منابع داده های زمین دیجیتال
داده‌های دیجیتال زمین را می‌توان با تکنیک‌های مختلف آزمایشگاهی، میدانی و سنجش از دور، مانند بررسی زمینی، فتوگرامتری، ارتفاع‌سنجی راداری، رادار دیافراگم مصنوعی تداخل‌سنجی (InSAR) و LiDAR تولید کرد. بیشتر داده‌های دیجیتالی زمین که در حال حاضر در دسترس هستند، حاصل جمع‌آوری داده‌های فتوگرامتری هستند. آنها از جفت های استریو تصاویر سنجش از راه دور، از جمله عکس های هوایی و تصاویر ماهواره ای تولید می شوند. ضبط داده های فتوگرامتری از استریوپلوترهای دستی (آنالوگ) یا تحلیلی (دیجیتال) برای استخراج DEM و استخراج ارتفاعات و خطوط نقطه ای استفاده می کند (جنسن ۲۰۰۷). برای تولید DEM های دقیق و با وضوح بالا به عکس های هوایی استریو با کیفیت بالا نیاز است. مقادیر قابل توجهی از عکاسی هوایی و DEM های مشتق شده توسط شرکت های تجاری فتوگرامتری یا پیمانکاران فرعی برای سازمان های دولتی (به عنوان مثال، برنامه ملی عکسبرداری هوایی سازمان زمین شناسی ایالات متحده و برنامه تصویربرداری هماهنگ ویکتوریا در استرالیا) به دست آمده است. در استرالیا، دولت های ایالتی منابع اصلی عکاسی هوایی در مقیاس متوسط تا بزرگ و محصولات DEM مشتق شده ای هستند که ایالت های خودشان را پوشش می دهند.
برخی از سیستم‌های سنجش از راه دور ماهواره‌ای مانند ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer)، SPOT و QuickBird قادر به دریافت تصاویر پانکروماتیک ماهواره‌ای استریوسکوپی هستند که برای تولید DEM با وضوح متوسط استفاده شده‌اند. ASTER GDEM و SPOT DEM دو نمونه از DEM هایی هستند که با استفاده از تصاویر ماهواره ای از طریق فتوگرامتری دیجیتالی گرفته شده اند. ASTER GDEM یک DEM جهانی است که با استفاده از تصاویر جفت استریو جمع آوری شده توسط ابزار ASTER روی ماهواره Terra، تمام سطح زمین را پوشش می دهد و دارای وضوح افقی حدود ۳۰ متر و وضوح عمودی حدود ۱۵ متر است (هیرت و همکاران،۲۰۱۰). این به صورت رایگان از مرکز بایگانی فعال توزیع شده فرآیندهای زمین (LP DAAC) سازمان زمین شناسی ایالات متحده (http://gdex.cr.usgs.gov/gdex/) در دسترس است. SPOT DEM یک DEM جهانی با پوشش گیاهی و ساختارهای ساخته شده توسط انسان است که با همبستگی خودکار جفت‌های استریو به دست آمده توسط ابزار HRS (استریوسکوپی با وضوح بالا) در ماهواره SPOT 5، که بخش‌هایی از اوراسیا، آفریقا و آمریکای مرکزی را پوشش می‌دهد، تولید می‌شود. وضوح افقی ۱۵-۳۰ متر و وضوح عمودی ۱۰-۲۰ متر (spot image 2005) SPOT DEM یک محصول تجاری است.
تکنیک های رادار، به ویژه ارتفاع سنجی رادار ماهواره ای و InSAR، برای به دست آوردن داده های رقومی ارتفاع به کار گرفته شده اند. ارتفاع سنجی رادار ماهواره ای یک تکنیک راداری عمودی است که توپوگرافی سطح اقیانوس را با دقتی در حدود چند سانتی متر اندازه گیری می کند. برای بدست آوردن DEM کف اقیانوس ها (سندول و اسمیت ۲۰۰۱) و صفحات یخی قطب جنوب و گرینلند (لیو و همکاران ۱۹۹۹) استفاده شده است. InSAR چندین تصویر راداری از زمین برای استخراج اطلاعات سه بعدی به دست می آورد. می تواند داده های دیجیتالی زمین را ارائه دهد که به اندازه DEM های بدست آمده با استفاده از تکنیک های فتوگرامتری دقیق هستند (جنسن ۲۰۰۷). فناوری InSAR در SRTM (ماموریت توپوگرافی رادار شاتل فضایی) برای به دست آوردن DEM با وضوح متوسط جهانی (Rabus et al. 2003; Hirt et al. 2010) پیاده سازی شده است. DEM های مشتق شده از SRTM اکنون برای بخش بزرگی از سطح زمین با وضوح فضایی ۹۰ متر در دسترس هستند. مقدار قابل توجهی از داده ها تا ۳۰ متر پردازش شده است. DEM های مشتق شده از SRTM به صورت رایگان از LP DAAC در دسترس هستند. کسانی که استرالیا را پوشش می دهند از Geoscience Australia www.ga.gov.au نیز در دسترس هستند. همچنین GTOPO30 از LP DAAC موجود است، یک DEM جهانی با وضوح فضایی در حدود ۱ کیلومتر که از انواع نقشه ها و منابع تصویر سنجش از دور تهیه شده است.
