مقاله مدل رقومی زمین و آنالیز جریان های سطحی آب

این مقاله به بررسی مدل رقومی زمین و آنالیز جریان های سطحی آب با تمرکز بر تولید مدل های عددی و کاربرد آن ها در پیش بینی سیلاب و فرسایش می پردازد.

مقدمه:
تحولات فناورانه در علوم ژئوماتیک و سنجش از دور، مسیر جدیدی را در برداشت داده های توپوگرافی و تحلیل فرآیندهای سطحی هموار ساخته است. مدل های رقومی زمین به عنوان هسته ای کلیدی در سامانه های اطلاعات مکانی، نقش قابل توجهی در فهم رفتار زمین و الگوهای جریان های سطحی ایفا می کنند. این مدل ها فراتر از نمایش ساده ی توپوگرافی عمل کرده و لایه های اطلاعاتی پیچیده ای نظیر تراکم جمعیت، زیرساخت ها، و پوشش زمین را در یک ساختار مکانی منسجم ترکیب می کنند.

در گذشته، برداشت داده های مکانی بر پایه ابزارهای دستی، فرآیندی دشوار و زمان بر بود. با ظهور فناوری هایی چون LiDAR، تصاویر ماهواره ای با رزولوشن بالا و GPS، جمع آوری اطلاعات زمینی با دقتی بی سابقه امکان پذیر شده است. این داده ها در کنار سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS)، بستری مناسب برای مدل سازی و تحلیل سطح زمین فراهم آورده اند.

مدل رقومی زمین به طور عمده به دو صورت شبکه منظم و نامنظم مانند TIN و GRID طبقه بندی می شود. در هر دو حالت، هدف، بازنمایی پیوسته ای از سطح زمین بر پایه نقاط نمونه برداری شده است. انتخاب روش مناسب، وابسته به پیچیدگی سطح زمین، هدف مطالعه و دقت مورد نیاز می باشد.

یکی از کاربردهای مهم مدل رقومی زمین، آنالیز جریان های سطحی آب به ویژه در مناطق دارای پتانسیل وقوع سیلاب ها است. با استفاده از این مدل ها می توان مسیر جریان های احتمالی، نواحی تجمع رواناب و مناطق پرخطر را شناسایی کرد. این شبیه سازی ها نقش مهمی در مدیریت منابع آب، کنترل سیلاب و طراحی سازه های هیدرولیکی ایفا می کنند.

داده های ارتفاعی دقیق به دست آمده از OTM، امکان محاسبه پارامترهایی نظیر شیب، جهت جریان، محدوده های حوزه آبریز و نقاط تمرکز رواناب را فراهم می سازند. این اطلاعات در مدل سازی هیدرولوژیکی کاربرد دارد و می تواند رفتار سیستم های آب سطحی را تحت شرایط مختلف بارندگی بازسازی کند.

یکی از مطالعات موردی مهم در این زمینه، ارزیابی مدل رقومی زمین در منطقه پتروپولیس برزیل است. در این پروژه، جریان های آب ناشی از بارندگی شدید و تاثیر آن ها بر فرسایش و رانش زمین مدل سازی شد. داده های به دست آمده نشان دادند که مدل رقومی زمین توانایی بالایی در شناسایی مسیر جریان های بحرانی دارد.

در تحلیل های عددی، صحت داده های ورودی اهمیت بالایی دارد. روش های مختلف فیلترسازی، تصحیح و هموارسازی داده ها برای حذف نویز و افزایش دقت مدل ها به کار گرفته می شوند. همچنین، تلفیق داده های ارتفاعی با اطلاعات پوشش زمین و کاربری ها، دید دقیق تری از الگوهای جریان در اختیار قرار می دهد.

توسعه سامانه هایی که مدل رقومی زمین را با مدل های عددی جریان آب ترکیب می کنند، گامی مهم در جهت پایش بلادرنگ وضعیت های بحرانی و طراحی سیستم های هشدار سریع به شمار می رود. این رویکرد، چارچوبی مناسب برای درک بهتر رفتار سطح زمین در مواجهه با بارش های سنگین و توزیع مکانی رواناب فراهم می سازد.