_________.pdf

‫تقنية الليدار ثورة معلوماتية‬ ‫دكتورة ‪ /‬رشا صابر نوفل‬ ‫مدرس مادة بكلية اآلداب املنوفية‬ ‫‪2019‬‬

‫تقنية الليدار ثورة معلوماتية‬ ‫دكتورة ‪ /‬رشا صابر نوفل‬ ‫مدرس مادة بكلية اآلداب املنوفية‬

‫‪2019‬‬

‫مجيع احلقوق حمفوظة للمؤلف‬ ‫ال يجوز نشر جزء من هذا الكتاب أو طباعته او نقمه‬ ‫أو ترجمته بأى طريقة دون موافقة المؤلف الخطية‬

‫بسم اهلل الرمحن الرحيم‬

‫وَمَا أُوتِيتُمْ مِنْ الْعِلْمِ إِالَّ قَلِيالً‬ ‫صدق اهلل العظيم‬ ‫سورة اإلسراء اآلية ‪85‬‬

‫إهــداء‬ ‫إىل روح والدى أسكنه اهلل فسيح جناته‬ ‫إىل أمي أطال اهلل في عمرها‬ ‫إىل مثلي األعلي األستاذ الدكتور مجعة داواد‬ ‫إىل أبنائي أمساء وأدهم‬

‫نبذة ػن املؤنف‬ ‫االسم‪ :‬رشا صابر نوفل‪.‬‬

‫تاريخ الميالد‪ 17 :‬نوفمبر ‪.1982‬‬

‫محل الميالد‪ :‬سرس الميان ـ محافظة المنوفية ـ‬ ‫الحالة االجتماعية‪ :‬متزوجة ‪.‬‬

‫الوظيفة‪ :‬مدرس مادة بقسم الجغرافيا بكمية اآلداب جامعة المنوفية‪.‬‬ ‫‪[email protected] :Email‬‬ ‫المؤهالت العممية ‪:‬‬

‫‪ -‬درجة الليسانس يف اآلداب من قسم اجلغرافيا‪ ،‬شعبة خرائط‬

‫‪، 2002‬‬

‫بتقدير عام جيد من كلية اآلداب ـ جامعة املنوفية‪.‬‬ ‫ درجة املاجستري يف اآلداب ( جغرافيا ) بتقدير ممتاز من جامعة املنوفية‬‫‪.2010‬‬ ‫ درجة الدكتوراه يف اآلداب ( جغرافيا ) مبرتبة الشرف األوىل مع التوصية‬‫ابلطبع والنشر من كلية اآلداب جامعة املنوفية ‪.2015‬‬

‫الدورات التدريبية ‪:‬‬

‫دورات فى الحاسب اآللى‪:‬‬

‫‪ ‬دورة ‪. ICDL‬‬

‫‪ ‬دورة ‪. ICTP‬‬ ‫دورات فى نظم المعمومات الجغرافية واالستشعار عن بعد‬ ‫‪Fundamentals of Geographic Information ‬‬

‫‪Systems (Gis1).‬‬ ‫‪Advanced Geographic Information Systems ‬‬ ‫‪(Gis2).‬‬

‫‪Getting Started with GIS ( ForArc Gis 10) . ‬‬ ‫‪Basics of Geography Coordinate Sestems (for Arc ‬‬ ‫‪GIS10.1).‬‬ ‫‪Using Arc Map in Arc GIS Desktop 10 . ‬‬ ‫‪Editing in ArcGIS Desktop 10. ‬‬ ‫‪Arc GIS Data Interoperability Basics. ‬‬ ‫‪Creating and Sharing Locator Packages (for Arc ‬‬ ‫‪GIS 10.1).‬‬ ‫‪Field GIS : Collecting and Editing Data Using ‬‬ ‫‪Arc Pad 10.‬‬ ‫‪Fundamentals of Remote Sensing (Rs1 ‬‬ ‫امساًا‪ :‬المشاركات‪:‬‬

‫‪ ‬المشاركة فى فاعميات مؤتمر سيناء بين الماضى والحاضر والمستقبل‬ ‫خالل الفترة من ‪ 2015/ 19-18‬بكمية اآلداب جامعة المنوفية‪.‬‬

‫‪ ‬المشاركة فى فاعميات أول مؤتمر لمجيوماتكس فى مصر برعاية المنظمة‬ ‫الدولية لمطيران المدنى خالل الفترة ‪ 24-23‬ابريل ‪ 2017‬ببحث بعنوان‬

‫استخدام تقنيات الجيوماتكس الحديية فى البحث الجغرافى مقارنة بالطرق‬

‫التقميدية بالتطبيق عمى الخصائص العمرانية بشياخة حسن عامر‬ ‫القماش" بمدينة شبين الكوم"(الدراسة الميدانية وتحميل البيانات) ‪.‬‬

‫‪ ‬المشاركة بوحدة الجودة بالكمية ضمن فريقيا التنفيذى بمعيار ( الييكل‬ ‫التنظيمى )‪.‬‬

‫‪ ‬المشاركة فى تحكيم مسابقة أنتل لمعموم واليندسة‬ ‫التعميمية ‪2017‬م‪.‬‬

‫‪ ISEF‬بإدارة منوف‬

‫اإلنتاج العممى‪:‬‬ ‫‪ ‬بحث بعنوان العالقات المكانية لجزيرة وراق الحضر والقاىرة الكبرى‬

‫اإلصدار رقم ‪ 105‬لشير ابريل ‪ 2016‬من مجمة بحوث كمية اآلداب‬ ‫جامعة المنوفية ‪.‬‬

‫‪ ‬بحث بعنوان استخدام تقنيات الجيوماتكس الحديية فى البحث الجغرافى‬ ‫مقارنة بالطرق التقميدية بالتطبيق عمى الخصائص العمرانية بشياخة‬ ‫حسن عامر القماش" بمدينة شبين الكوم"(الدراسة الميدانية وتحميل‬

‫البيانات) ‪2017‬م‪.‬‬

‫كتب لممؤلف‬ ‫‪ - 1‬الرسم والتحميل ببرنامج )‪ ( (Arc GIS Desktop "10.3" Manual‬الجزء األول)؛ ‪2017‬م‪.‬‬ ‫‪ - 2‬الرسم والتحميل ببرنامج )‪ ( (Arc GIS Desktop "10.3" Manual‬الجزء اليانى)؛ ‪2017‬م‪.‬‬ ‫‪ - 3‬استخدام تقنية نظم المعمومات الجغرافية واليواتف الذكية فى الدراسة الميدانية ‪Cloud Manual & GIS‬‬ ‫‪ 2017Mobile Data Collection Manual‬م‬ ‫‪ - 4‬تحميل الصورة الفضائية ببرنامج )"‪ (ENVI Classic 5" Manual‬الجزء األول‪2017 ،‬م‪.‬‬ ‫‪ - 5‬السمسمة األولى ‪ Arc Tool box‬صندوق أدوات التحميل المكانى ‪ Spatial Analyst Tools‬الجزء األول؛‬ ‫‪2017‬م‪.‬‬ ‫‪ - 6‬دليل استخدام ‪2018 / 2017 ARCGIS PRO‬م‪.‬‬ ‫‪ - 7‬المرئيات الفضائية حكاية نيضة عممية حديية ‪ 2018‬م‪.‬‬ ‫‪ - 8‬تحميل الشبكات فى نظم المعمومات الجغرافية بالتطبيق ببرنامج ‪Arc GIS‬إصدار ‪10.5‬؛ ‪. 2018‬‬

‫هذه الكتب متوفرة عمى شبكة اإلنترنت (الصفحة الرسمية لمدكتورة رشا نوفل)‬ ‫د‪ /‬رشا نوفل @ ‪Dr.RashaNofal‬‬

‫=‪https://www.facebook.com/pg/Dr.RashaNofal/videos/?ref‬‬

‫‪#page_internal.‬‬

‫انفهارس‬ ‫فهزس املىضىػاث‬ ‫املىضىع‬

‫رقم‬ ‫انصفحت‬

‫اآلية القرأنية‪.‬‬

‫أ‬

‫إىداء‪.‬‬

‫ب‬

‫نبذة عن المؤلف‪.‬‬

‫ج‬

‫الفهارس‬

‫و‬

‫فيرس الموضوعات‪.‬‬ ‫فيرس األشكال‪.‬‬ ‫تقديم‪.‬‬

‫س‬

‫فصم متهيدي‪:‬‬

‫‪0‬‬

‫ماىية االستشعار عن بعد‪:‬‬

‫‪1‬‬

‫االستشعار عن بعد النشط والسمبى‬

‫‪1‬‬

‫أجيزة االستشعار "المستشعرات"‬

‫‪4‬‬

‫المستشعرات السالبة "‪" Passive sensor‬‬ ‫المستشعرات النشطة ‪Active sensors:‬‬

‫‪5‬‬

‫‪10‬‬

‫منتجات تقنيات االستشعار عن بعد ‪:‬‬

‫‪14‬‬

‫انفصم األول ‪ :‬نظزة ػامت ػن انهيدار‪:‬‬

‫‪19‬‬

‫مقدمة‪.‬‬

‫‪20‬‬

‫عن الميدار‪.‬‬

‫‪22‬‬

‫المبادئ األساسية والتقنيات ‪.‬‬

‫‪23‬‬

‫تعريف ليدار‪.‬‬ ‫مبدأ عمل الميدار‪.‬‬

‫‪26‬‬ ‫‪32‬‬

‫تاريخ الميدار‪.‬‬

‫‪37‬‬

‫تعاريف ومصطمحات ىامة‪.‬‬

‫‪39‬‬

‫انفصم انثانً ‪ :‬أساسياث انهيدار وآنيت انؼمم ‪:‬‬

‫‪44‬‬

‫مقدمة‪.‬‬

‫‪45‬‬

‫مكونات نظام الميدار‪:‬‬

‫‪45‬‬

‫أنواع أنظمة الميدار‪:‬‬

‫‪48‬‬

‫المسح الميزرى األرضى(‪.)Terrestrial Lidar‬‬

‫‪48‬‬

‫المسح الميدارى المحمول جوى‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫منصات ليدار ‪ Lidar‬الطبوورافية المحمولة جواًا‪.‬‬

