية المتريسية) من شبكة مربعات حيث العلاقات التوبولوجية للنقاط تكون ضمنية وان طول ضلع المربعات ثابتة(5م-----10م) ويكون طريقة تخزين ارتفاعات نقاط الشبكة على شكل مصفوفة , تسمى مصفوفة الارتفاعات(Elevation Matrix) حيث ان ارقام أعمدتها وصفوفها معرفة بالمواقع المستوية لرؤوس المربعات وحيث يبعد كل راس عن الاخر مسافة ثابتة. ولاجل تلبيس النموذج بسطح التضاريس يتطلب الأمر زيادة كثافة نقاط الشبكة للوصول الى الدقة المطلوبة ,وان طبيعة تضاريس المنطقة هي التي تحدد طول أضلاع المربعات حسب درجة تعقد التضاريس فعندما تزداد وعورة المنطقة وتشتد التضاريس يتطلب الامر طول أضلاع صغيرة بغية الوصول الى بنية مقبولة , اما المناطق التي تتميز ببساطة السطح تكون أضلاع المربعات كبيرة نوعا ما, وبشكل عام تتميز هذه البنية بإمكانية القيام بعمليات التوسط الداخلي بين كل نقطتين متتاليتين من الشبكة لتحديد مواقع منحنيات التسوية ,ثم يقوم بعمليات الوصل الالية بين كل النقاط التي تقع على ارتفاع ثابت ,وبالتالي فان معطيات نموذج الارتفاع الرقمي ذي البنية الشبكية معطيات غير دقيقة ,وسيؤدي ذلك الى تمثيل غير دقيق للتضاريس الارضية.
شبكة المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) Triangulated Irrigulated Network:
تتألف شبكة المثلثات غير المنتظمة من عناصر موشورية متلاصقة حيث إن قواعد هذه المواشير مثلثات مستوية وأطرافها ( ارتفاعات المواشير ) تمثل الارتفاعات ، يتم إخراج أو استنتاج شبكة المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) بالاعتماد أساساً على نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) ، حيث يعتبر القاعدة الأساسية التي يعتمد عليها في استخراج الارتفاعات ( Elevation ) الخاصة بشبكة المثلثات غير المنتظمة وفي نفس الوقت يمكن إنتاج نماذج لشبكة المثلثات غير المنتظمة من دون الاعتماد على نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) . تتم عملية تحويل ( Convert ) نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) إلى نموذج المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) عن طريق العديد من البرامج الخاصة بنظم المعلومات الجغرافية مثل برنامج ArcGIS 9.0 أو برنامج ArcViewGIS ، يمكن أن ننتج عن طريق شبكة المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) خرائط متعددة مثل خرائط ظل التلال ( Hillshade ) وخرائط حساب الميل ( Slope Calculation ) وخرائط اتجاه الميل ( Aspect ) وغيرها من الخرائط . إن نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) يمكنه أن يعطي أنواع الخرائط المذكورة آنفا حيث أن الفرق بينه وبين نموذج شبكة المثلثات غير المنتظمة هو أن الأول يعطي أشكالا أوضح للمتلقي من نموذج الـ ( TIN ) حيث تكون الخرائط المنتجة بالاعتماد على الـ ( DEMs ) أكثر دقة وأقل تعقيد من تلك التي ينتجها نموذج الـ ( TIN ) .والشكل(158) يوضح خارطة العراق بصيغة نموذج الارتفاع الرقمي .
شكل(158) العراق بصيغة نموذج الارتفاع الرقمي
http://www.uweb.ucsb.edu/~nico/comp/get_dem.htm
والشكل التالي (159) يبين كيفية تمثيل منطقة ما من سطح الأرض عن طريق استخدام شبكة المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) وأيضا عن طريق استخدام نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) .هذا وتعد الطريقة الثانية الاكثر انتشارا واستخداما , وفيها يتم انشاء شبكة مثلثات تغطي المنطقة , وتربط أضلاع هذه المثلثات بين نقط الارتفاع الموضحة على الخريطة وعليه فان أطوال أضلاع المثلث تختلف باختلاف توزيع وكثافة هذه النقاط ولذلك تظهر شبكة المثلثات غير متساوية الابعاد وتزداد كثافة المثلثات مع زيادة عدد النقاط . ويتم ايجاد قيمة (Z) لنقط ربط المثلثات او رؤوس المثلثات من خلال قيمة ارتفاعها وفي حالة الحاجة الى نقطة اخرى فيمكن حسابها تبعا لارتفاعات النقط المجاورة .ثم تجري على الشكل عمليات المراجعة والترشيح (Filtration) وإضافة الضلال او الالوان كما يمكن عمل القياسات المطلوبة
توفر انظمة المعلومات الجغرافية إمكانيات كبيرة في عمليات بناء نماذج الارتفاعات الرقمية باستخدام برمجيات رسم عديدة مثل (Arcview,ArcGIS,Surfer,R2V,AutoCad,ArcInfo,GlobalM apper,) وغيرها من البرامج الاان اكثر البرامج شهرة في عمليات انتاج (DEM ) هما برامج (Arc GIS.9) وبرنامج(Arcview3.3) من خلال الملاحق (3D analysis, Spatial analysis) في انتاج( (Triangulated irregular networkوالمختصر بــ(TIN) وهذا النموذج يتم بنائه من خلال البيانات الخطية سواء كانت على شكل(نقطة ام خط ام مساحة)ويتكون النموذج الهندسي له من مثلثات متجاورة ,وغير متقاطعة , ولكل مثلث ثلاثة رؤوس ولكل راس نقطة معروفة الإحداثيات (X,Y) اضافة الى قيمة(Z) التي تمثل عنصر الارتفاع.وان مجموعة المثلثات تكون نموذج(TIN)(21). وهناك عدة طرق لانشاء بنية للمعطيات في نموذج الارتفاع الرقمي, اهمها طريقتان :
البنية الشبكية المنتظمة و بنية شبكة التثليث غير المنتظمة.
