تماس با ما
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
پروژه
ترجمه کتاب کاربرد GIS در مهندسی منابع آب - بخش نهم
در مهندسی محیط زیست و منابع آب، نقشه ها و برنامه ها، اساس طراحی می باشند. طرح های زیرساخت در قالب نقشه به تصویر کشیده می شوند؛ تا با ماهیت دقیق این پروژه از لحاظ مکان های خاص و روابط فرا منطقه ای آنها، ارتباط برقرار کنند. به عنوان مثال، سیستم بهداشتی فاضلابی که در شکل 2-4 نشان داده شده را از این نمونه می توان نام برد؛ لایه ها، محل و مسیر جریان فاضلاب را نشان می دهند و خطوط توپوگرافی، کلیات زمین را توصیف می کنند. مقادیر شیب می توانند در ورودی محاسبات برای قطر لوله و چیدمان آنها موثر باشند. ضمن آنکه مسیر لوله کشی جریانات از ویژگی ها و ساختار خاص خیابان ها در این طرح مشتق شده است.
شکل 2‑4 نمایش قسمت های طرح بهداشت فاضلاب (الف) خطوط زمین (ب) خدمات پیوسته.
2. 3. 1. سیستم های مختصات و ژئوکدینگ [1]
اگر اجزاء یک نقشه قابل مقایسه با دیگر اجزاء باشند، باید دارای مختصاتی مشخص نیز باشند. داده های مکانیِ وارد شده از منابع مختلف باید در یک چارچوب مرجع مونتاژ شوند. تمام نقاط روی سطح زمین می توانند با یک مختصات جغرافیایی به عنوان طول و عرض جغرافیایی و همچنین یک ارتفاع نسبت به سطح دریا تعریف بگردند. عمل تصویر کردن یک تحول ریاضی است که در آن هر طول و عرض جغرافیایی بر روی سطح منحنی شکل زمین به یک فرم متناظر (x,y) و یا مثلا (شرقی، شمالی) در یک نقشه جغرافیایی تخت با یک چارچوب مرجع، تصویر می شود (Snyder ، 1987). شکل 2-5 مفهوم تصویر کردن را برای مورد خاص استوانه ایی نمایش می دهد. اگر داده در یک سیستم تصویر نقشه موجود باشد و بخواهیم به سیستم تصویر دیگری آن را تبدیل کنیم، نرم افزار تخصصی GIS می تواند به چارچوب مرجع جدید آن را تغییر دهد.
آگاهی از مقیاس برای درک درست از دقت یک نقشه مورد نیاز است. مقیاس نقشه، بیان کننده رابطه بین اندازه اجزاء آن در مقابل اندازه واقعی آن اجزاء در طبیعت است. در واقع این موضوع نسبت فاصله خطی بر روی نقشه را نسبت به اندازه های زمینی هر کدام بیان می کند. نقشه های بزرگ مقیاس (1:1000) مناطق کوچکی را تحت پوشش قرار می دهند؛ اما قادر به نمایش جزئیات دقیقتری از محیط می باشند. نقشه های بزرگ مقیاس اغلب در طرح های شهرداری ها مورد استفاده دارد. و این نقشه ها باید با استفاده از تکنیک های فتوگرامتری توسعه یابند.
[1] Geocoding
نقشه های کوچک مقیاس (1:250,000)، مناطق وسیعتری را تحت پوشش قرار می دهند و البته با نمایش جزئیات کمتری. برای مثال U.S. Geological Survey Digital Line Graph (DLG)، این موضوع را در سه دسته بیان داشته: (الف) DLGs بزرگ مقیاس (5/7 دقیقه از طول و عرض جغرافیایی) که برابر است با مقیاس 1:20,000 و 1:24,000 و 1:25,000 مربع نقشه ها در USGS (ب) DLGs متوسط مقیاس (1:100,000) ؛ و (ج) DLGs کوچک مقیاس (1:1,000,000) برای اطلس های بین المللی. البته مقیاسی که بیشترین استفاده را در مطالعات حوضه ها دارد، 1:24,000 می باشد. و از مقیاس 1:100,000 نیز معمولا برای شبکه ملی آبراهه های ایالات متحده به شکل گسترده استفاده می شود.
شکل 2‑5 مختصات جغرافیایی به صورت درجه طول و عرض جغرافیایی، نشان دهنده درجه ی زاویه نسبت به مرکز زمین است.
محصولات USGS بر اساس استانداردهای دقت ملی در نقشه ها می باشد .(USGS 1999) همانند دقت 5/7 دقیقه از طول و عرض جغرافیایی؛ استاندارد دقت افقی مستلزم آن است که باید موقعیت 90٪ از تمام نقاط مورد آزمایش با دقت 5/1 اینچ (05/0 سانتیمتر) روی نقشه قرار داشته باشند. در مقیاس 1:24,000 دقت 5/1 اینچ (05/0 سانتیمتر) به معنی 40 فوت (2/12 متر) در دنیای واقعی است. استاندارد دقت عمودی مستلزم آن است که باید ارتفاع 90٪ از تمام نقاط مورد آزمایش در نیمی از فاصله خطوط کنتور قرار داشته باشند. در یک نقشه با فاصله خطوط کنتور 10 فوت، نقشه باید دقیقا90٪ از تمام نقاط مورد آزمایش را در 5 فوت (5/1 متر) از ارتفاع واقعی نشان دهد.