‫‪51‬‬

‫خصائص الميدار‪.‬‬

‫‪52‬‬

‫آلية عمل الميدار ‪.‬‬

‫‪57‬‬

‫تشغيل الميدار‪.‬‬

‫‪59‬‬

‫آليات المسح الضوئي واألنماط األرضية‪.‬‬

‫‪61‬‬

‫تفاعل ليدار مع ظاىرات سطح االرض ‪.‬‬

‫‪68‬‬

‫انعكاسية الميدار‪. Reflectivity‬‬

‫‪71‬‬

‫مصادر األخطاء فى نظام الميدار‪.‬‬

‫‪73‬‬

‫انفصم انثانث‪:‬حتهيم ومؼاجلت بياناث نيدار‪:‬‬

‫‪78‬‬

‫مقدمة‪.‬‬

‫‪79‬‬

‫أنواع بيانات الميدار‪.‬‬

‫‪80‬‬

‫النقاط ‪.Points‬‬

‫‪80‬‬

‫نماذج االرتفاع الرقمية)‪. (DEMs‬‬

‫‪82‬‬

‫‪.Hillshade‬‬

‫‪84‬‬

‫‪. Drape‬‬

‫‪84‬‬

‫‪.Contours‬‬

‫‪85‬‬

‫دقة بيانات الميدار‪.‬‬

‫‪85‬‬

‫الدقة الرأسية ‪.Vertical Accuracy‬‬

‫‪86‬‬

‫‪Horizontal Resolution‬الدقة األفقية‪.‬‬

‫‪87‬‬

‫‪ Temporal Resolution‬الدقة الزمنية‪.‬‬

‫‪90‬‬

‫تقنيات تقييم الدقة ‪.‬‬

‫‪91‬‬

‫الحصول عمى بيانات اليدار‪.‬‬

‫‪93‬‬

‫البيانات الوصفية‪.‬‬

‫‪96‬‬

‫تخصيص البيانات والمواصفات‪.‬‬

‫‪97‬‬

‫سمات البيانات ‪.Data Attributes‬‬

‫‪97‬‬

‫‪ Return Numbers‬أرقام العودة‪.‬‬

‫‪100‬‬

‫التصنيف ‪.Classification‬‬

‫‪102‬‬

‫‪. Break lines‬‬

‫‪104‬‬

‫دقة المواصفات واالختبارات‪.‬‬

‫‪107‬‬

‫مراجعة نوعية بيانات الليدار‪.‬‬

‫‪110‬‬

‫م واصفات سمة البيانات في ‪.NOAA‬‬

‫‪112‬‬

‫معالجة بيانات الميدار‪.‬‬

‫‪116‬‬

‫تنسيق بيانات ليدار‪.‬‬

‫‪117‬‬

‫برامج معالجة بيانات الميدار‪.‬‬

‫‪118‬‬

‫خطوات المعالجة المعتادة لليدار‪.‬‬

‫‪118‬‬

‫أوال ‪ :‬استيراد النقاط ‪.‬‬

‫‪118‬‬

‫يانياُا‪ :‬إنشاء نموذج ‪. TIN‬‬

‫‪118‬‬

‫يالياًا‪ :‬إنشاء نموذج ‪raster‬‬

‫النموذج النقطي " ‪." Hillshades‬‬

‫‪120‬‬ ‫‪123‬‬

‫الكنتور‪. Contours:‬‬

‫‪123‬‬

‫‪ : Filtering‬فمترة البيانات " التصفية"‪.‬‬

‫‪124‬‬

‫التحميل الموجي الكامل ‪.‬‬

‫‪125‬‬

‫انفصم انزابغ ‪ :‬تطبيقاث انهيدار‪:‬‬

‫‪126‬‬

‫مقدمة‪.‬‬

‫‪127‬‬

‫تطبيقات الميدار فى الدراسات البيئية‪:‬‬

‫‪129‬‬

‫تطبيقات الميدار فى دراسة األخطار والكوارث‪:‬‬

‫‪136‬‬

‫دراسات الغابات واألشجار ‪:‬‬

‫‪138‬‬

‫تطبيقات الميدار فى الزراعة‪:‬‬

‫‪140‬‬

‫استخدامات الميدار فى عمم األيار‬

‫‪142‬‬

‫تطبيقات ليدار الساحمية‪:‬‬

‫‪144‬‬

‫استخدامات ليدار فى التعدين‪:‬‬

‫‪148‬‬

‫التطبيقات العسكرية واالمنية‪:‬‬

‫‪149‬‬

‫تطبيقات الميدار فى تخطيط المناطق الحضرية والسياحية‪:‬‬

‫‪150‬‬

‫تطبيقات اخرى‪.‬‬

‫‪154‬‬

‫انفصم اخلامس‪ :‬مؼاجلت بياناث انهيدار بربنامح‬

‫‪158‬‬

‫‪ENVI LIDAR 5.3‬‬ ‫مقدمة‪.‬‬

‫‪159‬‬

‫فتح وتشغيل البرنامج ‪.‬‬

‫‪159‬‬

‫بدء مشروع جديد‪.‬‬

‫‪160‬‬

‫بدء مشروع من مشروع موجود‪.‬‬

‫‪165‬‬

‫عرض معمومات المشروع‪.‬‬

‫‪168‬‬

‫نافذة ‪.Layer Manager‬‬

‫‪174‬‬

‫‪.Navigate Window‬‬

‫‪178‬‬

‫‪. Operations Log‬‬

‫‪179‬‬

‫‪.Cross Section Window‬‬

‫‪181‬‬

‫‪.ENVI LiDAR 3D Viewer Window‬‬

‫‪182‬‬

‫استكشاف بيانات الميدار‪.‬‬

‫‪187‬‬

‫عرض ‪. Point Features‬‬

‫‪189‬‬

‫اع ‪.‬‬ ‫التطبيق عمى لوحة ألوان االرتف‬

‫‪191‬‬

‫تحميل ‪. Viewshed‬‬

‫‪198‬‬

‫‪. Annotate the View‬‬

‫‪203‬‬

‫‪ :Filter Points by Height‬تصفية النقاط حسب االرتفاع‪.‬‬

‫‪206‬‬

‫عرض معمومات المشروع‪.‬‬

‫‪209‬‬

‫‪ : import reference‬استخراج المرجع لمبيانات‪.‬‬

‫‪210‬‬

‫‪ : Process Data‬معالجة بيانات الميدار‪.‬‬

‫‪211‬‬

‫خريطة الكيافة‪.‬‬

‫‪216‬‬

‫عرض المقطع العرضى‪.‬‬

‫‪221‬‬

‫‪.ENVI LiDAR 3D Viewer‬‬

‫‪224‬‬

‫انفصم انسادس مؼاجلت بياناث انهيدار‬

‫‪225‬‬

‫بربنامح ‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪ Lidar Data‬و‪Arc GIS‬‬ ‫إنشاء ‪ LAS Dataset‬و استكشاف بيانات الميدار ببرنامج‬

‫‪226‬‬ ‫‪246‬‬

‫‪.Arc GIS‬‬ ‫إنشاء ‪. LAS Dataset‬‬

‫‪247‬‬

‫‪. Filters‬‬

‫‪266‬‬

‫‪.LAS Dataset 3D Viwe‬‬

‫‪267‬‬

‫إنشاء مقاطع تضاريسية‪.‬‬

‫‪267‬‬

‫شريط أدوات ‪.3D Anlyst‬‬

‫‪269‬‬

‫إنشاء نماذج اإلرتفاعات الرقمية من بيانات الميدار‪.‬‬

‫‪270‬‬

‫أوالًا ‪ :‬نموذج التضاريس الرقمى (‪.)DEM‬‬

‫‪270‬‬

‫يانياًا نموذج السطح الرقمى ‪.DSM‬‬

‫يالياًا إنتاج نموذج إرتفاع ( ‪. )DHM‬‬

‫‪273‬‬ ‫‪274‬‬

‫فهزس األشكال‬ ‫انشكم‬

‫رقم‬ ‫انصفحت‬

‫شكل (‪ ) 1‬أنواع أجيزة االستشعار عن بعد‪.‬‬

‫‪2‬‬

‫شكل (‪ ) 2‬مكونات االستشعار عن بعد ‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫شكل رقم (‪ )3‬أجيزة االستشعار عن بعد‪.‬‬

‫‪5‬‬

‫شكل رقم (‪ ) 4‬صورة فيديو تمايمية ممونة زائفة‬

‫‪6‬‬

‫شكل رقم (‪) 5‬الندسات‪ TM‬األلوان المركبة ( ‪( 457 = RGB‬‬

‫‪7‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )6‬التصوير الطيفى‪.‬‬

‫‪8‬‬

‫شكل (‪ )7‬صورة ح اررية‬

‫‪9‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )8‬التصوير الحرارى‪.‬‬

‫‪9‬‬

‫شكل (‪ )9‬صورة بالماسح الضوئى الميزرى توضح تضاريس المنطقة‪.‬‬

‫‪11‬‬

‫شكل ( ‪ )10‬صورة رادارية توضح عمر الدلتا فى كاليمانتان ‪ ،‬اندونيسيا‬

‫‪12‬‬

‫شكل رقم (‪ ) 11‬ترقيم القيم ‪.‬‬

‫‪14‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )12‬حجم البكسل وأيره عمى تفاصيل الصورة‬

‫‪15‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )13‬الدقة المكانية لممرئية الفضائية " البكسل"‬

‫‪17‬‬

‫شكل (‪)14‬الدقة المكانية النقطية لبيانات الميدار‪.‬‬

‫‪18‬‬

‫شكل (‪ )15‬رسم تخطيطي لمسح ليدار في اليواء ينفذ مسح الخطوط ‪.‬‬

‫‪22‬‬

‫شكل (‪ )16‬التخطيط األساسي لجمع البيانات من الطائرات ‪.‬‬

‫‪24‬‬

‫شكل رقم (‪ )17‬عمل الميدار ‪.‬‬

‫‪25‬‬

‫شكل رقم (‪ )18‬عوائد متعددة من نبض واحد‬

‫‪27‬‬

‫شكل ( ‪ )19‬يوضح شكل الميدار‪.‬‬

‫‪28‬‬

‫شكل رقم (‪ )20‬نقاط ‪ Lidar‬والمنتجات السطحية‪.‬‬

‫‪30‬‬

‫شكل رقم (‪ )21‬مكونات نظام الميدار‪.‬‬

‫‪46‬‬

‫شكل (‪ )22‬الماسح الضوئى أحد مكونات نظام الميدار‪.‬‬

‫‪47‬‬

‫شكل (‪ )23‬جياز ‪ GPS‬أحد مكونات الميدار‪.‬‬

‫‪47‬‬

‫شكل (‪ )24‬طرق قياس االتجاه الزاوى‪.‬‬

‫‪48‬‬

‫شكل (‪ )25‬جياز ليدار أرضى متحرك‪.‬‬

‫‪49‬‬

‫شكل (‪ )26‬نظام ليدار أرضى يابت ‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫شكل رقم (‪ ) 27‬ليدار محمول جوا ( طبوورافي)‪.‬‬

‫‪51‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )28‬ليدار محمول جوا (باييمترية)‬

‫‪51‬‬

‫شكل (‪ )29‬سحابة نقاط الميدار‬

‫‪53‬‬

‫شكل (‪ )30‬تطبيق ليزر مستمر الموجة‬

‫‪55‬‬

‫شكل (‪ )31‬طريقة عمل الميدار‪.‬‬

‫‪61‬‬

‫شكل (‪ )32‬ميال لمرآة وآليات المسح ‪.‬‬

‫‪62‬‬

‫شكل (‪ )33‬قطر شعاع الميزر األرضى‪.‬‬

‫‪63‬‬

‫شكل (‪ )34‬يوضح توازن الطاقة فى نظام ليدار‪.‬‬

‫‪64‬‬

‫شكل (‪ )35‬إرسال النبضات من الميدار‪.‬‬

‫‪65‬‬

‫شكل(‪ )36‬عالقة النبضات بإرتفاع ‪ PRF‬فى نظام ‪.LAS‬‬

‫‪66‬‬

‫شكل رقم (‪ )37‬ترددات إشارة الميزر‪.‬‬

‫‪67‬‬

‫شكل(‪ )38‬تفاعل النبضات مع الظاىرات عمى سطح األرض‪.‬‬

‫‪68‬‬

‫شكل (‪ )39‬طريقة عرض النبضات‪.‬‬

‫‪68‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )40‬إنعكاس النبضات مع األسطح المسطحة‪.‬‬

‫‪69‬‬

‫شكل رقم (‪ )41‬إنعكاس النبضات من األسطح وير المنتظمة القريبة‪.‬‬

‫‪69‬‬

‫شكل رقم (‪ )42‬العالقة بين النطاق المقاس بإنحدار السطح‬

‫‪70‬‬

‫شكل (‪ )43‬تفاعل الميدار مع الظاىرات الموجودة عمى سطح االرض‪.‬‬

‫‪70‬‬

‫شكل (‪ )44‬العالقة بين المسح وزاوية المسح وطبيعة المواد‪.‬‬

‫‪71‬‬

‫شكل رقم (‪ )45‬األخطاء اليندسية فى نظام الميدار‪.‬‬

‫‪73‬‬

‫شكل (‪ )46‬إنشاء مجموعة بيانات سمس عن طريق تصحيح ألخطاء‬

‫‪77‬‬

‫شكل (‪ )47‬شرائط مستقمة مع نقاط التعادل وشرائط تحولت إلى مرجع‬

‫‪77‬‬

‫منيجية بالشرائط‪.‬‬

‫النظام‬ ‫شكل (‪ )48‬يوضح نقاط ‪ Lidar‬الممونة لتمييل سمات مختمفة من‬

‫‪81‬‬

‫شكل(‪ )49‬يوضح تمييالت شكل السطح‬

‫‪82‬‬

‫شكل (‪ DEMS )50‬تم إنشاؤىا من األرض العارية‪ .‬الحظ االختالفات‬

‫‪83‬‬

‫شكل (‪ )51‬ةميال لصورة جوية مسحوبة عمى التضاريس المولدة في‬

‫‪84‬‬

‫شكل (‪ )52‬سحابة نقطة ‪ Lidar‬تظير قمم األشجار (النقاط الصفراء)‬

‫‪87‬‬

‫البيانات‪.‬‬

‫الطفيفة بين اينين من‪DEMS‬‬

‫ليدار‬

‫وسطح األرض (النقاط األرجواني والكيبان الرممية أسفل األشجار)‬

‫شكل(‪ )53‬يوضح تسمسل الصور التي تبين مقطعا يستخدم الستخراج قيم ‪89‬‬ ‫االرتفاع من يالث ‪ DEMS‬مع دقة مختمفة‬

‫شكل (‪)54‬االختالفات في الدقة والدقة الرأسية بين مجموعات البيانات‬

‫‪89‬‬

‫جدا (‪ 5‬أيام) في‬ ‫شكل (‪ )55‬ساعدت البيانات ذات الدقة الزمنية العالية ًا‬ ‫إبراز التغيير ذي الصمة بالحدث (‪.)USGS‬‬

‫‪90‬‬

‫شكل (‪ )56‬بعض مصادر الحصول عمى الميدار ‪.‬‬

‫‪94‬‬

‫شكل (‪ )57‬بيانات الميدار عمى ‪U.S. Interagency Elevation‬‬

‫‪95‬‬

‫شكل (‪ )58‬واجية بيانات ليدار عمى ‪NOAA‬‬

‫‪96‬‬

‫( شكل ‪ )59‬كل عوائد ‪DEM‬‬

‫‪101‬‬

‫( شكل ‪ )60‬مفرد (‪ 1‬من ‪ )1‬وآخر عائدات (‪ 2‬من ‪ 3 ، 2‬من ‪)3‬‬

‫‪101‬‬

‫‪NED‬و‪Lidar‬‬

‫‪Inventory‬‬

‫شكل رقم (‪ )61‬العائد االخير ‪DEM‬‬ ‫شكل (‪ )62‬فقط النقاط التي كانت في آخر نقطتين أو أكير‬

