النماذج الطبوغرافية للآلات والاستشعار عن بعد

غالباً ما يكون للتضاريس تأثير كبير على توزيع العناصر الغذائية وإمكانية الإنتاج. يقوم GeoPard بإنشاء نماذج طبوغرافية من الآلات, والاستشعار عن بعد، ومجموعات بيانات الليدار إن وجدت. 

دعونا نتعمق أكثر في المشتقات الطبوغرافية الجديدة التي أضفناها للتو إلى GeoPard.

برنامج الإغاثة يُعرَّف بأنه الفرق بين قيمة البكسل المركزي ومتوسط قيم الخلايا المحيطة به. بعبارة أخرى، تمثل النقاط ذات القيم السالبة متوسط الأراضي المنخفضة، بينما تمثل النقاط ذات القيم الموجبة متوسط الأراضي المرتفعة.

يمكنك أن تمتلك قمة تل في منطقة "منخفضة" ذات خصائص تربة مختلفة تمامًا عن المنحدر المتوسط أو المنخفض. الارتفاع والانحدار والاتجاه لا يمكن عرض هذا. يتم حساب موضع الإغاثة بالأمتار.

المنحدر هي زاوية الميل بالنسبة للمستوى الأفقي. عادةً ما تُحسب بالدرجات أو كنسبة مئوية للميل. يقوم تطبيق GeoPard بحسابها بالدرجات.

غلظة يُعرَّف بأنه متوسط الفرق بين البكسل المركزي والخلايا المحيطة به. بعبارة أخرى، يصف الانحدار بالأرقام المطلقة (بالمتر) لكل موقع محدد (بكسل).

خشونة يمثل هذا المقياس درجة عدم انتظام السطح. ويتم حسابه من خلال أكبر فرق بين الخلايا، أي بين البكسل المركزي والخلية المحيطة به. بعبارة أخرى، يقيس هذا المقياس القيمة المطلقة القصوى للميل بالمتر لكل موقع (بكسل).

تعكس هذه المشتقات الطبوغرافية الأربعة تفاصيل المنحدرات ولكن بنكهة مختلفة قليلاً.

ما هو النمذجة الطبوغرافية؟

النمذجة الطبوغرافية هي عملية إنشاء تمثيل ثلاثي الأبعاد لسطح الأرض. ويتم ذلك من خلال جمع بيانات عن ارتفاع الأرض، مثل المسح أو صور الأقمار الصناعية، ثم استخدام هذه البيانات لإنشاء نموذج الارتفاع الرقمي (DEM).

ويمكن بعد ذلك استخدام نموذج الارتفاع الرقمي لإنشاء مجموعة متنوعة من المخرجات، مثل الخرائط الطبوغرافية والنماذج ثلاثية الأبعاد وحتى تجارب الواقع الافتراضي.

له مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:

• التخطيط والتطوير: يمكن استخدام النماذج الطبوغرافية لتخطيط وتطوير البنية التحتية، مثل الطرق والسكك الحديدية وخطوط الأنابيب. كما يمكن استخدامها لتقييم تأثير التنمية على البيئة.
• الإدارة البيئية: يمكن استخدام النماذج الطبوغرافية لرصد وإدارة الموارد الطبيعية، مثل المياه والغابات والحياة البرية. كما يمكن استخدامها لتقييم تأثير تغير المناخ على البيئة.
• التعليم والبحث: يمكن استخدام النماذج الطبوغرافية لتثقيف الجمهور حول سطح الأرض وخصائصها. كما يمكن للباحثين استخدامها لدراسة سطح الأرض وعملياتها.

كيف يتم إعداد النماذج الطبوغرافية؟

يمكن القيام بذلك بعدة طرق، ولكن الطريقة الأكثر شيوعًا هي استخدام نموذج الارتفاع الرقمي (DEM).

نموذج الارتفاع الرقمي (DEM) هو تمثيل شبكي لسطح الأرض، حيث تمثل كل خلية في الشبكة نقطة ذات ارتفاع معروف. ويمكن إنشاء نماذج الارتفاع الرقمي من مصادر متنوعة، منها:

• المسح: يستخدم المساحون مجموعة متنوعة من الأدوات لقياس ارتفاع الأرض، مثل أجهزة التسوية، وأجهزة قياس الارتفاع، وأجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).
• صور الأقمار الصناعية: يمكن استخدام الأقمار الصناعية لإنشاء نماذج الارتفاع الرقمية عن طريق قياس المسافة بين القمر الصناعي وسطح الأرض.
• التصوير الجوي: يمكن استخدام الصور الجوية لإنشاء نماذج الارتفاع الرقمية عن طريق قياس المسافة بين الكاميرا وسطح الأرض.

بمجرد إنشاء نموذج الارتفاع الرقمي، يمكن استخدامه لإنشاء مجموعة متنوعة من المخرجات، مثل الخرائط الطبوغرافية والنماذج ثلاثية الأبعاد وحتى تجارب الواقع الافتراضي.

