شاخص انتقال رسوب
STI تأثیر توپوگرافی بر فرسایش خاک را نشان می دهد. از نظریه واحد قدرت بخار (مور و ویلسون، ۱۹۹۲) گرفته شده است. شاخص به صورت زیر محاسبه می شود :
که در آن m و n بسته به طول شیب ثابت هستند. معمولا m روی ۴/۰ و n روی ۳/۱ تنظیم می شود ( موری و همکاران، ۱۹۹۱). مقدار STI ممکن است در طول یک جریان متفاوت باشد.
از STI می توان برای توصیف فرایندهای فرسایش و رسوب گذاری، و ارائه اثر توپوگرافی بر از دست دادن خاک استفاده کرد. به عنوان مثال، (پالاریس، ۲۰۰۰) این شاخص را برای مدل سازی خطر فرسایش در حوضه آبریز Cabuyal در کلمبیا، محیط معمولی اکوسیستم دامنه ای تپه تحت تهدید تخریب خاک، به کار برد. نتایج با استفاده از دانش کشاورزان محلی تأیید شد و ثابت کرد که STI برای ارزیابی اولیه فرسایش در سطح منطقه مفید است. این شاخص گاهی اوقات به جای فاکتور طول-شیب در معادله جهانی تلفات خاک برای طول شیب کمتر از ۱۰۰ متر و شیب کمتر از ۱۴ درجه استفاده می شود (مور و ویلسون ۱۹۹۲). شکل ۷-۲۶ یک نقشه STI است که از DEM بدون فرورفتگی ایجاد شده در کادر ۷-۱ مشتق شده است. این در ArcGIS با استفاده از رویه ای مشابه با روش مورد استفاده در کادر ۷-۵ ایجاد شده است.
شکل ۷-۲۵ شاخص قدرت جریان
شکل ۷-۲۶ شاخص انتقال رسوب
تجزیه و تحلیل روئیت
تجزیه و تحلیل دید شامل تعیین آنچه از یک مکان یا مجموعه ای از مکان ها در امتداد خطوط دید مشخص یا در کل منطقه قابل مشاهده است. ابزاری مفید در برنامه ریزی منظر برای ارزیابی کیفیت منظره و تأثیر تحولات جدید بر منظر است. به عنوان مثال، می توان از آن برای پاسخ به سؤالاتی مانند «کدام مناطق را می توان از ایستگاه مشاهده آتش سوزی جنگلی با ارتفاع ۲۰ متر دید؟»، «کدام مناطق زمینی از یک جاده منظره برنامه ریزی شده قابل مشاهده است، و هر چند وقت یک بار می توان آن مناطق را مشاهده کرد، استفاده کرد. از جاده دیده می شود؟” و “چند توربین بادی از یک روستا قابل مشاهده است؟”
دید از مکانی به مکان دیگر عمدتاً تحت تأثیر شکل سطح زمین است. در فواصل زیاد، ممکن است نیاز باشد انحنای زمین را در نظر بگیرد. دو نوع تجزیه و تحلیل دید در GIS پشتیبانی می شود: تجزیه و تحلیل خط دید و تجزیه و تحلیل دید. آنها بر اساس مدل های زمین دیجیتال هستند.
تجزیه و تحلیل خط دید
خط دید، خطی است که دو نقطه را به هم متصل می کند که دید قسمت های مختلف سطح زمین را در امتداد خط نشان می دهد. این تعیین می کند که آیا یک هدف مشخص از نقطه مشاهده خاصی قابل مشاهده است یا خیر. همانطور که درشکل ۷-۲۷، شامل تعریف نقطه نظر یا نقطه مشاهده (و گاهی ارتفاع آن)، یک هدف (و ارتفاع آن) و خط دید مستقیم بین دیدگاه و هدف است. اگر خط دید توسط زمین مسدود شود، هدف نامرئی تلقی می شود، در غیر این صورت قابل مشاهده است.
در سیستم اطلاعات جغرافیایی، به کاربر اجازه داده می شود که مکان های دیدگاه و هدف را تعیین کند، جابجایی ها (ارتفاعات) دیدگاه و هدف را در بالای سطح زمین تنظیم کند و بصورت تعاملی خط دید بین دو مکان در DEM ایجاد کند. یا TIN خط دید قسمت هایی از سطح زمین را در امتداد خط نشان می دهد که از دیدگاه قابل مشاهده یا نامرئی هستند. اگر هدف توسط زمین مسدود شود، خط دید نیز نشان می دهد که نقطه انسداد کجاست. شکل ۷-۲۸ خروجی معمولی از تجزیه و تحلیل خط دید بر روی DEM است.