‫‪101‬‬ ‫‪101‬‬

‫شكل رقم (‪ )63‬صور توضح الفروق في توزيع النقاط المصنفة كماء‬

‫‪103‬‬

‫شكل (‪ )64‬نقاط ليدار مع اينين من مخططات التصنيف المختمفة‬

‫‪104‬‬

‫شكل (‪ )65‬أخطاء ‪ Lidar‬في نقاط التحكم األرضية مع نقاط مرتبة‬

‫‪108‬‬

‫شكل (‪)66‬عدم تطابق ‪ Flightline‬بشكل واضح كميزات خطية في رسم‬

‫‪111‬‬

‫حسب الخطأ‪.‬‬ ‫ممون‪.‬‬

‫شكل (‪ )67‬صفوف الذرة واضحة كتالل متوازية ‪.‬‬

‫‪111‬‬

‫شكل (‪ )68‬مشكمة التنسيق " نقاط العارية فقط في الممف"‪.‬‬

‫‪111‬‬

‫شكل (‪)69‬خطأ في تصنيف الطريق الترابي (أسفل الوسط في التقاطع)‬

‫‪112‬‬

‫شكل (‪" )70‬يقوب" البيانات (أحمر = ال توجد نقاط) في البيانات ‪.‬‬

‫‪112‬‬

‫شكل (‪ )71‬أحجام الشبكة المختمفة مع الحد األدنى من القيم‪.‬‬

‫‪115‬‬

‫شكل (‪ )72‬نموذج ‪TIN‬‬

‫‪119‬‬

‫شكل (‪ )73‬بعض أشكال نوذج ‪ TIN‬المنشىء عمى حسب العوائد‪.‬‬

‫‪120‬‬

‫شكل (‪ )74‬إنشاء ‪ DEM‬من ‪ TIN‬وكيافة بيانات الميدار ‪.‬‬

‫‪121‬‬

‫شكل (‪ )75‬إنشاء ‪.Raster model DSM‬‬

‫‪122‬‬

‫شكل (‪ hillshade )76‬من بيانات الميدار‬

‫‪123‬‬

‫شكل (‪ )77‬فمترة بيانات الميدار ‪.‬‬

‫‪124‬‬

‫شكل (‪ )78‬نتائج فمترة بيانات ليدار‪.‬‬

‫‪125‬‬

‫شكل (‪ )79‬التحميل الموجى الكامل‪.‬‬

‫‪126‬‬

‫شكل(‪ )80‬يوضح نموذج رقمنة الطول الموجي الكامل " ممف تعريف‬

‫‪126‬‬

‫شكل ( ‪ )81‬تطبيق الميدار لحماية الشواطىء من القمامة‪.‬‬

‫‪131‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )82‬معمومات مظمة الشجرة ‪.‬‬

‫‪139‬‬

‫شكل (‪ )83‬تغيرات وىجرة السواحل بمرور الوقت‪.‬‬

‫‪145‬‬

‫شكل (‪ )84‬نقاط ليدوجرافية طبوورافية (عالية الكيافة) وباييمترية‬

‫‪146‬‬

‫شكل (‪ ) 85‬الدراسات الساحمية التي أجرتيا ىيئة المسح الجيولوجي‬

‫‪147‬‬

‫عبر الجسم المائي (المون األزرق ىو الماء ‪ ،‬المون البني أرض)‪.‬‬

‫لشجرة"‪.‬‬

‫(منخفضة الكيافة) معروضة عمى صورة جوية‪.‬‬ ‫األمريكية في جزيرة دوفين قبل إعصار كاترينا وبعده ‪2005‬‬

‫ديم‬ ‫ــتـق ـ‬ ‫بسم هللا والحمد هلل والصالة والسالم عمى أشرف الخمق سيدنا ونبينا دمحم ملسو هيلع هللا ىلص ؛ أما بعد جاء ىذا الكتاب‬ ‫لما لمستو من أىمية لتقنيات الميدار والمسح الميزرى وما تقدمو من كم ىائل من البيانات ؛ وعمى الروم‬ ‫من ذلك لم تحظى اىتمام الباحيين ؛ لذا كان ال بد من إلقاء الضوء عمى ىذه التقنية الحديية ليزداد‬ ‫استخداماتيا ويتضخم قدر االستفادة من ما تقدمو وما توفره من بيانات ‪.‬‬ ‫حيث جاء الكتاب فى ستة فصول يسبقيما فصل تمييدى عن االستشعار عن بعد وأنواع األجيزة‬ ‫المستخدمة ؛ ويتناول الفصل األول نظرة عامة عن الميدار وتعريفو وتاريخو ووضح الفصل اليانى‬ ‫أساسيات الميدار حيث تناول ىذا الفصل أنواع الميدار وخصائصو وكيفية وآلية العمل بو ليأتى الفصل‬ ‫اليالث ويعرض بيانات الميدار من حيث نوعيا وتنسيقاتيا المختمفة وحجميا وطرق معالجتيا ؛ وجاء‬ ‫الفصل الرابع ليمقى الضوء عمى التطبيقات التى قد تستخدم بيانات الميدار عمى سبيل الميال ال الحصر‬ ‫؛ بينما وضح الفصل الخامس طريقة التعامل مع بيانات الميدار ومعالجتيا ببرنامج ‪ ENVI‬وتم التطبيق‬ ‫عمى ‪ ENVI LIDAR 5.3‬بينما استعرض الفصل السادس واألخير معالجة بيانات الميدار ببرنامج ‪Arc‬‬ ‫‪ GIS‬بالتطبيق عمى اإلصدار ‪.10.5‬‬ ‫وفى النياية ىذا الكتاب ما ىو إال عرض لممبادئ العامة لميدار وكيفية التعامل مع بياناتو ومعالجتيا‬ ‫بالبرامج المخصصة لذلك لفتح المجال لدى الباحيين والدارسين من ناحية والييئات الحكومية من ناحية‬ ‫أخرى إلى تطويع منتجات الميدار وبياناتو حسب احتياجاتيم‪.‬‬ ‫وهللا الموفق‬

‫د‪ /‬رشا نوفل‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫فصل متهيدي‬

‫‪-0-‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫ماهيت االستشعار عن بعد‪:‬‬ ‫عرف االستشعار عن بعد بأنو تقنية الحصول عمى معمومات حول المواد‬ ‫ُي َّ‬ ‫الموجودة عمى سطح األرض ؛ من خالل تحميل البيانات التي يتم جمعيا‬ ‫بواسطة أدوات لم تكن عمى اتصال مباشر معيا؛ أى أنيا عبارة عن لقطة‬

‫لسطح األرض ؛ لذلك فإن المصطمح مخصص لمراقبة األرض عن طريق‬ ‫األدوات الموضوعة عمى متن الطائرات أو السواتل الفضائية‪.‬‬ ‫وباختصار يمكن تعريف العلم على انه ىو العمم المعنى بالحصول عمى‬ ‫بيانات ومعمومات عن سطح األرض‪ ،‬بما عميو من ظواىر طبيعية وبشرية‪،‬‬ ‫باستخدام أجيزة تصوير خاصة ال تالمس الظاىرة مباشرة‪ ،‬بل تعتمد عمى‬

‫التقاط موجات الطاقة الكيرومغناطيسية المنعكسة أو المنبعثة من الظواىر‬ ‫المختمفة‪.‬‬

‫االستشعار عن بعد النشط والسلبى‪:‬‬ ‫نظم االستشعار عن بعد التي تقوم عمى قياس الطاقة المتوفرة بشكل طبيعي‬

‫ىي ما تسمى بأجهزة االستشعار السلبي‬

‫‪ .‬يمكن أن أجيزة االستشعار‬

‫السمبية تستخدم فقط لمكشف عن الطاقة عندما تكون طبيعية ‪ ،‬وىذا ال‬

‫يمكن أن يحدث إال خالل الوقت الذى تكون فيو الشمس مضيئة‪ .‬حيث ال‬ ‫تنعكس الطاقة المتاحة من الشمس ليال‪ .‬والطاقة المنبعثة بشكل طبيعي (مثل‬

‫األشعة تحت الحمراء الح اررية) يمكن اكتشافيا ليال أو نيا ار ‪ ،‬طالما أن كمية‬ ‫الطاقة كبيرة بما فيو الكفاية ليتم تسجيميا‪.‬‬

‫‪-1-‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫من ناحية أخرى ‪ ،‬توفر‬

‫أجهزة االستشعار النشطة الخاصة بيا مصدر‬

‫الطاقة لإلضاءة حيث ينبعث اإلشعاع من جياز االستشعار الموجو نحو‬

‫اليدف المراد تصويره‪ .‬لذلك من مزايا ألجيزة االستشعار النشطة القدرة عمى‬

‫الحصول عمى القياسات في أي وقت ‪ ،‬بغض النظر عن الوقت من اليوم أو‬

‫الموسم‪ .‬يمكن ألجيزة االستشعار النشطة تستخدم لفحص األطوال الموجية‬ ‫غير الكافية المقدمة من الشمس ‪ ،‬مثل الموجات الدقيقة ‪ .،‬ومع ذلك ‪،‬‬ ‫تحتاج النظام النشط‬

‫ألنظمة توليد كمية كبيرة إلى حد ما من الطاقة إللقاء الضوء عمى األىداف‬

‫بشكل كاف‪ .‬ومن أمثمة أجيزة االستشعار النشط ىي الميزر ‪.‬‬

‫ا‬ ‫شكل (‪ ) 1‬أنواع أجيزة االستشعار عن بعد‪.‬‬

‫‪-2-‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫وفى البداية ال بد من العلم أن هناك سبعة مكونات أساسية لالستشعار عن‬ ‫بعد وهى‪:‬‬ ‫‪ - 1‬يعتبر مصدر الطاقة أو اإلضاءة ىو الشرط األول لالستشعار عن‬ ‫بعد بحيث يجب أن يكون ىناك مصدر لمطاقة ينير و يوفر الطاقة‬

‫الكيرومغناطيسية لميدف المراد تصويره ( والذى يمثل ‪ )A‬فى الشكل التالى‪.‬‬ ‫‪ - 2‬يأتى اإلشعاع المنبعث من الغالف الجوي (‪ )B‬والمتمثل فى الطاقة‬

‫المنتقمة من مصدرىا إلى اليدف ؛ وتنتقل مرة أخرى من اليدف إلى‬

‫المستشعر‪.‬‬

‫شكل (‪ ) 2‬مكونات االستشعار عن بعد ‪.‬‬ ‫‪ - 3‬التفاعل مع اليدف (‪ )C‬؛ بمجرد أن الطاقة تشق طريقيا إلى اليدف‬

‫من خالل الجو ‪ ،‬يتفاعل مع اليدف اعتمادا عمى خصائص كل من اليدف‬ ‫واإلشعاع المنبعث‪.‬‬ ‫‪-3-‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫‪- 4‬‬

‫تسجيل الطاقة بواسطة المستشعر (‪ )D‬؛ بعد أن تكون الطاقة مبعثرة‬

‫من قبل ‪ ،‬أو المنبعثة من اليدف ‪ ،‬نحن بحاجة إلى جياز استشعار (بعيد ‪-‬‬

‫ليس عمى اتصال مع اليدف) لجمع وتسجيل اإلشعاع الكيرومغناطيسي‪.‬‬ ‫‪ .5‬اإلرسال واالستقبال والتجييز (‬

‫‪ )E‬؛ وىو الطاقة المسجمة بواسطة‬

‫المستشعر يتم إرساليا ‪ ،‬في كثير من األحيان في شكل إلكتروني ‪ ،‬إلى‬

‫محطة استقبال ومعالجة حيث‬

‫رقمية)‪.‬‬

‫معالجة البيانات في صورة (ورقية و ‪ /‬أو‬

‫‪ .6‬التفسير والتحميل ( ‪ )F‬؛ يتم تفسير الصورة المجيزة ‪ ،‬بصريا و ‪ /‬أو رقمياً‬ ‫أو إلكترونياً ‪ ،‬الستخراج المعمومات حول اليدف‪.‬‬

‫‪ .7‬التطبيق ( ‪ )G‬؛يتحقق العنصر النيائي لعممية االستشعار عن بعد من‬ ‫خالل تطبيق المعمومات التي تمكنا من استخراجيا من الصور حول اليدف‬

‫لفيمو بشكل أفضل ‪ ،‬أو الكشف عن بعض المعمومات الجديدة ‪ ،‬أو المساعدة‬

‫في حل مشكمة معينة‪.‬‬

‫أجهسة االستشعار "املستشعراث"‬ ‫يتم إجراء قياسات الطاقة الكيرومغناطيسية عن طريق أجيزة االستشعار التي‬ ‫تعمق عمى منصة ثابتة أو متحركة‪ .‬وىناك أنواع مختمفة من أجيزة االستشعار‬ ‫الطائرات والسواتل تستخدم عادة لحمل واحد أو‬ ‫وضعت لتطبيقات مختمفة ؛ ف‬

