جمعه, ۰۵ اردیبهشت ۱۳۹۹ ۱۲:۳۷ ۴۴۷
طبقه بندی: توسعه کاربرد RS
چچ
پایش ماهواره ای محیط های شهری

پایش ماهواره ای محیط های شهری

شهرها موتورهایی برای رونق اقتصادی و توسعه اجتماعی هستند که از تمرکز مردم و فعالیت های اقتصادی ناشی می شوند. فرصت های اقتصادی در شهرها به عنوان یک عامل مؤثر برای شهرنشینی سریع در سراسر جهان عمل می کنند.

مقدمه:
شهرها موتورهایی برای رونق اقتصادی و توسعه اجتماعی هستند که از تمرکز مردم و فعالیت های اقتصادی ناشی می شوند. فرصت های اقتصادی در شهرها به عنوان یک عامل مؤثر برای شهرنشینی سریع در سراسر جهان عمل می کنند. نرخ شهرنشینی نابرابر است و در کشورهای در حال توسعه بسیار سریعتر است پیش بینی می شود تا سال 2030، متوسط نرخ سالانه رشد شهری در اروپا 0.04٪، در ایالات متحده 1.5٪، در آسیای شرقی و اقیانوس آرام 2.2٪، در آسیای جنوبی 2.7٪، در خاورمیانه و شمال آفریقا 2.3٪ باشد؛ و 3.6 درصد در کشورهای جنوب صحرای آفریقا باشد. افزایش مهاجرت شهری به رشد و توسعه شهرها بدون برنامه ریزی و یا با برنامه ریزی ضعیف کمک کرده است. از این رو نظارت بر تحولات شهری در مقیاسهای مکانی و زمانی ضروری است تا درک ما از تغییرات در شهرها و تأثیر آنها بر منابع طبیعی و سیستمهای محیطی بهبود یابد.
مدیریت مؤثر خطرات ناشی از تغییر کاربری مناظر شهری و سیستمهای محیطی مرتبط، نیاز به رویکردهای مبتنی بر شواهد برای کاهش و سازگاری با تغییرات نامطلوب دارد. جمع آوری شواهد از تغییرات شهری به طور معمول یک فرآیند پیچیده از نظر زمان و منابع است که برای شناسایی خطرات ناشی از آن نیاز به استفاده از فناوری های مناسب دارد. پیشرفت های اخیر در سنجش از دور ماهواره ای فرصت هایی را برای نظارت بر هزینه های مؤثر بر تغییرات شهری و تأثیر آن بر روی سیستم های پیچیده اجتماعی و فنی شهری فراهم می کند و مدیران و کارشناسان را قادر می سازد تا تصمیمات آگاهانه ای برای کاهش اثرات منفی بر محیط زیست بگیرند. داده های سنجش از دور منبع اطلاعاتی مهم و قدرتمند در مورد مورفولوژی شهری و تغییرات در طول زمان هستند. در مقابل، روش های سنتی مرسوم غالباً از لحاظ منطقی محدود می شوند زیرا نیاز به تلاش، هزینه و زمان زیادی برای بدست آوردن اطلاعات از یک فضای بزرگ شهری به صورت مداوم دارند. از جمله کارهای که در مباحث شهری و با استفاده از سنجش از دور تاکنون انجام شده استمی توان به بررسی تغییرات پوشش زمین و کاربری اراضی، ارزیابی پتانسیل انرژی تجدید پذیر، بررسی آسیب پذیری های حاصل از تأثیر تغییرات آب و هوا و خطرات ناشی از بروز بلایای طبیعی و رشد شهری ناشی از شهرنشینی سریع اشاره نمود.
.
کاربرد سنجش از دور در محیط های شهری
تصاویر ماهواره ای از نظر وضوح تصویر (قدرت تفکیک مکانی) به سه گروه تصاویر با وضوح بالا، تصاویر با وضوح متوسط و تصاویر با وضوح پایین تقسیم می شوند. از این سه گروه، تصاویر با وضوح متوسط و بالا برای مطالعات شهری مناسب هستند. تصاویر ماهواره ای با وضوح متوسط مکانی (10-100 متر) رایگان بوده و مساحت بزرگی را پوشش می دهد که اغلب باعث می شود منظره شهری یکدست به نظر برسد. بعنوان مثال تصاویر با وضوح متوسط ماهواره لندست و سنتینل 2 به طور گسترده ای برای تشخیص تغییرات شهری استفاده می شود.
تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا (زیر 10 متر) مساحت کوچکتری را نسبت به تصاویر با وضوح متوسط پوشش می دهد که باعث می شود بافت و منظره شهری یکدست به نظر برسد بعنوان مثال تصاویر با وضوح بالا ماهواره های IKONOS و SPOT به طور گسترده ای برای پایش تغییرات شهری (در مقیاس محله ای و بلوک شهری) استفاده می شود.
  • بررسی تغیرات فیزیکی شهری
یکی از بهترین و مهمترین مزیت های تصاویر ماهواره ای، آرشیو بسیار غنی از تصاویر و همچنین تکرار پذیری داده ها می باشد. این دو دلیل باعث میشود که کارشناسان و متخصصین شهرسازی بتوانند با استفاده از تصاویر ماهواره ای تغیرات فیزیکی شهرها را بررسی قرار دهند.
.
تصویر سمت راست، لندست تهران سال 1398، تصویر سمت چپ لندست تهران سال 1379، مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع دانشجویان