فوائد النمذجة الطبوغرافية

كما أنها توفر عدداً من المزايا، بما في ذلك:

• دقة: تُعدّ نماذج الارتفاع الرقمية تمثيلات دقيقة للغاية لسطح الأرض. وهذا أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل التخطيط والتطوير، حيث تُعدّ الدقة أمراً أساسياً.
• التصور: توفر النماذج الطبوغرافية تصوراً واضحاً وموجزاً لسطح الأرض. وهذا يساعد على فهم العلاقة بين مختلف المعالم، مثل الجبال والوديان والأنهار.
• تحليل: يمكن استخدام النماذج الطبوغرافية لتحليل سطح الأرض. ويمكن استخدام ذلك لتحديد المناطق المعرضة لخطر الفيضانات أو الانهيارات الأرضية أو الكوارث الطبيعية الأخرى.
• تواصل: يمكن استخدام النماذج الطبوغرافية لتوصيل المعلومات حول سطح الأرض إلى جمهور واسع. وهذا من شأنه أن يساعد في تثقيف الجمهور حول سطح الأرض وخصائصها.

ما هو نظام ليدار الطبوغرافي؟

تقنية الليدار (الكشف الضوئي وتحديد المدى) هي تقنية استشعار عن بعد تستخدم الضوء لقياس المسافة إلى سطح الأرض. تعمل هذه التقنية عن طريق إرسال نبضة ليزرية وقياس الزمن الذي تستغرقه هذه النبضة للعودة. ويمكن استخدام هذه المعلومات لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لسطح الأرض.

يُعد جهاز الليدار الطبوغرافي نوعًا من أجهزة الليدار التي تُستخدم تحديدًا لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لتضاريس الأرض.

كيف يعمل نظام ليدار التضاريس؟

تتكون هذه الأنظمة عادةً من ليزر وماسح ضوئي وجهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يُستخدم الليزر لإصدار نبضات ضوئية، ويُستخدم الماسح الضوئي لقياس اتجاه هذه النبضات، ويُستخدم جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتتبع موقع النظام.

تُطلق نبضات الليزر على شكل سلسلة من الخطوط، ويقيس الماسح الضوئي شدة هذه النبضات عند عودتها. تُستخدم هذه المعلومات لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لسطح الأرض.

تعتمد دقة بياناتها على عدد من العوامل، بما في ذلك قوة الليزر، وحساسية الماسح الضوئي، وسرعة جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

تطبيقات تقنية الليدار الطبوغرافية

يمكن استخدام بياناتها في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك:

• رسم خرائط سطح الأرض
• رصد التغيرات في سطح الأرض
• تقييم المخاطر الطبيعية
• تخطيط مشاريع البنية التحتية
• إجراء البحوث العلمية

رسم خرائط سطح الأرض

يمكن استخدامه لإنشاء خرائط تفصيلية لسطح الأرض. ويمكن استخدام هذه الخرائط لأغراض متنوعة، مثل تخطيط مشاريع البنية التحتية، وتقييم المخاطر الطبيعية، وإجراء البحوث العلمية.

رصد التغيرات في سطح الأرض

يمكن استخدامها لرصد التغيرات التي تطرأ على سطح الأرض بمرور الوقت. ويمكن استخدام هذه المعلومات لتتبع آثار العمليات الطبيعية، مثل التعرية والترسيب، والأنشطة البشرية، مثل إزالة الغابات والبناء.

تقييم المخاطر الطبيعية

تُستخدم هذه المعلومات لتقييم المخاطر الطبيعية، مثل الانهيارات الأرضية والفيضانات والزلازل. ويمكن استخدامها لتحديد المناطق المعرضة للخطر ووضع استراتيجيات للتخفيف من آثارها.

تخطيط مشاريع البنية التحتية

تُستخدم هذه المعلومات في تخطيط مشاريع البنية التحتية، مثل الطرق والجسور وخطوط الأنابيب. ويمكن استخدامها لتحديد أفضل مسارات المشاريع وتقليل تأثيرها على البيئة.

إجراء البحوث العلمية

يمكن استخدامها لإجراء البحوث العلمية في مواضيع متنوعة، مثل الجيولوجيا والهيدرولوجيا والبيئة. ويمكن استخدام هذه المعلومات لفهم أنظمة الأرض بشكل أفضل وتطوير تقنيات جديدة.

فوائد تقنية الليدار الطبوغرافية

يتميز هذا الأسلوب بعدد من المزايا مقارنة بالأساليب الأخرى لرسم خرائط سطح الأرض، بما في ذلك:

• دقةإنها دقيقة للغاية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تكون فيها الدقة مهمة.
• سرعةيمكن جمعها بسرعة، مما يجعلها خيارًا فعالًا من حيث التكلفة لمشاريع رسم الخرائط واسعة النطاق.
• المرونة: يمكن استخدامه لرسم خرائط لمجموعة متنوعة من المعالم، بما في ذلك الأشياء الطبيعية والأشياء التي صنعها الإنسان.
• بيانات ثلاثية الأبعادإنها ثلاثية الأبعاد، مما يسمح بتقديم تمثيلات أكثر دقة وتفصيلاً لسطح الأرض.

يُعدّ النمذجة الطبوغرافية أداةً فعّالة تُستخدم لإنشاء مجموعة متنوعة من المخرجات، بما في ذلك الخرائط الطبوغرافية، والنماذج ثلاثية الأبعاد، وحتى تجارب الواقع الافتراضي. وتُقدّم هذه الأداة العديد من المزايا، منها الدقة، والتصوير، والتحليل، والتواصل.