‫أكثر من أجيزة االستشعار‪.‬‬

‫‪-4-‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫شكل رقم (‪ )3‬أجهزة االستشعار عن بعد‪.‬‬

‫السالبت‪" Passive sensor‬‬ ‫"‬ ‫املستشعراث‬ ‫أطياف‬

‫أشعة‬

‫جاما‬

‫‪spectrometer‬‬

‫‪Gamma-ray‬‬

‫‪:‬‬

‫يقيس مطياف أشعة جاما اما األشعة المنبعثة من التربة العميا أو طبقات‬

‫الصخور؛ لذلك فتزداد استخداماتيا في التنقيب عن المعادن‪ .‬تحتوي أشعة‬ ‫جدا (مساء) بسبب امتصاص كبير ليذه‬ ‫جاما عمى طول موجي قصير ً‬ ‫الموجات من خالل طبقات الجو؛ ىذا النوع من الطاقة يمكن أن يقاس فقط‬ ‫عمى بعد بضع مئات من األمتار فوق سطح األرض‪.‬‬

‫كامي ار جوية‪:‬‬ ‫حيث يتوفر نظام الكامي ار (العدسة والفيمم) في الطائرات من أجل التصوير‬

‫الجوي وتطبق أيضا سواتل تدور في مدارات منخفضة وميام مكوك الفضاء‬ ‫‪-5-‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫التابع لناسا فباإلضافة إلى تقنيات الكامي ار التقميدية تمﻜنﺖ أنﻮاع الفيمﻢ‬

‫المستخﺪمة في الﻜاميﺮا مﻦ الطاقة المغناطيسية في نطاق بين ‪ 400‬نانومتر‬ ‫و ‪ 900‬نانومتر لتسجيميا‪.‬‬ ‫كامي ار فيديو‪:‬‬

‫أحيانا لتسجيل بيانات الصورة ؛معظم أجيزة‬ ‫تستخدم كاميرات الفيديو‬ ‫ً‬ ‫استشعار الفيديو ىي فقط حساسة لأللوان المرئية ‪ ،‬عمى الرغم من أن القميل‬ ‫منيا قادر عمى تسجيل جزء من األشعة تحت الحمراء من الطيف (الشكل‪)4‬‬

‫؛حتى وقت قريب كان الفيديو التماثمي فقط ىى المتاحة لكن الوضع اختمف‬

‫فحالياً أصبحت كاميرات الفيديو الرقمية متاحة بشكل متزايد ‪ ،‬بعض منيا‬ ‫يطبق في االستشعار عن بعد‪.‬‬

‫شكل رقم (‪ ) 4‬صورة فيديو تماثمية ممونة زائفة‬

‫الماسح الضوئي متعدد األطياف‪Multispectral scanner:‬‬ ‫الماسح الضوئي المتعدد األطياف ىو أداة تقيس بشكل أساسي االنعكاس من‬

‫ضوء الشمس في المجال البصري‪ .‬يقوم الماسح الضوئي بشكل‬ ‫بمسح سطح‬

‫األرض وبالتالي قياس الطاقة المنعكسة من المنطقة‬ ‫‪-6-‬‬

‫مباشر‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫المعروضة‪ .‬وفي نفس الوقت لمعديد من نطاقات الطول الموجي ‪ ،‬ومن ىنا‬

‫يكون االسم الماسح الضوئي ‪ multispec‬ويكون نطاق الطول الموجي ىو‬

‫فاصل من الطيف الكيرومغناطيسي‬

‫؛ ف التي تقاس ىى متوسط الطاقة‬

‫المنعكسة ؛ كما أن سبب قياس النطاقات الموجية المتميزة ىو أن كل نطاق‬

‫مرتبط بمفردات محددة لتمثيل سطح األرض‪ .‬عمى سبيل المثال ‪ ،‬خصائص‬ ‫االنعكاس للضوء "أزرق" يعطي معمومات عن تكوين المعادن‪ .‬خصائص‬

‫االنعكاس"ضوء األشعة تحت الحمراء" يخبرنا عن نوع وصحة الغطاء النباتي‬

‫والشكل التالى(‪ )5‬مثال عمى بيانات متعددة األطياف لمتطبيقات الجيولوجية‬

‫من أقمار الالندسات (‪.)TM‬‬

‫شكل رقم (‪) 5‬الندسات‪ TM‬األلوان المركبة ( ‪( 457 = RGB‬‬

‫التصوير الطيفي‪:‬‬ ‫يتشابو مبدأ التصوير الطيفى مع الماسح الضوئي متعدد األطياف ‪ ،‬باستثناء‬ ‫أن التصوير الطيفي القياس فيو ضيق جدا (‪ 10-5‬نانومتر) مما يؤدي إلى‬ ‫منحنى االنعكاس المستمر لكل بكسل تقريباً إال أنو فى حالة النطاقات‬ ‫المنحنيات الطيفية تعتمد اعتمادا عمى التركيب‬ ‫نسبيا ف‬ ‫الطيفية الواسعة ً‬ ‫‪-7-‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫الكيميائي لممادة ؛ وبالتالى ففى التصوير الطيفي يمكن استخدام بيانات‬ ‫الطيفية لتحديد التكوين المعدني لمسطح أو محتوى الكموروفيل في المياه‬ ‫السطحية (الشكل)‪.‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )6‬التصوير الطيفى‪.‬‬

‫الماسح اللرارر‪:‬‬ ‫تقوم الماسحات الح اررية بقياس البيانات الح اررية في حدود( ‪) 14-10‬‬ ‫ميكرومتر حيث ترتبط األطوال الموجية في ىذا النطاق مباشرة بدرجة ح اررة‬ ‫األجسام وتعتبر البيانات الخاصة بدرجات الح اررة السطحية والبرية وسطح‬ ‫البحر مفيدة لمغاية لمتنبؤ بالطقس‪ .‬وليذا السبب ‪ ،‬تشتمل معظم أنظمة‬ ‫االستشعار عن بعد المصممة لألرصاد الجوية عمى ماسح حراري‪ .‬كما يمكن‬ ‫استخدام الماسحات الضوئية لدراسة آثار الجفاف ("اإلجياد المائي") عمى‬ ‫المحاصيل الزراعية ‪ ،‬ومراقبة درجة ح اررة مياه التبريد المفصولة من محطات‬ ‫‪-8-‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫الطاقة الح اررية ومفيدة أيضاً لدراسة حرائق الفحم (الشكل‪)7‬؛ حيث تعبر‬ ‫المناطق الداكنة عن األسطح الباردة نسبياً بينما المناطق المضيئة ىى التى‬ ‫تمثل المناطق الدافئة نسبياً ‪.‬‬ ‫مناطك احتراق‬ ‫الفحم‬

‫مترو االنفاق‬

‫بحيرة‬

‫شكل (‪ )7‬صورة ح اررية‬

‫تستخدم أجيزة االستشعار الح اررية أجيزة الكشف عن الصور الحساسة‬

‫المباشرة عن طريق اتصال الفوتونات عمى سطحيا ‪ ،‬لمكشف عن اإلشعاع‬

‫الحراري المنبعث‪ .‬و يتم تبريده إلى درجات ح اررة قريبة من الصفر المطمق‬ ‫من أجل الحد من االنبعاثات الح اررية الخاصة بيم‪.‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )8‬التصوير الحرارى‪.‬‬ ‫‪-9-‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫الراديومتر ‪Radiometer:‬‬ ‫مقياس كثافة الطاقة اإلشعاعية حيث تنبعث طاقة‬

‫‪ EM‬ذات األطوال‬

‫الموجية الطويمة جدا ( ‪ 100-1‬سم) من التربة وعمى سطح األرض أو‬ ‫أسفمو‪ .‬عمق ىذه الطاقة يعتمد عمى الخصائص ‪ ،‬مثل محتوى الماء ‪ ،‬من‬ ‫المواد العالقة ؛ تستخدم أجيزة قياس اإلشعاع لمكشف عن ىذه الطاقة‬ ‫؛ويمكن استخدام البيانات الناتجة في التنقيب عن المعادن ورسم خرائط التربة‬ ‫وتقدير رطوبة التربة ‪.‬‬ ‫‪Active sensors‬‬ ‫املستشعراث النشطت ‪:‬‬ ‫الماسح الضوئي بالليزر‪:‬‬ ‫يتم تثبيت الماسحات الضوئية باليزر عمى الطائرات ويتم استخدام شعاع‬

‫الميزر (ضوء األشعة تحت الحمراء) لقياس المسافة من الطائرة إلى النقاط‬ ‫الموجودة عمى األرض ؛ ثم يتم الجمع بين قياس المسافة مع المعمومات‬

‫الدقيقة عن الطائرة‪.‬‬ ‫ليزر‬

‫‪:Fluor‬‬

‫‪sensor‬‬

‫حيث تنبعث الطاقة من األىداف و يضيء جياز ‪ fluorosensors‬الميزري‬

‫اليدف مع طول موجي معين من اإلشعاع‬ ‫موجات متعددة من‬

‫اإلشعاع الفموري‪ .‬وقد‬

‫حيث يكون قادر عمى كشف‬ ‫استخدمت ىذه التكنولوجيا‬

‫لتطبيقات المحيطات ‪ ،‬مثل رسم خرائط الكموروفيل ‪ ،‬وكشف المموثات ‪،‬‬

‫البقع النفطية‪.‬‬

‫‪- 10 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫يستخدم ىذا الماسح فى لرسم الخرائط الطبوغرافية باالعتماد عمى نماذج‬

‫(‪( )DTM‬الشكل‪ )9‬كما يستخدم المسح بالميزر بشكل متزايد ألغراض أخرى‬ ‫‪،‬مثل إنتاج نماذج ثالثية األبعاد مفصمة لمباني المدينة ولقياس ارتفاع‬

‫األشجار في الغابات‪.‬‬

‫شكل (‪ )9‬صورة بالماسح الضوئى الميزرى توضح تضاريس المنطقة‪.‬‬

‫التصوير بالرادار‪:‬‬ ‫‪ RADAR‬إختصارلـ ‪ RAdio Detection And Ranging‬وتعتبر نظم‬ ‫‪ RADAR‬من أجيزة االستشعار النشط التي توفر مصدر خاص من الطاقة‬ ‫الكيرومغناطيسية‪.‬‬

‫أجيزة استشعار الرادار سواء المحمولة جوا أوفي الفضاء‬

‫تعمل حيث‬

‫ينبعث إشعاع الميكروويف في سمسمة من النبضات من اليوائي ‪ ،‬وتبحث‬

‫بشكل غير مباشر عمى السطح عمودي عمى اتجاه الحركة ؛ فعندما تصل‬

‫الطاقة إلى اليدف تنعكس بعض الطاقة مرة أخرى نحو جياز االستشعار‬ ‫ومن ىذا الميكروويف يتم الكشف عن اإلشعاع وقياسو وتوقيتو‪ .‬ويمكن‬ ‫‪- 11 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫الحصول عمى الصور ليالً أو نيا اًر ألن طاقة الميكروويف قادرة عمى اختراق‬ ‫الغيوم ومعظم األمطار ‪ ،‬مما يجعميا أداة استشعار في جميع األحوال‬

‫الجوية‪.‬‬

‫أجيزة الرادار تعمل في المجال من ( ‪ 100-1‬سم‪ ).‬كما في الماسح متعدد‬ ‫األطياف ؛ ترتبط مختمف األطوال الموجية إلى خصائص معينة لسطح‬

‫األرض كما يتأثر نظام االنتثار الخمفي لمرادار (الشكل) باإلضاءة الناتجة‬ ‫من إشارة (معممات الميكروويف) وخصائص السطح المضيئة (اتجاه ‪،‬‬ ‫خشونة ‪ ،‬ثابت ‪ /‬محتوى الرطوبة االتصال الكيربائي)‪.‬‬

‫الرادار هو نظام استشعار نشط لذلك فاألطوال الموجية قادرة على اختراق‬

‫الغيوم كما لديه القدرة على االستخدام في جميع األلوال الجوية طوال اليوم‬

‫( نها اًر وليالً ) ‪.‬‬

‫شكل ( ‪ )10‬صورة رادارية توضح عمر الدلتا فى كاليمانتان ‪ ،‬اندونيسيا‬

‫‪- 12 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫الليدار‪:‬‬ ‫‪ Lidar‬ىو اختصار لـ ‪ ، LIght Detection And Ranging‬وىي تقنية‬

‫تصوير نشطة لمغاية وىو عمى غرار ‪ RADAR‬حيث تنبعث نبضات ضوء‬

‫الميزر من المستشعر و يتم الكشف عن الطاقة المنعكسة من اليدف مع‬

‫األخذ فى اإلعتبار الوقت الالزم لموصول بالطاقة إلى اليدف والعودة إلى‬

‫المستشعر‪.‬‬

‫يستخدم ليدار بفعالية لقياس ارتفاعات الميزات‬

‫" عناصر األرض" ‪ ،‬مثل‬

‫ارتفاع مظمة الغابات بالنسبة لسطح األرض ‪،‬وعمق المياه بالنسبة لسطح‬

‫الماء كما يستخدم أيضا في‬

‫دراسات الغالف الجوي لفحص محتوى‬

‫الجسيمات في طبقات مختمفة الجو والحصول عمى قراءات كثافة اليواء‬

‫ومراقبة التيارات اليوائية‪.‬‬

‫منتجاث تقنياث االستشعار عن بعد واملىازنت بينهم‬ ‫المرئية الفضائية ‪:‬‬ ‫المرئية الفضائية ىى صورة رقمية لظاىرة ما تؤخذ بواسطة القط إلكتروني‬ ‫يسجل الطاقة المنعكسة أو المنبعثة من االىداف االرضية‬

