پردازش سطوح در ENVI
سلام
در هنگام مطالعات و پژوهشهای مرتبط با علوم زمین بررسی اشکال و مورفولوژی سطح زمین از اهمیت بالایی برخوردار است. در این بخش قصد داریم که به معرفی مهمترین اصول پردازش سطوح در ENVI بپردازیم.
یکی از داده هایی که نقش بسیار مهمی در پردازش ها و مطالعات محیطی دارد، داده های مدل رقومی ارتفاع یا [۱]DEM است. این داده از نوع فرمتهای رستری است که ارزش هر یاخته در آن بیانگر ارتفاع است.
با بکارگیری داده های DEM در نرم افزار ENVI مهمترین پردازشهایی که می توان اجرا کرد در شکل زیر ارائه شده است.
[۱] – Digital Elevation Model
داده های مدل رقومی زمین یا DEM را هم می توان از سایت زیر تهیه نمود.
اما پردازش سطوح در ENVI شامل تهیه نقشه های زیر می شود:
نقشه سه بعدی
با اجرای این عملیات می توانید نمای سه بعدی و کلی از منطقه مطالعاتی خود در اختیار داشته باشید. در پردازش سطوح در ENVI این فرایند بسیار کاربردی و عملیاتی است
نقشه Hillshade
نقشه سایه روشن، میزان روشنایی و بازتابش غیرواقعی بخشهای مختلف سطح مورد مطالعه را برآورد می نماید و به صورت یک لایه رستر خروجی ایجاد می کند که ارزش هر یاخته معرف میزان روشنائی و بازتابش سطح در موقعیت آن یاخته می باشد.
برای ساخت نقشه سایه روشن ابتدا باید مکان منبع نور فرضی را تنظیم نمود تا محاسبات مربوط به میزان روشنایی برای هر یاخته موجود در یک لایه رستری انجام پذیرد. با انجام این کار نحوه نمایش سطح تا حد زیادی بهبود پیدا می کند و به کمک آن بهتر می توان سایر پردازش ها را انجام داد.
۲ معیار اصلی که در ساخت این نقشه مدنظر قرار می گیرد آزیموت و ارتفاع خورشید است.
آزیموت برابر با جهت جغرافیایی زاویه قرار گیری منبع تابش نور خورشید است و نسبت به مبدا آن که جهت شمال جغرافیایی است و در جهت حرکت عقربه های ساعت و بر اساس واحد درجه از صفر تا ۳۶۰ درجه اندازه گیری می شود. محلی که آزیموت آن ۹۰ است موقعیتی است که از سمت جنوب شرق منطقه مورد مطالعه، منبع نور به آن می تابد. موقعیت و زاویه پیش فرضی که نرم افزار برای منبع تابش نور در نظر می گیرد زاویه ۳۱۵ درجه است که معادل موقعیت مکانی در جهت شمال غرب منطقه مورد مطالعه است.
Altitude شیب یا زاویه منبع نور در بالای افق است. واحد آن درجه و از صفر درجه در افق تا ۹۰ درجه در بالای عارضه متغیر است. پیش فرض نرم افزار در این مورد ۴۵ درجه است.
نقشه Viewshed
در مباحث پردازش سطوح در ENVI با استفاده از این تابع می توان در بین یاخته های یک لایه رستر ورودی، یاخته هایی را مشخص نمود که می توان آنها را از موقعیت یک یا چند نقطه و یا حتی می توان آنها را در طول نقاط مختلف روی یک خط مشاهده کرد.
در نقشه نقطه دید هر یاخته در لایه رستر خروجی مقدار عددی را در خود ذخیره می کند که مشخص می کند چه تعدادی از نقاط یا خطوط مشاهداتی را در موقعیت در یاخته می توان دید. اگر تنها یک نقطه دید باشد، هر یاخته ای که بتواند نقطه دید را ببیند ارزش ۱ دریافت خواهد کرد و سایر یاخته هایی که نمی توانند نقطه مشاهداتی را مشاهده کنند ارزش صفر خواهند گرفت.
لایه ی نهایی می تواند حاوی اطلاعاتی از نوع نقطه ای و یا خطی باشد، در مورد اطلاعات از نوع خطی، از تمام گره ها و نقاط شکست زاویه خطوط بعنوان مشاهداتی استفاده خواهد شد.
