کاربردهای DEM در علوم مختلف
مقدمه:
"آیا می‌دانستید مدل‌های رقومی ارتفاع (DEM) امروزه در ۸۵٪ تحلیل‌های محیطی و مهندسی استفاده می‌شوند؟ در این مقاله، شگفت‌انگیزترین کاربردهای DEM را در علوم مختلف بررسی می‌کنیم!"
DEM چیست و چرا اینقدر مهم است؟
به‌طور کلی ارتفاع به روش‌های مختلف (نقطه‌ای، خطوط تراز یا کنتورها ، مدل رقومی ارتفاع یا DEM و TIN)در نقشه‌ها ارایه می‌گردد. که در این میان مدل رقومی ارتفاع بهترین و کاربردی‌ترین روش ارتفاع می‌باشد.
برای اطلاع بیشتر از مدل‌های ارایه ارتفاع در نقشه‌ها به مقاله زیر مراجعه فرمایید:
"ارتفاع: اهمیت و روش‌های ارائه در "GIS
مدل رقومی ارتفاع (Digital Elevation Model) یک نوع نمایش رستری ارتفاع سطح زمین است که برای تحلیل‌های مکانی استفاده می‌شود. در این مدل هر پیکسل دارای ارزشی (Value) معادل ارتفاع آن نقطه است.
برای دسترسی به نقشه‌های مدل رقومی ارتفاع ALOS PALSAR کشور ایران به لینک زیر مراجعه فرمایید:
"نقشه‌های مدل رقومی ارتفاعی ALOS PALSAR ایران"
نگاهی آماری نشان می‌دهد 95 درصد از پروژه‌های عمرانی در حال حاضر از DEM استفاده می‌کنند.
کاربردهای DEM در علوم مختلف
مدل رقومی ارتفاع در علوم مختلف کاربردهای بسیار مختلف و متنوعی دارد که ذکر آنها از حوصله این مقاله خارج است. اما به‌طور کلی نوع کاربرد به خصوصیات نقشه DEM، علی‌الخصوص قدرت تفکیک مکانی و میزان دقت آن وابسته است. در زیر به گوشه‌هایی از کاربرد این نقشه اشاره می‌کنیم:
۱. زمین‌شناسی و ژئومورفولوژی
برای دسترسی به نقشه رایگان گسلهای کشور ایران در پایگاه داده به لینک زیر مراجعه فرمایید:
"دانلود رایگان نقشه شیپ فایل گسلهای کشور ایران"
با توجه محرک و عامل اصلی فرسایش در حوضه‌های آبخیز، انرژی پتانسیل ناشی از نیروی ثقل زمین است، میزان شیب، معرف انرژی محرک فرسایش خاک است که از نقشه‌های مدل رقومی ارتفاع استخراج می‌گردد. موید این نکته، وجود متغیر شیب در اکثر مدل‌های برآورد فرسایش خاک می‌باشد.
به‌طور کلی بروز زمین لغزش به عواملی مانند وجود سازندهای زمین‌شناسی حساس و میزان شیب و بارندگی بالا بستگی دارد. لذا تهیه نقشه شیب الزامی بوده و برای تهیه نقشه شیب به DEM منطقه نیاز داریم.
برای دسترسی به آموزش تهیه نقشه وقوع زمین لفزش با استفاده GIS در سایت درس‌گستر به لینک زیر مراجعه فرمایید:
"آموزش تهیه نقشه وقوع زمین لغزش(Landslide) مبتنی بر شواهد (Evidence) با نرم افزارArcGIS "
۲. هیدرولوژی و مدیریت منابع آب
برای مدلسازی سیلاب، ابتدا باید نقشه محدوده حوضه آبخیز استخراج و سپس با توجه وضعیت بارندگی، شیب، گروه هیدرولوژیک خاک و ... نسبت به مدلسازی اقدام نمود که، برای تهیه نقشه‌های محدوده حوضه آبخیز و نقشه شیب از نقشه مدل رقومی ارتفاع استفاده می‌گردد. گرچه میزان و مشخصات بارندگی نیز تا حد زیادی به وضعیت ارتفاعی حوضه آبخیز وابسته است.
لینک
ارتباط بین میزان بارندگی و ارتفاع به‌قدری اثبات شده است که در اکثر حوضه‌های آبخیز برای تهیه نقشه میانگین بارندگی ابتدا گرادیان بارندگی تهیه و با استفاده از مدل رقومی ارتفاع، نقشه همباران تهیه می‌گردد.
رودخانه‌ها در خط‌القعر حوضه‌های آبخیز واقع شده و با توجه به میزان دبی عبوری، بستر و حریم آنها مشخص می‌گردد.
برای دسترسی به نقشه رایگان رودخانه‌های ایران موجود در پایگاه داده به لینک زیر مراجعه فرمایید:
" دانلود رایگان نقشه شیپ فایل رودخانه های ایران"
در سدها و سازه‌های آبی، میزان حجم به حجم عملیات (بتونی، خاکی، سنگی ملاتی و ...) فاکتور مهمی است. بدیهی است برآورد حجم مخزن این نوع از سازه‌ها، منوط به استفاده از نقشه‌های DEM می‌باشد.