‫وغالبا ما يحمل‬

‫الالقط عمى متن قمر صناعي لو مدار مرسوم حول االرض وفي بعض‬ ‫االحيان تحمل المواقط عمى متن طائرات في مجال الغالف الجوي‪.‬‬

‫‪- 13 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫اذن الصورة تتكون من مصفوفة من الخاليا تتوزع عمى محورين احدىما‬

‫افقي واالخر عمودي والمصفوفة االفقية تسمى بالصفوف ‪ rows‬اما العمودية‬ ‫فتسمى باالعمدة ‪ columns‬وعادة ما تحدد نقاط ابتداء أي صورة بالتقاء‬ ‫الصف االول والعمود االول في اقصى الركن االعمى االيسر لمصورة‬

‫نياية الصورة فتحدد بالتقاء الصف الخير مع العمود االخير في اقصى‬

‫أما‬

‫الركن االيمن السفمي من الصورة ولو اردنا تحديد خمية ما عمى الصورة فاننا‬ ‫نحددىا بالنظر الى موقعيا من الصفوف واالعمدة " البكسل"‪.‬‬

‫ترميز القيم فى الصور الرقمية‪:‬‬ ‫في الصورة الرقمية باألبيض واألسود ‪ ،‬لكل بكسل ‪ ،‬قيمة تقميدية‪ ،‬عمى‬

‫سبيل المثال تتراوح من ‪ 1‬إلى ‪ .10‬ويمكن تمثيل البيانات كشبكة من القيم‬ ‫كما ىو موضح بالشكل التالى ‪ ،‬ولكن إذا قررنا تعيين كثافة الرمادي إلى‬

‫القيم العددية (‪ = 1‬أسود ‪ = 10 ،‬أبيض) ‪ ،‬فتتحول شبكة األرقام إلى‬ ‫صورة‪.‬‬

‫شكل رقم (‪ ) 11‬ترقيم القيم ‪.‬‬

‫‪- 14 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫أجيزة الكمبيوتر مصممة لمعالجة البيانات الرقمية المشفرة في حزم الثمانية‬

‫بت (بايت)‪ .‬فيمكن أن تأخذ ىذه البايتات قيم تتراوح من ‪ 0‬إلى ‪ .255‬وليذا‬

‫السبب يتم ترميز الصور الرقمية في ‪ 256‬مستوى من السطوع ‪ ،‬من األسود‬

‫(‪ )0‬إلى األبيض ( ‪ .)255‬وبالتالي سيكون لمون الرمادي األوسط قيمة‬

‫‪ .127‬في الواقع ‪ ،‬ال يمكن لمعين البشرية التقاط أكثر من عدة درجات من‬ ‫الرمادي‪ .‬وبالتالي لن يالحظ المراقب أي انقطاع في صورة تم تشفيرىا‬ ‫باستخدام ‪ 256‬مستوى من المون الرمادي‪.‬‬

‫لجم بكسل‬ ‫يمكن تمثيل صورة معينة باستخدام أعداد مختمفة من وحدات البكسل‪ .‬في‬

‫ىذا المثال ‪ ،‬ففى الصورة التالية ؛تحتوي الصورة التى في األعمى عمى‬

‫‪ 176 × 230‬بكسل ‪ ،‬والتى في الوسط ‪ 61 × 80‬بكسل ‪ ،‬بينما الموجودة‬ ‫في الجزء األسفل فقط ‪ 24 × 32‬بكسل‪ .‬بينما ال يزال من الممكن تمييز‬ ‫الكائن الموجود في الصورة األخيرة ‪ ،‬ولكن اختفت بعض التفاصيل ‪ ،‬مثل‬

‫الرموش‪.‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )12‬حجم البكسل وأثره عمى تفاصيل الصورة‪.‬‬ ‫‪- 15 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫واذا قمنا بزيادة عدد البكسالت المكونة لمصورة ‪ ،‬فمن الواضح أننا نقوم‬

‫بتقميل حجم كل بكسل وبالتالي زيادة دقة الصورة ؛ فعادة ما يتم التعبير عن‬

‫دقة الصورة الرقمية بالبكسل في البوصة ( ‪ 1‬بوصة = ‪ 2.54‬سم) أو ‪.ppi‬‬ ‫دقة الصور المعروضة أعاله ىي ‪ 72‬و ‪ 25‬و ‪ 10‬بكسل لكل بوصة عمى‬

‫التوالي‪ .‬وكقاعدة عامة ‪ ،‬تحتوي الصورة ذات الجودة العالية المعروضة عمى‬

‫شاشة الكمبيوتر عمى دقة تقارب ‪ 75‬نقطة بالبوصة أو ‪ 3‬بيكسالت تقر ًيبا‬

‫لكل مميمتر‪ .‬أبعد من ىذا الحد ‪ ،‬أي إذا كانت البيكسالت أصغر ‪ ،‬لن ترى‬ ‫العين وحدات البكسل الفردية وتظير الصورة بشكل مستمر‪ .‬في الواقع ‪،‬‬

‫جدا‬ ‫جدا من النقاط الصغيرة ً‬ ‫أيضا من عدد كبير ً‬ ‫تتكون الصور الفوتوغرافية ً‬ ‫المقابمة لمحبوب الحساسة في الفيمم الفوتوغرافي‪.‬‬ ‫ويمكن إنتاج صورة رقمية رمادية النطاق من خالل وضع عدد كبير جداً‬

‫من مقاييس اإلشعاع الصغيرة ‪ ،‬كل منيا يسجل كثافة اإلشعاع‬

‫الكيرمغناطيسي المتمقاة بواسطة كل بيكسل (في الجزء المرئي من الطيف)‪.‬‬ ‫وتتمثل األدوات التي تنتج الصور الرقمية فى (الكاميرات الرقمية ‪،‬‬

‫والماسحات الضوئية ) ‪.‬‬ ‫الدقة المكانية‪:‬‬ ‫تحدد عدد وحدات البكسل لكل مميمتر دقة الصورة الرقمية؛ ففي االستشعار‬

‫عن ُبعد يتم التعبير عن دقة الصور بحجم المساحة المغطاة بالبكسل‪ .‬فكل‬ ‫فتمثل الدقة المكانية‬ ‫بكسل في الصورة يقابمو رقعة عمى سطح األرض‪.‬‬

‫المساحة عمى األرض التي يغطييا كل بكسل‪.‬‬ ‫‪- 16 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫شكل رقم ( ‪ )13‬الدقة المكانية للمرئية الفضائية " البكسل"‬

‫الصورة الرادارية ‪:‬‬ ‫تتألف صور الرادار من العديد من النقاط أو عناصر الصورة "‪ " pixels‬كل‬ ‫وحدة صورية ‪ pixel‬في الصورة تمثل األشعة المرتدة ‪ back scatter‬إلى‬

‫المستقبالت ‪ .‬كل بكسل يمثل قدر األشعة المرتدة من اليدف فكمما كان قدر‬ ‫األشعة المرتد كبير كانت الوحدات الصورية ناصعة وكمما كانت األشعة‬

‫المرتدة من اليدف قميمة كمما كانت الوحدات الصورية داكنة ‪ .‬لكن ىنالك‬ ‫كثير من المشاكل التي تعترض التصوير عن طريق الرادار‪.‬‬ ‫بيانات الليدار‪:‬‬ ‫يتم تخزين بيانات الميدار عمى ىيئة سحابة من‬

‫النقاط بشكل عام بتنسيق‬

‫‪ ،LAS‬وىو "تنسيق ممف ثنائي يحتفظ بمعمومات خاصة‬

‫؛ يمكن أن‬

‫تحتوي بيانات ‪ Lidar‬عمى معمومات قيم ‪ x‬و ‪ y‬و ‪ z‬وقد تشمل عمى‬ ‫بيانات خاصة بشدة العوائد ‪ ،‬وتصنيف النقطة ‪ ،‬وعدد العوائد ‪ ،‬والوقت ‪،‬‬

‫‪- 17 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫أيضا‬ ‫وخط الطيران من كل نقطة ؛ حيث يمكن أن تأتي ىذه المعمومات ً‬

‫كممفات نصية‪.‬‬

‫الدقة المكانية لبيانات الليدار‪:‬‬ ‫يتم التعامل فى بيانات الميدار مع الدقة المكانية النقطية وىى عبارة عن عدد‬ ‫النبضات لكل وحدة مساحة ؛ فاألنظمة الحالية قادرة عمى ‪ 20‬نبضة ‪ /‬متر‬ ‫مربع ؛ وتحدد الدقة المكانية‬

‫عن طريق سرعة الطائرة ‪ ،‬وارتفاع الطيران‬

‫ومجال الرؤية )‪ ، (FOV‬ومعدل انبعاث النبض ‪.‬‬

‫شكل (‪ )14‬الدقة المكانية النقطية لبياتات الميدار‪.‬‬

‫‪- 18 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫الفصل االول‬ ‫نظرة عامت عن نظام الليدار‬

‫‪- 19 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫مقدمت‪.‬‬ ‫تتيح لنا صور األقمار الصناعية رؤية األرض مف بعد‪ ،‬إال أف ىناؾ تقنية‬

‫أقرب إلى كوكبنا قد تمنحنا صو اًر أكثر دقة وتفصيال‬ ‫َ‬ ‫المرسل مف الجو" المعروؼ‬ ‫والحديث ىنا عف جياز "تحديد المدى بالضوء‬ ‫َ‬

‫‪.‬‬

‫باسـ "ليدار)‪ ،" (Lidar‬الذي تعمل تقنيتو عف طريق إرساؿ نبضات ليزر مف‬

‫مسيرة آلياً (دروف)‪ ،‬ثـ يستقبل الجياز البيانات‬ ‫طائرة أو مروحية أو طائرة َّ‬

‫الراجعة عف الظاىرات الموجودة عمى األرض‪.‬‬

‫كانت أدؽ درجة وضوح حققيا ليدار في الماضي‪ ،‬حوالى ‪ 50‬نقطة لممتر‬

‫المربع‪ ،‬إال أف فريق باحثيف مف "جامعة نيويورؾ" بالواليات المتحدة رفع ىذه‬

‫الدقة إلى ‪ 335‬نقطة لممتر المربع؛ فكانت النتيجة رؤية عموية أكثر تفصيال‬

‫ظيرت حتى الشقوؽ‬ ‫مف ذي قبل ؛ال سيما في المناطق الحضرية ؛ إذ‬ ‫ْ‬ ‫‪.‬‬ ‫واالنحناءات وواجيات المباني‬ ‫فال داعي إذف لالعتماد عمى الصور التقميدية الممتقطة مف الفضاء ؛ فتقنية‬

‫اؿليدار ال تنتج مجرد صور‪ ،‬بل تمثيال ىندسياً شديد الدقة لمدينة قيد الحركة‪،‬‬ ‫ات الرصيف الطفيفة‬ ‫تُ ّبيف فييا انحدار ُ‬ ‫تموث اليواء‬ ‫جزيئيات َ‬

‫مسار مياه الفيضانات‪ ،‬وترصد‬ ‫و َ‬

‫وفي السياؽ ذاتو‪ ،‬تقوؿ "ديب ار الفر"‪ ،‬أستاذة ُنظـ المعمومات الحضرية‬ ‫إف تكمفة جمع البيانات مف الجو باىظة جداً ؛ لكف تفرؽ تقنية الميدار فى‬

‫إمكانية تثبيت جياز ليدار عمى مركبة‬ ‫مروحيات الشرطة أو اإلسعاؼ‪.‬‬

‫‪- 20 -‬‬

‫‪.‬‬

‫تستخدـ ألغراض أخرى‪ ،‬مثل‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫اؿؿيدار تقنية تعتمد عمى كشف الضوء ومداه ويمكف اعتباره تقنية مشابية‬ ‫ؼ‬

‫تماما لصورة الرادار فكالىما يرسل أشعة ويستقبلىا مرة اخرى ويخرجيا عمى‬

‫شكل صور لسطح األرض‪.‬‬

‫وىنا تأتي ميزة خاصة ليذه التقنية وىي المقدرة عمى مقارنة الخصائص‬

‫لمطاقة المرسمة عنيا لتمؾ الطاقة العائدة كما يمكنو تحديد الزمف الذي تقطعو‬ ‫ىذه األشعة (النبضات) كما يمكنو تحديد الزوايا والطوؿ الموجي وقياس‬