تجزیه و تحلیل مشاهده
تجزیه و تحلیل مشاهده ای تجزیه و تحلیل خط دید را گسترش می دهد تا هر نقطه ممکن در منطقه مورد مطالعه را به عنوان هدف پوشش دهد. برای تعریف نواحی سطح زمین که از دیدگاه یا مجموعه ای از دیدگاه ها قابل مشاهده هستند، استفاده می شود، بنابراین به کاربران امکان می دهد آنچه را که از مجموعه ای از نقاط برتری مشاهده می کنند، محاسبه کنند. مناطق قابل رویت را از دیدگاه منظره آن نقطه می نامند. از طریق تجزیه و تحلیل دیدگاه، می توان تعیین کرد که چه چیزی از پیشرفت های برنامه ریزی شده قابل مشاهده است، یک نقطه خاص در چشم انداز چقدر قابل مشاهده است یا چه موانع رویشی ممکن است برای کاهش دید برخی از ساختارها مورد نیاز باشد.
نماهای نمای را می توان از DEM یا TIN ترسیم کرد. الگوریتم های مختلفی برای ایجاد منظره ایجاد شده است ( دفلوریانی و مگیلو، ۲۰۰۳). الگوریتم اساسی برای ترسیم نمایی از DEM بر اساس برآورد تفاوت ارتفاعی نقاط میانی بین سلول دیدگاه و سلولهای هدف است (کیم و همکاران، ۲۰۰۴). نقاط میانی بین سلول دیدگاه و سلول هدف معمولاً به عنوان تقاطع خط دید و خطوط شبکه DEM انتخاب می شوند. ارتفاع نقطه میانی با درون یابی از مقادیر ارتفاعی سلولهای همسایه برآورد می شود. با بررسی هر یک از نقاط میانی بین دو سلول، تجزیه و تحلیل خط دید از سلول نقطه نظر به هر سلول هدف انجام می شود. اگر سطح زمین از خط دید بالاتر برود، سلول مورد نظر از دیدگاه نامرئی است. در غیر این صورت قابل مشاهده است. تجزیه و تحلیل خط دید برای همه سلول‌ها از دیدگاه تکرار می‌شود و مجموعه سلول‌هایی که از دیدگاه قابل مشاهده هستند، نمای دید را تشکیل می‌دهند.
شکل ۷-۲۷ تجزیه و تحلیل خط دید
شکل ۷-۲۸ خروجی GIS معمولی از تجزیه و تحلیل خط دید
دیدگاه در TIN اساساً با تعیین اینکه کدام قسمت از هر مثلث در TIN از دیدگاه مشخص قابل مشاهده است محاسبه می شود. ( بن موشه و همکاران، ۲۰۰۸) چندین الگوریتم برای ایجاد نما در TIN توصیف کرد که در بین آنها الگوریتم عمومی شبیه به رادار بهترین عملکرد را دارد. این الگوریتم ناحیه اطراف دیدگاه را به تعدادی گوه تقسیم می کند. هر گوه توسط دو پرتوی که از نقطه نظر ساطع می شود محدود می شود. سپس الگوریتم بخش‌های قابل مشاهده را در امتداد دو پرتو (یعنی بخش‌های قابل مشاهده از نمایه‌های زمین در دو جهت) محاسبه می‌کند. اگر دو مجموعه از قسمتهای قابل مشاهده (یک مجموعه در هر اشعه) به اندازه کافی مشابه باشند، ناحیه قابل مشاهده را در گوه ای که توسط دو پرتو تعریف شده است برون یابی می کند. در غیر این صورت، گوه به گوه های کوچکتر تقسیم می شود و الگوریتم اکنون هر یک از گوه های کوچکتر را در نظر می گیرد.
توابع تحلیل viewshed مبتنی بر TIN معمولاً در بسته های نرم افزاری GIS در دسترس نیستند. تجزیه و تحلیل نمای بیشتر بر اساس DEM ها اجرا می شود. معمولا ورودی های تجزیه و تحلیل نماهای مبتنی بر DEM شامل DEM (یا سطح راست)، مجموعه ای از دیدگاه ها (به عنوان ویژگی های نقطه یا رأس برای ویژگی خط مانند جاده) و مقادیر افست برای دیدگاه ها است. دو نوع خروجی معمولاً از تجزیه و تحلیل دید در GIS تولید می شود.
یکی رستر نمای دار است که مقادیر سلول های آن تعداد دفعاتی را نشان می دهد که هر مکان سلول در رستر سطح ورودی توسط دیدگاه های ورودی قابل مشاهده است (شکل ۷٫۲۹b). نوع دیگر خروجی مشخص می کند که کدام نقطه دید از هر مکان سلول قابل مشاهده است (شکل ۷٫۲۹c).جعبه ۷٫۶ نشان می دهد که چگونه چنین نماهایی از DEM در ArcGIS ایجاد می شوند.
شکل ۷-۲۹ خروجی های GIS معمولی از تجزیه و تحلیل دیدگاه