شکل - 1 : تصویر سمت راست، لندست تهران سال 1398 شکل - 2 : تصویر سمت چپ لندست تهران سال 1379


  • پیش بینی گسترش شهری با استفاده از هوش مصنوعی
پیش بینی رشد شهر و محل¬هایی که در آینده مورد دست اندازی ساخت و سازهای شهری قرار می گیرند بسیار مهم است؛ از جمله مواردی که می توان اشاره کرد برنامه ریزی مدیران شهری برای مدیریت آینده شهر و حتی برنامه ریزی شهروندان برای سرمایه-گذاری است. برای پیش بینی توسعه شهری با استفاده از تصاویر چند زمانه ماهواره ای و استفاده از تعدادی لایه ها و نقشه های اطلاعاتی و استفاده از یکی از روش های هوش مصنوعی می توان مدل پیشرفت شهر را برای چند سال بعد پیش بینی کرد.
.
تصویر سمت راست، کاربری اراضی شهر سردرود استان آذربایجان شرقی، تصویر سمت چپ، پیش بینی توسعه شهری برای افق 1410مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع دانشجویان
شکل - 3 : تصویر سمت راست، کاربری اراضی شهر سردرود استان آذربایجان شرقی، شکل - 4 : تصویر سمت چپ، پیش بینی توسعه شهری برای افق 1410
.
  • ارزیابی و نظارت بر آلودگی هوای شهری

آلودگی هوا با توجه به پیامدهای زیانبار آن، یکی از مهمترین مشکلات محیط زیستی در سراسر کره زمین محسوب میشود. شاخص کیفیت هوا عمدتا شامل ذرات معلق، آلاینده های گازی شکل مانند دی اکسید نیتروژن (NO2)، دی اکسیدگوگرد (SO2)، ازن (O3) و مونواکسیدکربن (CO) بوده زیرا اثرات مستقیمی بر افزایش میزان مرگ و میر داشته اند که این امر بررسی آنها را ضروری مینماید. از آن جایی که ایستگاه های پایش زمینی، ابزار محدودی در ارزیابی اثرات بهداشتی مخصوصا در مناطق روستایی یا در حال توسعه هستند امروزه از اندازه گیریهای ماهوارهای برای این امر استفاده می شود.

.
نقشه محاسبه میانگین نیتروژن دی اکسید در هفته اول نوروز سالهای 98 و 99،‌ مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع دانشجویان
شکل - 5 : نقشه محاسبه میانگین نیتروژن دی اکسید در هفته اول نوروز سالهای 98 و 99
.
  • مدل سازی شهری سه بعدی
مدل سازی سه بعدی در واقع مدل های دیجیتال از مناطق شهری هستند که نشان دهنده سطوح زمین، مکان های استقرار مختلف، ساختمان ها، پوشش گیاهی، زیرساخت ها و عناصر چشم انداز و همچنین اشیاء مرتبط متعلق به مناطق شهری هستند. همه این اجزا به وسیله داده های مکانی دو بعدی و سه بعدی و داده های جغرافیایی شرح و نمایش داده می شوند. مدل های سه بعدی شهری نمایش، اکتشاف، تجزیه و تحلیل و نظارت های مدیریتی در شمار زیادی از حوزه های کاربردی را فراهم می آورد. به طور خاص، مدل شهری سه بعدی امکان یکپارچه سازی نمایش اطلاعات مکانی ناهمگن در یک چارچوب واحد را فراهم آورده وبنابراین، ایجاد و مدیریت فضاهای اطلاعاتی شهری پیچیده را امکان پذیر می کنند.
مدل سه بعدی از میدان هفت تیر تهران، مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع دانشجویان
شکل - 6 : مدل سه بعدی از میدان هفت تیر تهران
.
  • استفاده از تصاویر شب برای مدیریت خدمات شهری
تصویربرداری شباز سطح و جو زمین با استفاده از سنسورهای طراحی شده برای دریافت منابع انتشار کم نور، در شرایط مختلف نور انجام می شود. این نوع تصاویر به صورت یک تصویر در مقیاس خاکستری نمایش داده می شود که در آن، منابع نور شامل منابع طبیعی و انسانی از انتشار نور است. این بازتاب حاصل از چراغ های شهری، صاعقه، شفق های هوایی، آتش سوزی، شعله های گاز و ناوگان های ماهیگیری برجسته می شود. این لایه برای نشان دادن الگوهای فعالیت های انسانی و رفتارهای انرژی مانند شهرها و بزرگراه ها، دوره های تعطیلات، ردیابی ناوگان های حمل و نقل و ماهیگیری در شب و سوزاندن زباله های گاز طبیعی (شعله های گاز) از نفت و برون مرزی مفید است.
.
تصویر شب سنجنده VIIRS، مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع دانشجویان
شکل - 7: تصویر شب سنجنده VIIRS
  • تصاویر راداری در مطالعات شهری