‫االناره‪.‬‬

‫الضوء يتألف مف نطاؽ محدود وبأطواؿ موجية ضيقة جداً ويمكف اف يعبر‬

‫عنو باأللواف ؛ وبالتالي فاف تقنية الميزر تعرؼ الضوء المترابط والذي يتألف‬

‫مف مدى محدود مف األطواؿ الموجية؛ فمثال الضوء يمكنو اف يرسل فوؽ‬ ‫مساحة كبيرة ولكف نتيجة عوامل مختمفة يصبح محدود اإلنارة مما يعطي‬

‫تبايف في اإلضاءة وىو ما نراه مف خالؿ الخبرة‪.‬‬ ‫خالصة القول أن تقنيات االستشعار عف بعد أصبحت العمود الفقرى فى‬ ‫مجاالت البحث ويعتبر الميدار إحدى ىذه التقنيات التى تتمبز بالدقة المكانية‬ ‫والزمانية والتى تسمح بإمكانية مراقبة الغالؼ الجوي في الظروؼ المحيطة‪،‬‬ ‫وقدرتو عمى تغطية االرتفاع عف سطح األرض حتى ‪ 100‬كـ ؛ لذا ساىـ‬ ‫‪ Lidar‬إلى حد كبير في معرفتنا باألرض والجو خالؿ العقود الماضية‪.‬‬ ‫ويمكننا مف خالؿ االستشعار عف بعد أف نستكشف ونتحرى ليس فقط‬ ‫أيضا الطبقات العميا مف سطوح‬ ‫األجساـ الموجودة عمى سطح األرض ‪ ،‬بل ً‬

‫المياه وكذلؾ الغالؼ الجوي‪.‬‬

‫‪- 21 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫عن الليدار‪:‬‬ ‫أصبحت ‪ Lidar‬طريقة ثابتة لجمع بيانات االرتفاع الكثيفة والدقيقة لمغاية‬ ‫عبر المناظر الطبيعية ومناطق المياه الضحمة ومواقع المشاريع؛ فسبق وأف‬ ‫ذكرنا أنيا مثميا مثل الردار عبارة عف تقنية استشعار عف بعد نشط ؛ لكنيا‬ ‫تستخدـ نبضات ضوء الميزر بدالً مف موجات الراديو ؛ و ‪ Lidar‬عادة ما‬ ‫يتـ "نقمو" أو تجميعو مف الطائرات حيث يمكنو جمع النقاط بسرعة عمى‬ ‫مساحات واسعة كما ىو موضح بالشكل التالى؛‬

‫شكل (‪ )15‬رسـ تخطيطي لمسح ليدار في اليواء ينفذ مسح الخطوط مما يؤدي إلى‬ ‫خطوط متوازية لمنقاط المقاسة(توجد أنماط مسح أخرى ‪ ،‬لكف ىذا النمط شائع إلى حد ـ ا)‬

‫‪- 22 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫أيضا مف المنصات الثابتة والمتنقمة ؛ وتحظى تقنيات‬ ‫كما يتـ جمع ‪ً Lidar‬‬

‫التجميع ىذه بأىمية كبيرة في‬

‫اؿمجتمعات المختصة بعمميات‬

‫المسح‬

‫والدراسات اليندسة ألنيا قادرة عمى إنتاج كثافة نقطية وبدقة عالية لمغاية ‪،‬‬ ‫مما يسمح بتطوير تمثيل دقيق وواقعي ثالثي األبعاد لمطرؽ والسكؾ الحديدية‬ ‫والجسور والمباني والشواطىء‪ ،‬وغيرىا ‪ .‬وأيضاً اف جمع بيانات االرتفاع‬ ‫باستخداـ ‪ lidar‬لو العديد مف المزايا عمى معظـ التقنيات األخرى‪ .‬وأىميا‬ ‫الدقة العالية ‪.‬‬ ‫املبادئ األساسيت والتقنياث‪:‬‬ ‫الفكرة األساسية لميدار كما موضح بالشكل رقـ ( ‪ )16‬واضحة إلى حد ما ؛‬ ‫فيى عبارة عف قياس الوقت الذي تستغرقو نبضة الميزر لضرب‬

‫" ظاىرة"‬

‫والعودة إلى المستشعر (والذي لو موقع معروؼ بسبب أنظمة‬

‫اإلرجاع‬

‫ي المسافة باستخداـ وقت السفر ‪ ،‬وتسجيؿ زاوية‬ ‫الجغرافي المباشر) ‪ ،‬ثـ تحد د‬ ‫الميزر ‪ ،‬ثـ مف ىذه المعمومات نحسب مكاف وجود الظاىرة العاكسة (عمى‬ ‫سبيل المثاؿ ‪ ،‬األرض ‪ ،‬الشجرة ‪ ،‬السيارة ‪ ،‬إلخ) في ثالثة أبعاد‪.‬‬

‫‪- 23 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫شكل (‪ )16‬التخطيط األساسي لجمع البيانات مف الطائرات ‪.‬‬

‫لتحقيق مستوى ٍ‬ ‫تعقيدا بعض الشيء ‪،‬‬ ‫عاؿ مف الدقة ‪ ،‬فإف األمر يكوف أكثر ً‬ ‫حيث تكوف الطائرة وىي تطير بسرعة ‪ 100‬إلى ‪ 200‬ميل في الساعة ‪،‬‬ ‫وتتحرؾ ألعمى وألسفل ‪ ،‬مع تتبع مئات اآلالؼ مف نبضات ليدار في الثانية‬

‫الواحدة‪ .‬لكف تـ التغمب عمى ذلؾ حيث اجتمعت العديد مف التقنيات خاصة‬

‫النظاـ العالمي لتحديد المواقع )‪ (GPS‬و‪ gyroscopes‬جيروسكوبات الدقة ‪.‬‬

‫كما كانت التطورات الرئيسية في وحدات القياس بالقصور الذاتي )‪ (IMU‬أو‬ ‫أنظمة المالحة بالقصور الذاتي )‪ (INS‬مفيدة في جعل تحديد الموقع الدقيق‬

‫ممكنا‪ .‬ىذه األنظمة قادرة عمى قياس الحركة في جميع االتجاىات‬ ‫لمطائرة‬ ‫ً‬ ‫ومعرفة ىذه القياسات في موضع محدد‪ .‬ومع ذلؾ ‪ ،‬فيي ليست مثالية وتفقد‬

‫الدقة بعد وقت قصير (عمى سبيل المثاؿ ‪ ،‬ثانية واحدة)‪ .‬لذلؾ يتـ استخداـ‬ ‫وحدة ‪ GPS‬متطورة لمغاية ‪ ،‬والتي تسجل عدة أنواع مف اإلشارات مف‬

‫األقمار الصناعية ‪" ، GPS‬لتحديث أو إعادة تعييف ‪" INS‬أو ‪ IMU‬كل‬

‫أيضا في محطة أرضية ليا‬ ‫ثانية‪ .‬ويتـ تسجيل مواقع ‪ GPS‬بواسطة الطائرة و ً‬ ‫‪- 24 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫تصحيحا" لموضع‬ ‫موقع معروؼ ؿتوفر المحطة األرضية عامالً "‬ ‫ً‬ ‫المسجل بواسطة الطائرة‪.‬‬

‫‪GPS‬‬

‫وبالمثل ‪ ،‬تقدمت أنظمة اؿليدار إلى حد كبير ؛ ؼالوحدات التجارية المبكرة‬

‫كانت قادرة عمى ‪ 10000‬نقطة في الثانية ( ‪ 10‬كيمو ىرتز) وكانت كبيرة‬

‫وضخمة بينما األنظمة األحدث أكثر إحكاماً ‪ ،‬أخف وزناً ‪ ،‬وليا دقة أعمى ‪،‬‬ ‫ويمكف أف تعالج عوائد الميزر المتعددة في اليواء (عمى سبيل المثاؿ ‪ ،‬يتـ‬

‫إطالؽ طمقة ليزر ثانية قبل استالـ العوائد مف طمقة الميزر السابقة) ‪ ،‬مما‬ ‫يسمح بمعدالت نبض تزيد عف ‪ 300000‬الثانية ( ‪ 300‬كيمو ىرتز )؛ كما‬

‫يمكف ألنظمة اإلرجاع المتعددة ‪ ،‬الشائعة ‪ ،‬التقاط ما يصل إلى خمسة عوائد‬

‫لكل نبضة ؛ يمكف أف يؤدي ذلؾ إلى زيادة كمية البيانات بنسبة‬

‫‪ ٪30‬أو‬

‫أكثر ( ‪ 100.000‬نبضة ‪ /‬ثانية ≈ ‪ 130،000‬إرجاع ‪ /‬ثانية) ويزيد مف‬ ‫القدرة عمى النظر في الييكل ثالثي األبعاد لػ "الميزات الموجودة فوؽ سطح‬

‫األرض" ‪ ،‬مثل مظمة الغابات‪.‬‬

‫شكل رقـ (‪ )17‬عمل الميدار ‪.‬‬ ‫‪- 25 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫تعريف ليدار؟‬ ‫مصطمح ليدار ‪ LIDAR‬المشتق مف الكممات ‪Light Detection and‬‬ ‫‪ Ranging‬ىو تقنية االستشعار عف بعد البصرية التي تستخدـ ضوء الميزر‬ ‫لتصوير سطح األرض ‪ ،‬وانتاج قياسات دقيقة لمغاية ‪،‬‬

‫والتى تستخدـ في‬

‫المقاـ األوؿ في تطبيقات مسح الميزر المحمولة جواً ‪ ،‬تظير‬

‫تقنية الميدار‬

‫كبديل فعاؿ مف حيث التكمفة لتقنيات المسح التقميدية مثل التصوير الجوى‪.‬‬ ‫وتقوـ ‪ Lidar‬بإنتاج مجموعات بيانات سحابة النقاط الجماعية التي يمكف‬ ‫إدارتيا وتصورىا وتحميميا ومشاركتيا باستخداـ ‪. ArcGIS‬‬ ‫‪ Lidar‬ىو جياز استشعار بصري نشط يقوـ بنقل أشعة الميزر نحو اليدؼ‬ ‫أثناء التحرؾ عبر طرؽ مسح محددة يتـ الكشف عف انعكاس الميزر مف‬ ‫في مستشعر ‪ lidar‬تسجل أجيزة‬ ‫اليدؼ وتحميمو مف قبل المستقِبالت ؛ ؼ‬ ‫االستقباؿ الوقت الدقيق مف المحظة التى تترؾ فيو نبضة الميزر النظاـ عند‬ ‫إرجاعو لحساب مسافة المدى بيف المستشعر واليدؼ‪ .‬جنبا إلى جنب مع‬ ‫المعمومات الموضعية عف طريق ( ‪ (GPS‬و )‪.( INS‬‬ ‫حيث يتـ تحويل ىذه القياسات عف بعد إلى قياسات النقاط الفعمية ثالثية‬ ‫األبعاد لميدؼ العاكس في مساحة الظاىرة او العنصر الذى تـ تصويره و‬ ‫يتـ معالجة بيانات النقطة بعد إجراء مسح مجموعة بيانات‬

‫‪ lidar‬إلى‬

‫إحداثيات ‪ x‬و ‪ y‬و ‪ z‬ذات دقة جغرافية عالية لمغاية مف خالؿ تحميل نطاؽ‬ ‫الميزر الزمني وزاوية المسح الضوئي بالميزر وموقف ‪ GPS‬ومعمومات ‪INS‬‬ ‫‪- 26 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫فمثالً فى اؿليدار المحموؿ جواً أثناء عودة ليزر الميدار تنبثق نبضات‬ ‫الميزر المنبعثة مف نظاـ ‪ lidar‬مف األجساـ الموجودة فوؽ سطح األرض "‬

‫النباتات والمباني والجسور إلخ " ؼيمكف لنبضة الميزر المنبعثة أف تعود إلى‬

‫مستشعر ‪ lidar‬عمى ىيئة عائد أو العديد مف العوائد‬

‫ؿتنقسـ أي نبضة‬

‫ليزر منبثقة تصادؼ أسطح انعكاس متعددة أثناء انتقاليا نحو األرض إلى‬

‫العديد مف العوائد حيث توجد أسطح عاكسة فتكوف أوؿ نبضة ليزر مرتجعة‬ ‫ىي العائد األكثر أىمية وسوؼ ترتبط بأعمى ميزة في المشيد مثل قمة‬

‫الشجرة أو الجزء العموي مف‬

‫المبنى؛ يمكف أف يمثل‬

‫أيضا‬ ‫العائد األوؿ ً‬

‫األرض ‪ ،‬وفي ىذه الحالة سيتـ اكتشاؼ عائد واحد فقط بواسطة نظاـ‬

‫‪ lidar.‬فالعائدات المتعددة قادرة عمى اكتشاؼ ارتفاعات عدة كائنات داخل‬

‫البصمة الميزرية لنبضة ليزر صادرة‪ .‬وتستخدـ العائدات الوسيطة ‪ ،‬بصفة‬

‫عامة ‪ ،‬في بنية الغطاء النباتي ‪ ،‬والعودة األخيرة لنماذج األرضية المجردة ‪.‬‬

‫لف تكوف العودة األخيرة مف العودة األرضية‪.‬‬ ‫ؼ‬

‫شكل رقـ (‪ )18‬عوائد متعددة مف نبض واحد‬ ‫‪- 27 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫كما يتـ تخزيف معمومات إضافية مع كل القيـ الموضعية ‪ x‬و ‪ y‬و ‪ z‬حيث‬

