جهت شیب در: GIS  راهنمای جامع برای تحلیل‌های مکانی و کاربردهای عملی

مقدمه

جهت شیبAspect) ) یکی از پارامترهای مهم در تحلیل‌های مکانی است که نقش کلیدی در مطالعات محیطی، برنامه‌ریزی شهری و مدیریت منابع طبیعی دارد. در این مقاله به زبان ساده اما علمی، همه چیز را درباره جهت شیب در GIS برای کاربران ایرانی توضیح می‌دهیم.

برای آشنایی با نحوه تهیه نقشه‌های شیب و جهت در نرم‌افزار ArcGIS، بر روی لینک زیر کلیک کنید:

"آموزش تهیه نقشه های شیب و جهت شیب درنرم افزار ArcMap"

جهت شیب چیست؟

جهت شیب به معنی جهت جغرافیایی یک سطح شیبدار است که بر حسب درجه از 0 تا 360 اندازه‌گیری می‌شود. این پارامتر نشان می‌دهد که یک شیب به کدام سمت (شمال، جنوب، شرق یا غرب) متمایل است.

روش محاسبه جهت شیب در GIS

استفاده از مدل رقومی ارتفاع (DEM)

پایه‌ای ترین فرم نقشه در GIS، مربوط به مطالعات توپوگرافی (پستی و بلندی)، نقشه DEM است که کاربردهای زیادی در علوم مختلف دارد. به‌ طور کلی، ارتفاع در حالت‌های مختلف، نقطه‌ای، خطوط کنتور و به صورت پلیگونی در حالت طبقات ارتفاعی قابل نمایش است. بدیهی است به‌دلیل پیوستگی ارتفاع مدل رستر یا همان نقشه مدل رقومی ارتفاع (DEM) بهترین روش ارایه ارتفاع در قالب نقشه است.

اعمال ابزار Aspect در نرم‌افزارهای ArcGIS یا QGIS

طبقه‌بندی نتایج به 4 یا 8 جهت اصلی

کاربردهای جهت شیب در ایران

1. مطالعات کشاورزی

• تعیین جهت‌های مناسب برای کشت محصولات مختلف

جهت شیب‌های مختلف دارای بافت خاکها و میزان رطوبت و نورگیری متفاوتی هستند. به‌طور مثال جهات شمالی یه نسبت جهات جنوبی، دارای خاک عمیق‌تر، رطوبت بیشتر، نورگیری و نیاز آبی کمتر هستند. لذا، طبیعی است گیاهان با نیاز آبی بیشتر، خاک عمیق‌تر و سایه‌پسندی بیشتر باید در شیب شمالی کاشته شوند.

• شناسایی مناطق مستعد برای کشت دیم

به‌طور کلی، کشت دیم به‌دلیل وابستگی بیشتر به بارندگی و رطوبت خاک، حساسیت بیشتری به شرایط محیطی منجمله جهت شیب دارد. بدیهی است، شیب‌های شمالی در مقایسه با شیب‌های جنوبی برای این نوع از کشت مناسب‌تر می‌باشند.

2. مدیریت منابع آب

• پیش‌بینی جهت جریان آب سطحی

نقشه جهت جریان آب سطحی (Flow direction) یکی از نقشه‌های مهم در هیدرولوژی می‌باشد، این نقشه به‌صورت رستری بوده و جهت جریان سطحی در هر پیکسل را نشان می‌دهد. هم‌چنین، با توجه به این نقشه، آب‌های سطحی به‌یکدیگر پیوسته و نقشه جریان (Flow accumulation) تهیه می‌گردد که نشان می‌دهد، هر پیکسل میزبان آب چند پیکسل است.

• مکان‌یابی مناسب برای احداث سد و بند

جهت شیب‌های مختلف، دارای مقادیر مختلفی از رواناب و فرسایش و رسوب می‌باشند. طبیعی است در علم آبخیزداری، سدهای خاکی در مناطق با فرسایش و رسوب کمتر و رواناب بیشتر احداث می‌گردد. این در حالی است که، در بندهای سنگی ملاتی و گابیونی، مناطق با فرسایش و رسوب بیشتر مکان‌های مناسبی برای احداث این نوع سازه‌های می‌باشد.

با توجه به مطالب بالا به نظر می‌رسد، شیب‌های جنوبی برای احداث بندهای سنگی ملاتی و گابیونی و شیب‌های شمالی برای احداث سدهای خاکی مناسب‌تر است. گرچه مکان‌یابی سدها و بندها به عوامل بسیاری وابسته است.

3. برنامه‌ریزی شهری

• شناسایی جهت‌های مناسب برای ساخت‌وساز

شیب‌های شمالی در مقایسه با شیب‌های جنوبی، دارای خاک عمیق‌تر و سنگ کمتر و رطوبت بیشتر می‌باشند. این خصوصیات سبب می‌گردد تا برای هر نوع ساخت و سازی، جهت شیب متفاوتی، مناسب‌تر باشد.

• مطالعات تابش آفتاب در طراحی شهری

جهت شیب‌های مختلف، میزان انرژی تابشی متفاوتی دریافت می‌کنند. در مناطق سردسیر که تابش بیشتری نیاز دارند، شیب‌های جنوبی مناسب‌تر است. این موضوع در مناطق گرمسیر بر عکس است. در نظر گرفتن جهت شیب و اثرات آن بر میزان تابش در ساخت و ساز، سبب کاهش معنی‌دار هزینه‌های لازم برای گرمایش و سرمایش می‌گردد.

در مورد مزرعه‌های خورشیدی، شیب‌های جنوبی، به‌دلیل مدت زمان تابش و میزان انرژی دریافتی بیشتر، مناسب‌تر می‌باشند.

4. مطالعات محیط زیست

• تحلیل رابطه بین جهت شیب و پراکنش گونه‌های گیاهی

طبیعی است جهات مختلف شیب به‌دلیل شرایط متفاوت، میزبان گونه‌های گیاهی و جانوری خاصی باشند. از این بین، گونه‌های گیاهی به‌دلیل اینکه توانایی جابجایی ندارند، به شرایط محیطی منجمله جهت شیب حساسیت بیشتری دارند. گونه‌های جانوری از لحاظ زیستی محدوده خاصی از شرایط رطوبتی، دمایی و آبی را می‌پسندند.

جهات شیب مختلف با تاثیر بر شرایط محیطی، میزبان گونه‌های خاص گیاهی شده و این گونه‌ها، گونه‌های جانوری گیاه‌خوار و بالتبع آن جانوران گوشتخوار خاص خود را جدب می‌نمایند.    

• شناسایی مناطق مستعد فرسایش

به‌طور کلی رطوبت کمتر، سبب پوشش گیاهی تنک‌تر و در نتیجه فرسایش و رسوب بیشتر می‌گردد. لذا دور از ذهن نیست که، شیب‌های شمالی در مقایسه با شیب‌های جنوبی فرسایش و رسوب کمتری داشته باشند.

آموزش گام به گام تحلیل جهت شیب در QGIS

• وارد کردن DEM به محیط نرم‌افزار
• اجرای ابزار Aspect از منوی Raster > Terrain Analysis
• تنظیم پارامترهای خروجی
• طبقه‌بندی نتایج

نکات کلیدی برای تحلیل دقیق

• استفاده از DEM با دقت مناسب (حداقل 10 متر برای مطالعات منطقه‌ای)
• اعمال فیلترهای مناسب برای حذف نواقص
• ترکیب لایه جهت شیب با دیگر لایه‌های اطلاعاتی

منابع داده مناسب برای ایران

• داده‌های 30 متری ASTER DEM
• داده‌های 12.5 متری ALOS PALSAR

این نوع از DEM، دقیق‌ترین داده جهانی DEM بوده که پایگاه نقشه‌های آن به تفکیک همه استان‌های کشور ایران در سایت درس گستر موجود می‌باشد.

برای پیدا نمودن نقشه DEM مربوط به منطقه مورد مطالعه خود، بر روی لینک زیر کلیک کنید.

"تشخیص شماره گذر و ردیف تصاویر ماهواره ALOS "

نتیجه‌گیری

تحلیل جهت شیب در GIS ابزار قدرتمندی برای مطالعات محیطی و برنامه‌ریزی در ایران است. با استفاده از تکنیک‌های ارائه شده در این مقاله می‌توانید به نتایج دقیق و کاربردی دست یابید.

سؤالات متداول

سوال 1: تفاوت جهت شیب و میزان شیب چیست؟

پاسخ: میزان شیب (Slope) به درجه شیب اشاره دارد در حالی که جهت شیب (Aspect) به سمت جغرافیایی شیب اشاره می‌کند.

سوال 2: بهترین نرم‌افزار برای تحلیل جهت شیب کدام است؟

پاسخ: هر دو نرم‌افزار ArcGIS و QGIS قابلیت‌های مناسبی دارند، اما QGIS ، رایگان بوده و  ArcGISحرفه‌ای تر است.

سوال 3: آیا می‌توان جهت شیب را به صورت دستی محاسبه کرد؟

پاسخ: بله، اما برای مناطق وسیع استفاده از GIS ضروری است.