همانطور که در بخش ۶-۱بحث شد، LiDAR موجود در هوا نقاط انبوه را ایجاد می کند. هر نقطه جرم دارای یک مکان منحصر به فرد (x، y) و یک مقدار ارتفاع است. آنها را می توان با استفاده از یکی از روش های درونیابی معرفی شده در بخش ۴-۵ برای تولید یک مدل سطح دیجیتال (DSM) که شامل ویژگی های ارتفاعی درختان، درختچه ها، ساختمان ها و سایر سازه های دست ساز است، درون یابی کرد. شکل ۷-۴یک نمای منظره از مرکز فعالیت گلن وورلی و منطقه اطراف آن در ملبورن را بر اساس DSM به دست آمده از نقاط جرم LiDAR نشان می دهد. DEM از زمین خالی را می توان از داده های LiDAR با حذف نقاط توده ای که از درختان، درختچه ها، ساختمان ها و سایر اکستروژن های سطحی ناشی می شوند، استخراج کرد (رابر و همکاران، ۲۰۰۲، ما، ۲۰۰۵). DEM مشتق شده از LiDAR ممکن است وضوح افقی کمتر از ۲ متر و دقت عمودی در ۲ سانتی متر داشته باشد. بررسی های هوابرد LiDAR برای ایجاد DEM های بزرگ و دقیق به عنوان جایگزینی برای نقشه برداری زمینی و فتوگرامتری استفاده شده است. دقت افقی و عمودی DEM های مشتق شده LiDAR با فتوگرامتری قابل مقایسه است. با این حال، LiDAR هیچ تضمینی برای جمع آوری نقاط ارتفاع در خطوط شکست مانند خطوط برآمدگی و تغییرات شیب تند ارائه نمی دهد، در حالی که فتوگرامتری به تحلیلگر اجازه می دهد تا به طور انتخابی نقاط ارتفاع را در خطوط شکست به دست آورد. نقشه برداری زمینی که با استفاده از ابزارهای نقشه برداری مرسوم (مانند ایستگاه کل) و GPS انجام می شود، داده های نقطه ارتفاعی دقیقی را تولید می کند، که سپس می تواند در یک DEM یا TIN درونیابی شود. برای به دست آوردن داده های دیجیتالی زمین در مقیاس بزرگ و دقیق استفاده می شود. به طور خاص، استفاده گسترده از GPS فرصت‌های جدید و مقرون به صرفه زیادی را برای مجموعه‌ای از مقادیر زیادی از مجموعه داده‌های زمین دیجیتال منحصربه‌فرد برای مطالعات دقیق و محیطی در مقیاس بزرگ فراهم می‌کند ( آلواردت، ۲۰۰۷: کلارک و لی، ۱۹۹۸ : فرونسکی و ئیلرز، ۱۹۹۸ : ویلسون و گالانت، ۲۰۰۰).
شکل ۷-۴ نمای منظره مرکز فعالیت گلن وورلی در ملبورن بر اساس داده های LiDAR
علاوه بر این، داده های رقومی زمین را نیز می توان با دیجیتالی کردن خطوط کانتور در نقشه های توپوگرافی به دست آورد. خطوط دیجیتالی شده با ارتفاعات برچسب گذاری می شوند. در طول فرآیند دیجیتالی کردن، اطلاعات کارتوگرافی کمکی نیز می‌تواند به دست آید، مانند مقادیر ارتفاع برای قله‌های کوه، پایین فرورفتگی و خطوط ساختاری. الگوریتم هایی برای درون یابی خطوط کانتور به DEM یا TIN توسعه یافته اند (هاچینسون و گالانت ۲۰۰۵). این رویکرد برای تولید DEM های ملی ایالات متحده، استرالیا، کانادا و سایر کشورها به کار گرفته شده است (USGS 1993؛ ANU Fenner School of Environment and Society and Geoscience Australia 2008; Natural Resources Canada 1997). اغلب زمانی استفاده می شود که نقشه های توپوگرافی تنها منبع موجود داده های زمین باشد.
داده های دیجیتالی زمین تا حد زیادی به شکل DEM در دسترس هستند. DEM با وضوح فضایی ۵۰۰ متر، ۱۰۰ متر، ۳۰ متر، ۱۰ متر، ۸ متر، ۴ متر و ۱ متر به طور فزاینده ای برای مناطق مختلف جهان از ارائه دهندگان داده های تجاری در دسترس هستند (به عنوان مثال، GEO Elevation از Airbus Defense and Space، http://www.astrium -geo.com/) و سازمان های دولتی بسیاری از کشورها (به عنوان مثال Geoscience استرالیا، UK Ordnance Survey و US Geological Survey). TIN ها عمدتا از DEM یا خطوط کانتور، نقاط جرم و/یا خطوط شکست ساخته می شوند. کادر ۷-۲ نحوه استفاده از ArcGIS را برای ساختن TIN از خطوط کانتور، نقاط جرم و خطوط شکست نشان می دهد. کادر ۸-۸ نشان می دهد که چگونه TIN از DEM در ArcGIS ساخته می شود.
بدون دیدگاه