این تابع زمانی مفید است که بخواهید بدانید در شرایط محدوده مورد مطالعه، مکانهایی که در دید مستقیم هم قرار دارند چگونه و در چه جاهایی واقع شده اند. مثلاً از این تابع می توان برای یافتن مکانی مناسب برای احداث یک برج مخابراتی استفاده کرد که مناطق اطراف را به بهترین شکل ممکن پوشش مخابراتی دهد.
در نقشه نهایی یاخته هایی که به رنگ سبز هستند یعنی نقاطی که قابل مشاهده اند و سایر موقعیت های قرمز رنگ مشخص شده، از موقعیت مشاهده کننده دیده نمی شوند.
تصویر زیر یک حالت گرافیکی را نشان می دهد که یک نقطه دید با چه پارامترهایی کنترل می شود.
نقشه Aspect یا وجه شیب
لایه وجه شیب نشان دهنده، جهت جغرافیایی بیشترین شیب رو به سمت پائین در موقعیت هر یاخته نسبت به سایر یاخته های مجاور آن می باشد و می توان آن را بعنوان جهت شیب با جهت قطب نمایی در نظر گرفت که جهتی را که رویه یک تپه رو به آن جهت واقع شده است را مشخص می نماید.
این کمیت بر اساس واحد درجه اندازه گیری می شود و مقدار آن از صفر درجه (بعنوان جهت شمال) تا ۳۶۰ درجه (مجدداً بعنوان جهت شمال) و طی کردن تمام زوایای یک دایره کامل جغرافیایی در جهت موافق حرکت عقربه های ساعت اندازه گیری می شود. ارزش هر یاخته در یک لایه رستری جهت نشان دهنده جهتی است که شیب یاخته رو به آن جهت است.
به مکانهایی که مسطح می باشند و شیب ندارند و یا بعبارتی شیب سطح آنها رو به هیچ جهتی نیست در هنگام انجام محاسبه جهت در لایه رستر خروجی ارزش ۱- به آنها اختصاص داده خواهد شد.
نقشه شیب
به طور خلاصه می توان گفت که شیب:
شناسایی شیب برای هر یاخته لایه های رستری یعنی گرادیان یا میزان حداکثر تغییر در ارزش z است.
در بخش پردازش سطوح در ENVI تابع شیب حداکثر مقدار تغییراتی که ارزش یک یاخته نسبت به مقدار ارزش هشت یاخته مجاور خود دارد را محاسبه می کند. مثلاً، در یک کاربرد آبی، شیبدارترین زاویه حرکت به سمت پائین آب را از موقعیت یک یاخته ارتفاعی به سمت یک یاخته مجاور که دارای کمترین ارتفاع در بین ۸ یاخته مجاور می باشد را تعیین می نماید.
در لایه رستر خروجی شیب ایجاد شده هر یاخته، دارای ارزشی می باشد که معرف شیب بیشترین تغییرات ارزش آن یاخته نسبت به کمترین ارزش یاخته مجاور در موقعیت آن یاخته می باشد. هرچه مقدار ارزش شیب یک یاخته، عدد کمتری باشد، سطح اولیه رویه ما سطحی صاف تر و غیریکنواخت-تر خواهد بود و هرچه مقدار ارزش شیب در یک یاخته، عدد بزرگتری باشد، سطح اولیه سطح ناصاف تر و غیر یکنواخت تر و با تغییرات شیب های تندتر خواهد بود.
لایه رستر خروجی که از پردازش و محاسبه شیب ایجاد می شود می تواند بر مبنای واحدهای درصد شیب و یا درجه شیب ایجاد گردد.
هنگامی که زاویه شیب برابر با ۴۵ درجه است، اندازه تغییرات در راستای قاعده برابر با تغییرات اندازه در راستای ارتفاع در مثلث قائم الزاویه فرضی که تشکیل می گردد، است. اگر بخواهیم مقدار شیب را به واحد درصد محاسبه نمائیم شیب معادل زاویه ۴۵ درجه برابر با ۱۰۰ درصد خواهد شد. باید توجه داشت که هرچه شیب به حالت عمودی نزدیک می شود، درصد شیب نیز به سمت مقادیر بالاتر و تا حد بی نهایت افزایش می یابد.
دیدگاهتان را بنویسید