2. 3. 2. نمایش داده و مدل های داده
ماهیت نمایش داده، تأثیر گسترده ای بر تجزیه و تحلیل هایی که می توانند استفاده شوند، دارد. داده های مکانی در GIS معمولا در ساختار داده های رستری و برداری می باشند (شکل2-6). در ساختار برداری، اشکال جغرافیایی و اجزاء به وسیله نقاط، خطوط، و سطوح که در یک فضای پیوسته وجود دارند، نمایش داده می شوند، شبیه به نقشه های سنتی چاپی که نشانه ها، ساختمان ها، جاده ها، آبراهه ها، مناطق آبی و دیگر اشکال به واسطه نقطه ها و خطوط و سایه-روشن شناسایی می شوند. علاوه بر این هر جزء از اشکال در ساختار برداری دارای اطلاعات توپولوژی هستند که رابطه مکانی آنها را با اشیاء همسایه، بخصوص درباره مجاورت ها و اتصالات نشان می دهد. این تعریف صریح و بی ابهامِ رابطه بین اشیاء، ساختار برداری را جذاب ساخته و خود اجازه تجزیه و تحلیل خودکار و تفسیر داده های مکانی را در محیط GIS فراهم می کند (Meijerink و همکاران 1994).
شکل 2‑6 رستر (grid) و ساختار داده های برداری، ابزار مکملی برای نمایش مکان ها و کاراکتر های اجزاء نقشه است.
از طرف دیگر، سطح، و یا رستر (از فناوری نمایش)، ساختمان داده فضا را به دو بعد (D-2) از شبکه ای از سلول ها تقسیم می کند، که در آن هر سلول حاوی مقداری به نمایندگی از مشخصه نقشه برداری است. یک رستر x,y ماتریسی منظم از اعداد مکانی است. هر سلول، شبکه ای است که توسط تعدادی سطر و ستون مشخص شده که با مرزی از شبکه grid برای دریافت مختصات های جغرافیایی در فضا ثبت می شود. ساختارهای رستری از منابع تصویری مانند ماهواره ها به وجود می آیند و فرض می کنند که فضای جغرافیایی می تواند به عنوان یک سطح صاف دکارتی محسوب شود (Burrough 1986). یک نقطه توسط یک پیکسل نمایش داده می شود، یک خط با استفاده از مجموعه ای از سلول های شبکه grid و یک منطقه با استفاده از مجموعه ای از پیکسل های مجاور. هنگامی که صفات مختلفی، همچون خاک، کاربری زمین، و... مد نظر باشند، توسط لایه های رستری دیگر نمایش داده می شوند.
عملیات بر لایه های مختلف شامل بازیابی و پردازش داده ها از موقعیت مربوطه در سلول لایه های دیگر است. این مفهوم پوشش، مانند انباشتگی لایه ها بر روی هم است (شبکه 2-D)، که بعد از آن تجزیه و تحلیل هر سلول ممکن می شود (Meijerink و همکاران 1994). سادگی در پردازش داده های رستری به محبوبیت آنها کمک شایانی کرده، که البته GIS مدرن می تواند هر دو ساختار را پردازش کند؛ و حتی هر ساختار را به دیگری تبدیل کرده و نیز ساختارهای مختلط را نیز تجزیه و تحلیل نماید. اطلاعات تکمیلی درباره ساختار داده های GIS در فصل سوم آمده است.
از مطالب اصلی و جالب برای منابع آب، به خصوص برنامه های کاربردی هیدرولوژی آب های سطحی، برنامه های بازنمایی توپوگرافی می باشد. مدل رقومی ارتفاع (DEM) اصطلاحی عمومی است که برای مدل های داده های توپوگرافی به کار می رود. DEM ها عموما در یکی از این ساختار ها وجود دارند: (الف) رستر یا ساختار grid، (ب) ساختار شبکه نامنظم مثلثی (TIN) (ج) ساختارهای مبتنی بر خطوط کنتور. ساختار grid از یک شبکه ماتریس مربعی ایجاد می شود، به همراه ارتفاع هر مربع grid که در گره ماتریس ذخیره شده ( تحت عنوان پیکسل). محل استقرار دارای یک تعریف ضمنی نسبت به سطر و ستون ماتریس با توجه به مختصات مرز شناخته شده، می باشد. در ساختار TIN یک سطح پیوسته، به دنبال اتصال رئوس دارایِ ارتفاع مشخص از مثلث ها پدید می آید. برای هر مثلث دیگر، محل (x,y) و ارتفاع (z) رئوس ذخیره گردیده، و همچنین اطلاعات توپولوژی به وسیله مثلث های مجاور تعریف می شود. این مثلث ها از لحاظ اندازه، بسیار متفاوت می باشند، به این طریق که مثلث های کوچک در تغییرات شدید توپوگرافی و مثلث های بزرگ در قسمتی که تغییرات توپوگرافی کم و سطح صاف است واقع می شوند. ساختار مبتنی بر خطوط کنتور متشکل از مختصات های جفت شده x,y با ارتفاع های معین می باشند. منابع داده DEM نیز در فصل سوم شرح داده شده است.
ترجمه از: بهزاد سرهادی
شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@
نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
در منابع آب
نظرات (۰)