‫يتـ االحتفاظ بخصائص نقطة ‪ lidar‬التالية لكل نبضة ليزر مسجمة‬

‫مثل‬

‫الكثافة ‪ ،‬رقـ اإلرجاع ‪ ،‬عدد العوائد ‪ ،‬قيـ تصنيف النقاط ‪ ،‬النقاط التي تكوف‬ ‫عمى حافة خط الطيراف ‪ ،‬قيـ‬

‫‪( RGB‬أحمر ‪ ،‬أخضر ‪ ،‬أزرؽ) ‪ ،‬وقت‬

‫‪ GPS‬وزاوية المسح الضوئي واتجاه المسح الضوئي‪.‬‬

‫مصدر‬ ‫ًا‬ ‫يستمزـ‬ ‫ؼ‬ ‫طا لالستشعار عف بعد ‪،‬‬ ‫وباعتبار الميدار‬ ‫أسموبا نش ً‬ ‫ً‬ ‫لمضوء ينقل الضوء المرئي أو اإلشعاع المرئي في األشعة فوؽ البنفسجية أو‬ ‫األشعة تحت الحمراء إلى العناصر المراد تصويرىا‬

‫؛ ويتحقق ذلؾ عف‬

‫ونظر‬ ‫ًا‬ ‫طريق الميزر‪ ،‬القادر عمى نقل اإلشعاع المركز عبر مسافات كبيرة‪.‬‬ ‫جدا ‪،‬‬ ‫ألف األرض " العناصر المراد تصويرىا" تكوف عادة في موقع بعيد ً‬

‫يتـ استخداـ تمسكوب لتجميع كمية كافية مف الضوء المنعكس‪ .‬ثـ يتـ تقسيـ‬

‫ىذا الضوء المجمع إلى مكوناتو الطيفية باستخداـ جياز الطيف‪.‬‬

‫ينتج كاشف الصور ؛ وىو غالباً مضاعف لمصور إشارة كيربائية يمكف‬

‫معالجتيا باستخداـ راسـ الذبذبات أو عمى الكمبيوتر بعد التحويل إلى رقمي‪.‬‬

‫شكل ( ‪ )19‬يوضح شكل الميدار‪.‬‬ ‫‪- 28 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫خالصة القوؿ أف مصطمح ليدار‬

‫‪LIDAR‬‬

‫يعنى استخداـ الميزر لالستشعار‬

‫ِ‬ ‫المرسالت الميزرية والمستقِبالت الخاصة بيا‬ ‫عف بعد ؛ إذ يمكف باستخداـ‬

‫الحصوؿ عمى معمومات عف بعد‪ ،‬حوؿ األرض بصفة عامة والغالؼ الجوي‬ ‫بصفة خاصة ؛حيث يتـ بوساطة الميدار قياس تركيز َّ‬ ‫المعمقات في الجو مف‬

‫غبار وس ُحب‪ ،‬كما يستخدـ لقياس تركيز العديد مف الغازات ِ‬ ‫المموثة كثنائي‬ ‫ّ‬ ‫ُ‬ ‫أكسيد اآلزوت‪ ،‬وثنائي أكسيد الكبريت والكمور واألوزوف وغيرىا‪ .‬كما يمكف‬ ‫أيضاً استخدامو لقياس المموثات البيولوجية والعضوية المختمفة‪ ،‬وكذلؾ‬ ‫الغازات السامة الموجودة في الجو‪.‬‬

‫يعتمد الميدار عمى نبضات منفصمة مف ضوء الميزر ويتـ حساب اإلحداثيات‬ ‫ثالثية األبعاد ( ‪ z ،y ،x‬أو خطوط الطوؿ والعرض واالرتفاع) لمظاىرات‬ ‫عف طريق ‪:‬‬ ‫‪ )1‬فرؽ الوقت بيف نبضة الميزر التي يتـ إصدارىا واعادتيا‪.‬‬ ‫‪ )2‬الزاوية التي عندىا نبضة الميزر‪.‬‬ ‫‪ )3‬الموقع المطمق لممستشعر فوؽ سطح األرض‪.‬‬ ‫وكوف أنظمة ‪ Lidar‬أنظمة نشطة ؛ تسمح بجمع اؿبيانات في الميل عندما‬ ‫وضوحا والحركة فى السماء أقل منيا خالؿ النيار؛ كما‬ ‫يكوف اليواء أكثر‬ ‫ً‬ ‫ىو قادر عمى اختراؽ الغيوـ أو المطر أو الضباب الكثيف عمى عكس‬

‫الردار والذى يجب نقمو خالؿ الطقس المعتدؿ‪.‬‬ ‫‪- 29 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫كما يتميز الميدار بالقدرة عمى قياس سطح األرض بسرعة ‪ ،‬بمعدالت أخذ‬ ‫عينات أكثر مف ‪ 150‬كيمو ىرتز (أي ‪،‬‬

‫‪ 150.000‬نبضة في الثانية)‬

‫والمنتج الناتج عبارة عف شبكة مف نقاط االرتفاع متباعدة الكثافة ذات اإلشارة‬ ‫الجغرافية الدقيقة لمغاية (كما ىو موضح بالشكل التالى‬

‫رقـ ‪ُ )20‬يطمق‬

‫عمييا اسـ سحابة النقطة ؛ والتي يمكف استخداميا لتوليد تمثيل ثالثي األبعاد‬ ‫لسطح األرض والظاىرات الموجودة عميو‪.‬‬

‫شكل رقـ (‪ )20‬نقاط ‪ Lidar‬والمنتجات السطحية‪.‬‬

‫تعمل العديد مف االنظمة في المنطقة القريبة مف األشعة تحت الحمراء في‬ ‫الطيف الكيرومغناطيسي ‪ ،‬عمى الرغـ مف أف بعض أجيزة االستشعار تعمل‬ ‫أيضا في الشريط األخضر الختراؽ المياه واكتشاؼ الظاىرات السفمية‪.‬‬ ‫ً‬

‫‪- 30 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫كما يمكف استخداـ أنظمة ليدار الباثيمترية في المناطق ذات المياه الصافية‬

‫البحر؛عادة ما يكوف لالرتفاعات المشتقة مف‬ ‫نسبياً لقياس ارتفاعات قاع‬ ‫ً‬ ‫سنتيمتر)‬ ‫ًا‬ ‫الميدار ذات دقة مطمقة مف حوالي ‪ 6‬إلى ‪ 12‬بوصة (‪ 15‬إلى ‪30‬‬ ‫سنتيمتر) لمحصوؿ‬ ‫ًا‬ ‫لمبيانات األقدـ و ‪ 4‬إلى ‪ 8‬بوصات (مف ‪ 10‬إلى ‪20‬‬ ‫عمى بيانات أحدث ‪.‬‬ ‫متكرر عند الحصوؿ‬ ‫ًا‬ ‫تعد القدرة عمى الرؤية تحت مظالت األشجار ىدًفا‬ ‫عمى بيانات االرتفاع باستخداـ بيانات االستشعار عف ُبعد التي تـ جمعيا‬

‫مف فوؽ سطح األرض (مثل الطائرات أو األقمار الصناعية) وتـ إنشاء‬

‫معظـ مجموعات بيانات االرتفاع باستخداـ تقنيات االستشعار عف بعد التي‬

‫ال يمكنيا اختراؽ الغطاء النباتي‪ .‬واؿ ؿيدار ليس استثناء لكنو عادة ما يكوف‬ ‫ً‬ ‫ىناؾ "نقاط" حتى لو كانت بنسبة صغيرة فقط منيـ تصل إلى األرض مف‬ ‫بيف األشجار ‪ ،‬فيناؾ ما يكفي لتوفير تغطية كافية‬

‫؛ وبيذا فيصبح لميدار‬

‫إمكانية أف يرى مف خالؿ ثقوب في المظمة أو الغطاء النباتي‪ .‬ولكف الغابات‬

‫غالبا ما يكوف بيا التمثيل األرضي‬ ‫الكثيفة أو المناطق ذات التغطية الكاممة ً‬ ‫ضعيف ‪.‬‬ ‫ىناؾ قاعدة أساسية تتمثل في أنو إذا كاف بإمكانؾ البحث عف السماء‬

‫ورؤيتيا عبر األشجار ‪ ،‬فيمكف قياس ىذا الموقع بالميدار‪ .‬ليذا السبب ‪ ،‬يعد‬ ‫مفيدا لقياس المالمح األرضية في‬ ‫جمع الميدار في ظروؼ "عدـ التساقط" ً‬ ‫مناطق الغابات الكثيفة‪.‬‬

‫‪- 31 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫مبدأ عمل الليدار‪:‬‬ ‫يقوـ الميدار عمى إرساؿ نبضة ليزرية قصيرة عرضيا الزمني مف مرتبة‬

‫عشرات النانو ثانية وطاقتيا‬

‫تتراوح بيف الممي جوؿ ومئات الممي جوؿ‬

‫(بحسب مدى الكشف)‪ ،‬ثـ استقباؿ األشعة المتبعثرة المرتدة بو اسطة مستقبل‬ ‫ضوئي ِ‬ ‫يحوؿ الضوء إلى إشارة كيربائية يتـ تضخيميا وتسجيميا‪ ،‬بحسب‬ ‫ّ‬ ‫الزمف المحسوب بدءاً مف لحظة انطالؽ النبضة الميزرية مف المرسل‪.‬‬ ‫يستخدـ الميدار ظاىرة تفاعل الميزر مع ِ‬ ‫مكونات الغالؼ الجوي‪ ،‬حيث‬ ‫ّ‬ ‫تتفاعل األشعة الميزرية مع ِ‬ ‫مكونات الغالؼ الجوي وفق عدد مف اآلليات‬ ‫ّ‬

‫منيا‪:‬‬

‫‪ -1‬تشتت رايمي ‪ :Rayleigh scattering‬ويتـ بواسطة جزيئات أبعادىا‬ ‫أصغر مف طوؿ موجة الضوء المستخدـ‪ ،‬وسببو األساسي في الغالؼ الجوي‬ ‫ِ‬ ‫المكونة لو (اآلزوت‪،‬‬ ‫الغازات المختمفة‬ ‫ّ‬ ‫بخار الماء…)‪.‬‬

‫األكسجيف‪ ،‬ثانى أكسيد الكربوف‪،‬‬

‫‪ -2‬تبعثر مي ‪ :Mie scattering‬ويتـ بواسطة َّ‬ ‫المعمقات‪ ،‬ويصبح قوياً‬

‫مف أجل َّ‬ ‫المعمقات التي أبعادىا مف نفس مرتبة طوؿ موجة الميزر أو أطوؿ‬ ‫منو‪ ،‬ويعطي إشارة مرتدة تتعمق بقياس أبعاد المعمقات وتركيزىا ويستخدـ‬

‫أساساً لقياس َّ‬ ‫المعمقات في الجو‪.‬‬ ‫‪- 32 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫‪ -3‬تبعثر رامان ‪ :Raman scattering‬ويتـ أساساً بو اسطة جزيئات‬ ‫الغازات‪ ،‬ويختمف عف اآلليتيف المذكورتيف أعاله‪ ،‬بحدوث تغير طفيف في‬ ‫طوؿ موجة الميزر المستخدـ‪ ،‬ويكوف ىذا التغير ممي اًز لكل نوع مف الغازات‪،‬‬ ‫ويستخدـ ؿؿتعرؼ عمى غازات محددة وقياس تركيزىا‪.‬‬ ‫‪ :fluorescence -4‬وتقوـ فيو الجزيئات بإصدار عدد مف الفوتونات‬ ‫بطوؿ موجة محدد نتيجة حِثّيا بشعاع ليزري مناسب‪.‬‬

‫‪ -5‬االمتصاص‪ absorption:‬وتقوـ الجزيئات في ىذه العممية بامتصاص‬ ‫جزء مف فوتونات الشعاع الميزري الوارد ‪.‬‬ ‫كما يوجد تقنية أخرى‪ ،‬تعتمد‬