1- البنية الشبكية المنتظمة :
تتشكل البنية الشبكية المنتظمة(البنية المتريسية) من شبكة مربعات حيث العلاقات التوبولوجية للنقاط تكون ضمنية وان طول ضلع المربعات ثابتة(5م-----10م) ويكون طريقة تخزين ارتفاعات نقاط الشبكة على شكل مصفوفة , تسمى مصفوفة الارتفاعات(Elevation Matrix) حيث ان ارقام أعمدتها وصفوفها معرفة بالمواقع المستوية لرؤوس المربعات وحيث يبعد كل راس عن الاخر مسافة ثابتة. ولاجل تلبيس النموذج بسطح التضاريس يتطلب الأمر زيادة كثافة نقاط الشبكة للوصول الى الدقة المطلوبة ,وان طبيعة تضاريس المنطقة هي التي تحدد طول أضلاع المربعات حسب درجة تعقد التضاريس فعندما تزداد وعورة المنطقة وتشتد التضاريس يتطلب الامر طول أضلاع صغيرة بغية الوصول الى بنية مقبولة , اما المناطق التي تتميز ببساطة السطح تكون أضلاع المربعات كبيرة نوعا ما, وبشكل عام تتميز هذه البنية بإمكانية القيام بعمليات التوسط الداخلي بين كل نقطتين متتاليتين من الشبكة لتحديد مواقع منحنيات التسوية ,ثم يقوم بعمليات الوصل الالية بين كل النقاط التي تقع على ارتفاع ثابت ,وبالتالي فان معطيات نموذج الارتفاع الرقمي ذي البنية الشبكية معطيات غير دقيقة ,وسيؤدي ذلك الى تمثيل غير دقيق للتضاريس الارضية.
شبكة المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) Triangulated Irrigulated Network:
تتألف شبكة المثلثات غير المنتظمة من عناصر موشورية متلاصقة حيث إن قواعد هذه المواشير مثلثات مستوية وأطرافها ( ارتفاعات المواشير ) تمثل الارتفاعات ، يتم إخراج أو استنتاج شبكة المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) بالاعتماد أساساً على نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) ، حيث يعتبر القاعدة الأساسية التي يعتمد عليها في استخراج الارتفاعات ( Elevation ) الخاصة بشبكة المثلثات غير المنتظمة وفي نفس الوقت يمكن إنتاج نماذج لشبكة المثلثات غير المنتظمة من دون الاعتماد على نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) . تتم عملية تحويل ( Convert ) نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) إلى نموذج المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) عن طريق العديد من البرامج الخاصة بنظم المعلومات الجغرافية مثل برنامج ArcGIS 9.0 أو برنامج ArcViewGIS ، يمكن أن ننتج عن طريق شبكة المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) خرائط متعددة مثل خرائط ظل التلال ( Hillshade ) وخرائط حساب الميل ( Slope Calculation ) وخرائط اتجاه الميل ( Aspect ) وغيرها من الخرائط . إن نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) يمكنه أن يعطي أنواع الخرائط المذكورة آنفا حيث أن الفرق بينه وبين نموذج شبكة المثلثات غير المنتظمة هو أن الأول يعطي أشكالا أوضح للمتلقي من نموذج الـ ( TIN ) حيث تكون الخرائط المنتجة بالاعتماد على الـ ( DEMs ) أكثر دقة وأقل تعقيد من تلك التي ينتجها نموذج الـ ( TIN ) .والشكل(158) يوضح خارطة العراق بصيغة نموذج الارتفاع الرقمي .
شكل(158) العراق بصيغة نموذج الارتفاع الرقمي
http://www.uweb.ucsb.edu/~nico/comp/get_dem.htm
والشكل التالي (159) يبين كيفية تمثيل منطقة ما من سطح الأرض عن طريق استخدام شبكة المثلثات غير المنتظمة ( TIN ) وأيضا عن طريق استخدام نموذج الارتفاع الرقمي ( DEMs ) .هذا وتعد الطريقة الثانية الاكثر انتشارا واستخداما , وفيها يتم انشاء شبكة مثلثات تغطي المنطقة , وتربط أضلاع هذه المثلثات بين نقط الارتفاع الموضحة على الخريطة وعليه فان أطوال أضلاع المثلث تختلف باختلاف توزيع وكثافة هذه النقاط ولذلك تظهر شبكة المثلثات غير متساوية الابعاد وتزداد كثافة المثلثات مع زيادة عدد النقاط . ويتم ايجاد قيمة (Z) لنقط ربط المثلثات او رؤوس المثلثات من خلال قيمة ارتفاعها وفي حالة الحاجة الى نقطة اخرى فيمكن حسابها تبعا لارتفاعات النقط المجاورة .ثم تجري على الشكل عمليات المراجعة والترشيح (Filtration) وإضافة الضلال او الالوان كما يمكن عمل القياسات المطلوبة