تصاویر راداری نوع دیگری از تصاویر سنجش از دوری می باشد که با استفاده از طیف الکترومغناطیس قادر به شناسایی اجسام در شرایط مختلف جوی (تاریکی، باران، مه و ... .) می باشد. تصاویر راداری کاربردهای بسیار متنوعی در مطالعات شهری دارد که از آن جمله می توان به پایش و بررسی سالیانه فرونشست زمین و همچنین تهیه مدل رقومی ارتفاعی برای تهیه مدل های سه بعدی اشاره کرد. شکل زیر میزان فرونشست زمین در منطقه دستها در استان قم را نشان می دهد.

.

نقشه فرونشست دشت تهران در سال 1397، مدرسه  <strong class='sis-keyword'>سنجش از دور</strong> مقطع دانشجویان
شکل- 8 : نقشه فرونشست دشت تهران در سال 1397
  • جزایر گرمایی در شهرها
رشد جمعیت و توسعه شهرنشینی یکی از عوامل مؤثر بر افزایش دمای هوا در نواحی شهری است که و موجب ایجاد جزیره حرارتی بر روی این مناطق در مقایسه با محیط اطراف می شود و اثرات ناشی از آن می تواند نقشی اساسی و مهم در کیفیت هوا داشته و به تبع آن، سلامت عمومی ایفا کند. فرآیندهای متنوعی در بیناجزای ساختاری شهرها وجود دارد که در عملکرد حرارتی شهرها و تشکیل جزایر حرارتی دخالت دارند؛ که مهمترین آنها
  • تغییرات ویژگی های فیزیکی سطوح به علت جایگزینی پوشش گیاهی و خاک با آسفالت و بتون
  • کاهش رطوبت مورد نیاز برای تبخیر و تعرق
  • تغیرات در شار تابشی و جریانات نزدیک سطح
  • انتشار گرمایش های انسان ساز (سوخت و ...)
شناسایی جزیره حرارتی شهر تهران با استفاده از  <strong class='sis-keyword'>تصاویر ماهواره</strong> Sentinel-3، مدرسه سنجش از دورمقطع دانشجویان
شکل - 9 : شناسایی جزیره حرارتی شهر تهران با استفاده از تصاویر ماهواره Sentinel-3
  • پایش ساخت و سازهای شهری
یکی از مسایل و چالش های پیش رو در مسایل شهری، شناسایی ساخت و سازهای غیر مجاز می باشد. شناسایی این نوع ساخت و سازها در بیشتر مناطق ایران بصورت سنتی انجام می شود و در آن نفرات با مراجه مستقیم و بررسی میدانی اقدام به شناسایی می نمایند. روش های سنتی بسیار هزینه بر و زمان بر می باشد حال آنکه استفاده از تصاویر و داده های ماهواره ای در زمانی بسیار کم می تواند نقشه های بسیار متنوع وگویا از تغیرات مسطحاتی و ارتفاعی ساختمان ها را به کارشناسان و متخصصان ارایه می دهد. یک نمونه از این نوع داده های ماهواره ای داده های لیرز هوابرد هستند که با استفاده از آن ارتفاع و حتی تعداد طبقات ساختمانها قابل استخراج می باشد.
.
استخراج مدل 3 بعدی عوارض شهری با استفاده از تصاویر لیدار (بخشی از بندر انزلی)، مدرسه سنجش از دورمقطع دانشجویان
شکل - 10 : استخراج مدل 3 بعدی عوارض شهری با استفاده از تصاویر لیدار (بخشی از بندر انزلی)
آدرس کوتاه شده: