کاربرد های DTM در علوم مختلف

به لحاظ کاربردی می توان DTM  را در حوزه های مختلفی همچون مهندسی عمران، علوم زمین، برنامه ریزی و مدیریت منابع، کاربردهای نظامی، نقشه برداری و فتوگرامتری و GIS مورد استفاده قرار داد که در زیر به آنها به اختصار اشاره می شود.

  ۱- مهندسی عمران:

محاسبات مربوط به خاکبرداری و خاکریزی، نقشه برداری زمین، محاسبات حجم در ساخت سد ها مخازن آب و مانند آنها از کاربردهای DTM در مهندسی عمران است. به عنوان مثال در پروژه های راه سازی  DTMتولید شده که در واقع یک مدل کامپیوتری و بسیار نزدیک به سطح زمین است نه تنها بررسی های اولیه طرح هندسی راه را آسانتر می سازد، بلکه در برآورد هزینه عملیات خاکی به ویژه محاسبه احجام مربوط به خاکریزی و خاکبرداری که عمدتا در پروژه های راه بخش اعظم هزینه پروژه را در بر می گیرند کمک می کند. به کمک DTM امکان تهیه پروفیلهای طولی و عرضی از مسیر به راحتی و با استفاده از امکانات کامپیوتری فراهم می­گردد. با استفاده از DTM  می توان نقشه های شیب منطقه را تهیه نمود که اهمیت زیادی در تعیین شیب مسیر دارند. در واقع با مشخص کردن ابتدا و انتهای مسیر می توان شیب قسمتهای مختلف یک مسیر طراحی شده را تشخیص داد و از این موضوع در طراحی راه استفاده کرد. بعلاوه DTM قابلیت ارائه داده های لازم برای دسترسی به یک سری اطلاعات جانبی از مسیر طراحی شده را دارد. به عنوان مثال به کمک مدل رقومی زمین امکان شناسایی عوارض یا موانع طبیعی که سبب از بین رفتن دید مستقیم بین دو نقطه از مسیر شده اند، را فراهم می­شود.

مثال دیگر استفاده از DTM در سد سازی است. یکی از پارامترهای مهم در سدسازی برآورد تقریب خوبی از حجم مخزن سد می باشد که قطعا در کاربریهای آب ذخیره شده در پشت سد، مورد نیاز می باشد. برای رسیدن به این منظور به اطلاعات توپوگرافی و DTM منطقه نیاز می باشد.

پس از مطالعات مقدماتی وتعیین حدود منطقه مورد عملیات، با استفاده از نقشه های با مقیاس متوسط مثلا ۱:۲۵۰۰۰ محدوده محور سد مشخص می گردد. این نقشه های متوسط مقیاس، تقریب خوبی برای شروع کار است. برای بهینه سازی کار با توجه به پارامترهایی نظیر مینیمم شدن حجم عملیات خاکی و هزینه، بایستی اطلاعات دقیقی ازوضعیت منطقه در دست باشد. به همین علت معمولا با مقیاس ۱:۵۰۰ از منطقه برداشت انجام می شود تا با تهیه نقشه های بزرگ مقیاس دقت بیشتری حاصل شود. معمولا در منطقه مورد نظر که روی نقشه۱:۲۵۰۰۰ مشخص شده، ایستگاه گذاری شده  و پیمایش می شود و مختصات نقاط کنترل بوسیله GPS  تعیین می گردد.

درمحدوده محور سد به فاصله های مشخص پروفیل تهیه شده و آزمایشهای مکانیک خاک انجام می شود تا با کل اطلاعات بدست آمده بهترین محل برای سد انتخاب شود. با توجه به ارتفاع محل انتخاب سد و ارتفاع سد، ارتفاع نهایی سطح آب بدست می آید. سپس محدوده منطقه ای که زیر پوشش آب می رود، روی نقشه۱:۲۵۰۰۰ و منحنی میزانها مشخص می گردد. چون برای مخزن سد دقت کمتری مورد نیاز است، با مقیاس حدود ۱:۲۰۰۰ یا ۱:۲۵۰۰ برداشت توپوگرافی انجام می شود.به کمک نرم افزارهای مناسب، مدل ارتفاعی رقومی منطقه بدست آمده و با استفاده از آن و با داشتن ارتفاع آب، حجم آب جمع شده پشت سد تعیین می گردد.

کاربرد دیگر DTM در مرحله طراحی سد، تعیین مسیرهای مناسب جهت هدایت آبها به مخزن می باشد. تامین کننده آب سدها، عمدتآ رودخانه ها و چشمه هایی هستند که هر یک مسیری را طی می کنند که این مسیرها به سوی مخزن سد یا خارج آن می باشند. برای استفاده بهینه از سد لازم است که تمامی منابع آب موجود در منطقه، به مخزن سد هدایت شده و مسیر آن ها همسو گردد. بدین جهت لازم است با شناسایی منطقه مورد نظر و همچنین استفاده از نقشه ها و DTM منطقه، منابع آبی موجود و مسیرهای جاری آب، مثلا مسیر رودخانه و حریم آنها در مناطق بالادست مخزن تعیین گردند. سپس مسیرهای مناسب بین منابع آبی با استفاده از DTM و برداشتهای انجام شده در منطقه، تعیین می شوند تا برای همسو سازی این منابع و همچنین منابعی که به خارج از مخزن سرازیر هستند، کانال ها یا آبراهه ها یا مسیرهای زیرزمینی در جای مناسب ایجاد می گردند وهمه منابع آبی به سوی مخزن سد هدایت می شوند.