برای دسترسی به آموزش مکانیابی عرصه های مستعد تغذیه مصنوعی (پخش سیلاب) در GISدر سایت درس‌گستر به لینک زیر مراجعه فرمایید:
" آموزش مکانیابی عرصه های مستعد تغذیه مصنوعی (پخش سیلاب) در GIS"
۳. محیط زیست و جنگلداری
تغییرات ارتفاع و شیب سبب تغییر در نوع گونه گیاهی و کمیت و تغییر خصوصیات آن می‌گردد. به همین دلیل هم در مدلسازی خصوصیات مختلف پوشش گیاهی همواره نقشه‌های DEM، شیب و جهت شیب به‌عنوان نقشه‌های عوامل تاثیرگذار استفاده می‌گردد.
گونه‌های جانوری مختلف برای زندگی به شرایط مختلف محیطی منجمله محدوده مشخصی از میزان ارتفاع و شیب نیاز دارند. ضمن آنکه تغییرات در دو عامل یاد شده بر کمیت و خصوصیات این گونه‌ها تاثیر مستقیم دارد.
بسیاری از عوامل موثر بر زیستگاه‌های حیات وحش مانند دما و میزان بارندگی از میزان ارتفاع تاثیر می‌پذیرد لذا، برای مطالعه زیستگاه‌های حیات دسترسی و استفاده از نقشه‌های مدل رقومی ارتفاع الزامی است.
برای این پایش از نقشه DSM (Digital surface model) یا مدل رقومی سطح استفاده می‌گردد. میزان ارتفاع در هر پیکسل این نقشه، ناشی از جمع ارتفاع زمین و ارتفاع درختان یا ساخته‌های دست بشر است. لذا، با قطع درختان جنگلی ارتفاع آن نقطه در نقشه DSM نسبت به زمان قبل کاهش یافته و محدوده‌هایی که درختان آن قطع شده است، مشخص می‌گردد.
۴. برنامه‌ریزی شهری و معماری
در بسیاری از موضوعات مثل تعیین تناسب اراضی برای کاربری گردشگری و یا تعیین مکان مناسب برای نصب دوربین برای مونیتورینگ موضوع خاص (مانند تغییر کاربری اراضی و تخریب اراضی منابع طبیعی)، تحلیل میدان دید و یا تهیه نقشه Viewshed بسیار مهم بوده و در کاهش هزینه‌ها نقش اساسی دارد. برای تهیه این نقشه، نیاز به نقشه مدل رقومی ارتفاع و توابع مربوطه می‌باشد.
لینک دوره
مکانیابی توربین‌های بادی به عوامل زیادی منجمله میزان ارتفاع و شیب بستگی دارد ضمن آنکه خصوصیات باد مانند میزان سرعت و جهت باد از میزان ارتفاع تاثیر می‌پذیرد لذا نقشه DEM به‌طور مستقیم و یا برای بدست آوردن نقشه‌های مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برای دسترسی به آموزش پهنه بندی و تحلیل مکانی سرعت و جهت باد در GIS در سایت درس‌گستر به لینک زیر مراجعه فرمایید:
" آموزش پهنه بندی و تحلیل مکانی سرعت و جهت باد در GIS"
میزان هزینه‌های احداث و تعمیر و نگهداری شبکه‌های حمل و نقل شهری تا حد زیادی به وضعیت شیب بستگی دارد که از نقشه DEM استخراج می‌گردد.
۵. معدن و اکتشاف منابع
برای پیش‌بینی حجم مواد معدنی، دو نقشه DEM قبل از برداشت و DEM پیش‌بینی پس از برداشت استفاده و با تفریق آنها، حجم مواد معدنی قابل استخراج برآورد می‌گردد.
چنانچه در حین برداشت، حجم برداشت شده از معدن را بخواهیم برآورد کنیم، باید DEM قبل از برداشت و DEM بعد از برداشت را با یکدیگر مقایسه نماییم.
۶. کشاورزی دقیق
دبی انتقالی و خروجی هر سیستم آبی تابعی از سرعت آب و سرعت آب در تمامی سازه‌های آبی تابعی از تغییرات ارتفاع و شیب است لذا استفاده از نقشه‌های مدل رقومی ارتفاع در طراحی سیستم‌های آبیاری هوشمند الزامی است.
هر گونه زراعی برای استقرار و تولید محصول، نیاز به خصوصیات مشخصی از خاک، بارندگی، حرارت و البته ارتفاع و شیب دارد. همچنین ارتفاع بر خصوصیات دیگر تاثیر می‌گذارد.
تغییرات ارتفاع و در نتیجه تغییرات شیب، سبب تغییر در سرعت آب و در نتیجه تغییر در توان تخریب، میزان دبی عبوری و خصوصیات دیگر در آب‌های سطحی می‌گردد لذا بدیهی است نقشه DEM در بسیاری از موضوعات مدیریت آب‌های سطحی باید استفاده شود.
نتیجه‌گیری:
نقشه‌های DEM کاربردهای نامحدودی از نجوم و باستانی داشته و استفاده از این نقشه‌ها سبب کاهش هزینه‌ها و افزایش دقت می‌شود.
نکته مهم اینکه هر پروژه‌ای نیاز به نقشه DEM با دقت افقی و ارتفاعی خاصی دارد و تهیه این نقشه گاهی مستلزم صرف هزینه است که باید در برآوردهای مالی پروژه‌ها دیده شود. به‌عبارت دیگر انتخاب نقشه DEM، تابعی از مقیاس، دقت مورد انتظار و بودجه پروژه است.