 

 ۲-   کاربرد DTM  در نقشه برداری و فتوگرامتری:

از کاربرد های DTM در نقشه برداری و فتوگرامتری می توان تولید منحنی میزان ها با کیفیت بالا، تولید اورتو فتو،ارزیابی کیفیت داده ها و تهیه نقشه های توپوگرافی  نام برد.

 ۳- کاربرد DTM در تهیه Orthophoto

گاهی اوقات در فتوگرامتری هدف تبدیل تصاویر به نقشه دقیق است. برای این منظور تمام خطاهای موجود روی تصویر از جمله جابجایی ناشی از اختلاف ارتفاع و تیلت حذف می شود، در این حالت یک تصویر ارتوفتو دو بعدی حاصل می شود که درآن تمام خطاها حذف شده است. ارتوفتو تصویر قائم عوارض زمین بر روی سطح می‌باشد، مثلاً تصویر  ساختمان و بلندیها در تصویر اورتو بصورت کاملاً قائم روی کف تصویر می‌شود و پای ساختمانها در این تصاویر مشاهده نمی شود.

 ارتوفتو در واقع نمایش ارتوگرافیکی سطح زمین است. از آنجا که ارتوفتو فاقد تیلت و جابجایی ارتفاعی است موقعیت مسطحاتی صحیحی از عوارض ارائه می دهد. فواصل، زوایا و مساحت را می توان درست نظیر نقشه از ارتوفتو اندازه گیری نمود.

هر تصویر و عکس دارای کشیدگی تصویری است. این کشیدگی یک اعوجاج هندسی است که به علت ارتفاع متفاوت زمین در قسمتهایی که عکس آنها گرفته شده است بوجود می‌آید. اجسام بلند مانند ساختمان ها و درختها بصورت شعاعی به سمت بیرون از مرکز عکس جابجا می‌شوند. اجسام بلندتر و اجسامی که از مرکز عکس دورترند، جابجایی بیشتری دارند. عملیات اورتو نمودن تصاویر، این اعوجاج ها و نامنظمی‌ها را با اعمال ترانسفورماسیون‌های ریاضی که با استفاده از DTM روی عکس انجام می‌شود، تصحیح می‌کند.

یک اورتوفتو رقومی فقط در جایی که DTM دقیق موجود باشد می‌تواند دقیق باشد. لذا اگر لازم باشد پلها و ساختمانها  به جای صحیح خود ترمیم شوند، باید ساختمانها و پلها بعنوان قسمتی از DTM وارد آن شوند که این کار بسیار پرهزینه است.

 تولید ارتوفتوی رقومی در مقایسه با تکنیکهای تولید آنالوگ با بهره جستن از تکنیکهای پردازش رقومی تصاویر از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار است. علاوه بر این، خروجی رقــــومی در دامنه متنوعی  از کاربردها مثلاً در محیط GIS قابل استفاده است.

با در نظر گرفتن جریان کار تولید ارتوفتو با شروع از نقشه برداری هوایی، اسکن کردن، مثلث بندی هوایی، دستیابی به DTM تا محاسبات ارتوفتو و موزائیک کردن، محاسبات ارتوفتو به خودی خود یک کار آسان در مقایسه با بقیه مراحل است.

 ۴- کاربرد های نظامی:

بخش نظامی نه تنها یک مصرف کننده عمده DTM می باشد بلکه تولید کننده مهم آن نیز هست. تقریبا همه جنبه های محیط نظامی وابسته است به یک درک صحیح و قابل اطمینان از عوارض، ارتفاع و شیب سطح زمین. مثالهایی از این گونه استفاده ها شامل تحلیل دید برای مدیریت میدان جنگ، نمایش سه بعدی برای سیستم های هدایت سلاح و شبیه سازی پرواز و تحلیل مسیر دید رادار می باشد.-

 ۵-کاربرد DTM در تعیین میدانهای دید:

از جمله توابع توپوگرافی که بر روی مدلهای رقومی زمین قابل اجراست، می‌توان به توابع میدانهای دید اشاره کرد که از مهمترین آنها، توابع قابلیت دید (Intervisibility)، خطوط دید (Line of sight)، نورپردازی (Illustration) و دید پرسپکتیو نام برد.

به طور ساده میدان دید منطقه‌ای است که می‌توان آنرا از یک نقطه (یا نقاط) معلوم مشاهده کرد. تعیین میدانهای دید، در تعیین مناطقی که با یک آنتن مخابراتی یا رادار پوشش داده می‌شوند، ارزیابی چگونگی خارج شدن و یا وارد شدن جاده‌ها به میدان دید در هنگام طراحی قوسهای مسیر، تعیین مناسبترین نقاط چشم‌اندازها و نقاط گردشگری، تعیین منطقه تحت پوشش یک حوزه نظامی و سایر کاربری‌های نظامی و مخابراتی کاربرد دارد.

منبع : gis98.ir