‫عمى استخداـ طريقة َّ‬ ‫مركبة مف التبعثر‬

‫واالمتصاص لسير الغازات الضارة في الغالؼ الجوي وتدعى تقنية الميدار‬ ‫باالمتصاص‬

‫التفاضمي ‪Absorption‬‬

‫‪Differential‬‬

‫‪ Lidar‬أو( ‪ )DIAL‬ويستخدـ فييا زوجاف متقارباف مف األطواؿ الموجية‬ ‫أحدىما تمتص جزيئات الغاز فوتوناتو جيداً والثاني ال تمتصيا‪ .‬تسجل إشارة‬ ‫التبعثر المرتدة عند طوؿ الموجة األولى‪ ،‬وكذلؾ عند طوؿ الموجة الثانية‬ ‫والفرؽ بينيما متعمق بوجود جزيئات الغاز في الجو أو انعداـ ذلؾ وباستخداـ‬ ‫صيغة رياضية محددة يتـ قياس تركيز الغاز وتوزيعو حسب المسافة‪ .‬وبالقياـ‬ ‫الدوارة يمكف مسح منطقة كاممة مف‬ ‫بعمميات المسح يواسطة المرايا الماسحة ّ‬ ‫‪- 33 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫الجو وحساب التوز يع الجغرافي لمغازات الضارة فييا‪ .‬كما يمكف استخداـ‬ ‫برمجيات متطورة لتتبع حركة سحب الغازات الضارة ومراقبة تركيزىا في‬ ‫المدف ومراقبة تجاوزىا لمتركيز المسموح مف قبل الييئات الصحية‪ .‬كما يمكف‬ ‫استخداـ الميدار في حاؿ وقوع حوادث أو حرائق في المنشآت والمصانع‬ ‫الكيميائية والتأكد مف درجة خطورة الغازات الناتجة مف ىذه الحوادث‪.‬‬ ‫يمكف استخداـ الميدار أيضاً لقياس سرعة الرياح عف بعد‪ ،‬وذلؾ باستخداـ‬ ‫ليزر ذي تردد مستقر‪ ،‬واعادة مزج اإلشارة الراجعة مف الجو مع جزء مف‬ ‫أشعة الميزر المستقر أو مع ليزر آخر مستقر ترددياً‪ .‬ويكوف الناتج إشارة‬ ‫ترددىا متناسب مع سرعة الرياح‪ ،‬بسبب انزياح دوبمر المعروؼ والناتج مف‬ ‫حركة الجزيئات التي تتفاعل مع الشعاع الميزري‪.‬‬ ‫هل تعمم؟ أنك بااتخدام الليانات المممولة واً ‪ ،‬يمكف إزالة "المباني"‬

‫واألشجار وغيرىا مف الميزات السطحية ‪ ،‬تاركاً خمفيا التضاريس األساسية ‪.‬‬

‫حيث يقوـ نظاـ ‪ LIDAR‬بإرساؿ شعاع ليزر عمى مرآة ويعرضو مف منصة‬ ‫ؼيتـ مسح الحزمة مف‬

‫محمولة جواً ‪ ،‬عادة طائرة ثابتة أو طائرة ىميكوبتر‬ ‫جانب إلى آخر أثناء طيراف الطائرة فوؽ منطقة المسح‬

‫؛ وعندما يضرب‬

‫شعاع الميزر عنصر ما عمى سطح األرض ‪ ،‬ينعكس مرة أخرى إلى المرآة‬ ‫ؼ‬ ‫يتـ قياس الفاصل الزمني بيف النبضة الخارجة مف المنصة المحمولة جواً‬

‫وعودتيا إلى مستشعر ‪ ، LiDAR‬تتـ معالجة البيانات بعد ذلؾ ويتـ تحويل‬

‫قياسات الفاصل الزمني لػ ‪ LIDAR‬مف النبضة المرسمة إلى نبضة العودة‬ ‫‪- 34 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫المستقبمة إلى مسافة وتصويبيا إلى مستقبل ‪ GPS‬عمى متف الطائرة ووحدة‬

‫‪ IMU‬ومحطات ‪ GPS‬القائمة عمى األرض ‪ .‬يحدد النظاـ ‪ GPS‬بدقة‬

‫أيضا‬ ‫موقع الطائرة مف حيث خطوط الطوؿ والعرض واالرتفاع والتي تعرؼ ً‬

‫باسـ إحداثيات ‪ x‬و ‪ y‬و ‪ z.‬يجمع مستشعر ‪ LiDAR‬كمية ىائمة مف‬ ‫البيانات ويمكف لدراسة استقصائية واحدة أف تولد مميارات النقاط التي يصل‬

‫مجموعيا إلى عدة تيرابايت‪.‬‬ ‫يتـ استخداـ وحدة المراقبة الدولية لتحديد موقف الطائرة حيث يقوـ المستشعر‬

‫بأخذ القياسات ؛ ثـ يتـ تسجيميا بالدرجات إلى درجة عالية مف الدقة في‬

‫األبعاد الثالثة الدوراف والميل والزاوية ؛ الحركات الرأسية واألفقية لمطائرة‬

‫أثناء الطيراف و مف خالؿ ىاتيف المجموعتيف مف البيانات ‪ ،‬يتـ حساب‬

‫جدا‪.‬‬ ‫ىندسة خروج شعاع الميزر بالنسبة إلحداثيات سطح األرض بدقة عالية ً‬ ‫يمكف زيادة تحسيف بيانات‬

‫‪ LiDAR‬األولية باستخداـ المعالجة الالحقة‬

‫آليا وبعضيا يدوي‪.‬‬ ‫اإلضافية ‪ ،‬وبعضيا يمكف أف يكوف ً‬

‫تستخدـ المعالجة اإلضافية إشارات العائد المتعددة مف كل نبضة ليزر‪ .‬مف‬ ‫خالؿ تقييـ االختالفات الزمنية بيف إشارات العائد المتعددة ‪ ،‬يمكف لنظاـ ما‬ ‫بعد المعالجة التفريق بيف المباني واليياكل األخرى ‪ ،‬والغطاء النباتي ‪،‬‬ ‫وسطح األرض‪.‬‬

‫‪- 35 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫يتـ استخداـ ىذه العممية إلزالة الميزات السطحية إلنتاج نماذج ترابية خالية‬ ‫أيضا القياـ باختيار ميزة انتقائية ‪ ،‬عمى سبيل المثاؿ‬ ‫)‪ (DTM‬ومف الممكف ً‬

‫‪ ،‬إزالة األشجار والنباتات األخرى وترؾ المباني فقط‪.‬‬

‫تتشابو أنظمة ‪ LiDAR‬األرضية بشكل كبير مع الميدار الجوى ‪ ،‬إال أف‬ ‫نظر ألف نظاـ‬ ‫وحدة ‪ IMU‬غير مطموبة ًا‬

‫‪ LiDAR‬يتـ تركيبو عادة عمى‬

‫حامل ثالثي القوائـ و يدور مستشعر ‪ 360 LiDAR‬درجة حولو ؛ ينعكس‬ ‫شعاع الميزر النبضي مف أشياء مثل بناء الجبيات ‪ ،‬وأعمدة المصابيح ‪،‬‬ ‫والغطاء النباتي ‪ ،‬والسيارات ‪ ،‬وحتى األشخاص‬

‫العودة ويتـ حساب المسافة بيف جياز االستشعار‬

‫ثـ‬

‫يتـ تسجيل نبضات‬

‫والظاىرة ؿتكوف البيانات‬

‫التي يتـ إنتاجيا في شكل "سحابة نقطية" ‪ ،‬وىي عبارة عف مجموعة مف‬ ‫النقاط ثالثية األبعاد ‪ ،‬لكل منيا مواضع‬ ‫إحداثيات مختار‪.‬‬

‫‪- 36 -‬‬

‫‪ x‬و ‪ y‬و ‪ z‬بالنسبة إلى نظاـ‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫تاريخ الليدار‪:‬‬ ‫تـ تطوير ‪ LIDAR‬أو المسح بالميزر في أوائل الستينات مف أجل الكشف‬ ‫عف اؿغواصة مف طائرة ‪ ،‬واستخدمت النماذج المبكرة بنجاح في أوائل عاـ‬ ‫‪1970‬؛ حينيا كانت األنظمة األولية "شعاع منفرد" ‪ ،‬وىي أجيزة محدودة‬ ‫وكانت المرجعية الجغرافية حينيا ليست بالدقة المناسبة ‪.‬‬ ‫بدأ تطويره مف أوائل ومنتصف سبعينيات القرف العشريف ‪ ،‬في أمريكا‬ ‫الشمالية ‪ ،‬الستخدامو فى التطبيقات الييدروغرافية والباثميرتؾ ؛ وفى أواخر‬

‫الثمانينات ‪ ،‬استخدـ ‪ GPS‬لقياسات دقيقة المدى مف الميزر المحموؿ‬ ‫باليواء‪.‬‬

‫بداية مف التسعينيات استبدلت ممفات التعريف بالماسحات الضوئية ( ‪)ALS‬‬

‫‪ ،‬ونظاـ تحديد المواقع العالمي ( ‪ )GPS‬؛ وفى عاـ ‪ 1996‬أقيـ مؤتمر‬ ‫‪ ISPRS‬في فيينا؛ حيث قدمت شركة تصنيع‬ ‫واالختبارات عمى ‪.ALS‬‬

‫‪ ALS‬بعض التقارير‬

‫مف عاـ ‪1996‬حتى عاـ ‪2000‬أقيمت عدة مجموعات عمل عمى ‪ ALS‬؛‬

‫كما نشر عدد خاص مف ‪ RS & ISPRS Journal of Photo‬يعطي‬ ‫نظرة عامة جيدة عنيا‪.‬‬

‫منذ عاـ ‪2000‬؛تستخدـ ‪ ALS‬بشكل متزايد في التطبيقات المختمفة ؛‬

‫وأصبحت في ازدياد خصوصا بتوفر المدرسة الدولية لتكنولوجيا ‪،LiDAR‬‬ ‫فى اليند حيث قدمت المواد العممية وأساليب تحسيف أنظمة الميدار باستمرار‪.‬‬

‫‪- 37 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫في الوقت الحاضر ‪ ،‬يصعب تخيل األبحاث البيئية دوف استخداـ تقنيات‬ ‫االستشعار عف بعد مثل تقنية‬

‫‪Ranging‬‬

‫)‪ (LIDAR‬والكشف عف الموجات الراديوية‬

‫‪Light Detection and‬‬ ‫‪ (RADAR).‬بسبب الدقة‬

‫الفائقة والتدريجية لمقياسات ‪ ،‬وامكانية مراقبة الغالؼ الجوي في الظروؼ‬ ‫المحيطة ‪ ،‬وامكانية تغطية نطاؽ االرتفاع مف األرض إلى ارتفاع يزيد عف‬ ‫‪ 100‬كـ كل ىذه المزايا تُشكل جاذبية الستخداـ ‪.LIDAR‬‬

‫‪- 38 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫تعاريف ومصطلحاث هامت‪:‬‬ ‫‪ Pulse repetition frequency‬تكرار النبضة أو معدل‬ ‫النبض)‪ :(PRF‬ىى عدد النبضات المرسمة في الثانية ‪.‬‬ ‫أيضا نبضات) وىى عدد‬ ‫‪ : Echoes‬أصداء (يطمق عمييا البعض ً‬ ‫انعكاسات النبضات المستممة المسجمة لنبضة واحدة مرسمة‪.‬‬

‫‪ : Minimum vertical object separation‬الحد األدنى لممسافة‬ ‫بيف النبضات اؿقابمة لمفصل‪.‬‬ ‫‪ Scan rate‬معدؿ المسح الضوئي ‪:‬عدد أنماط المسح الضوئي (مثل‬ ‫خطوط المسح الضوئي) في الثانية‪.‬‬ ‫‪ (FOV) Field of View‬مجاؿ الرؤية أو زاوية المسح الضوئي‪ :‬وىى‬ ‫زاوية الطيراف التي يمكف أف تغطييا حزمة الميزر‪.‬‬ ‫‪ Beam divergence‬انحراؼ الحزمة‪ :‬ىى الزاوية التي تظير انحراؼ‬ ‫شعاع الميزر عف توازي الظاىرات األخرى‪.‬‬ ‫‪ Minimum and maximum flying height‬المد األدنى والمد‬ ‫األقصى الرتفاع الطيران‪ :‬الحد األقصى يعتمد بشكل رئيسي عمى القدرة‬ ‫المرسمة ‪ ،‬والحد األدنى عمى الموائح الوطنية و المحمية والمسافة اآلمنة‪.‬‬ ‫‪- 39 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫‪ Maximum swath width:‬أقصى عرض لممسح ‪ :‬يعتمد عمى ارتفاع‬ ‫الطيراف و مجاؿ الرؤية‪.‬‬ ‫‪ Laser footprint‬البصمة الميزرية (ماامة األرض المضاءة لوااطة‬ ‫شعاع الميزر)‪ :‬تعتمد عمى تباعد الحزمة وارتفاعىا وىذه المساحة في الحالة‬ ‫المثالية تكوف عمى ىيئة دائرة ‪ ،‬بينما ىى في الواقع شكل بيضاوي أو نمط‬ ‫أكثر انتظاما‪.‬‬ ‫‪ :Across and along track point density‬عبور و طوؿ كثافة‬ ‫نقطة المسار (يحدد ىذاف الرقماف متوسط كثافة النقطة)‪ :‬يعتمداف عمى‬ ‫العديد مف الظاىرات ‪ ،‬مثل نمط المسح الضوئي ‪ ،PRF ،‬معدؿ المسح ‪،‬‬ ‫ارتفاع الطائرة ‪ ،‬سرعة الطائرة ‪FOV ،‬إلخ‪.‬‬ ‫‪ : Number of echoes‬عدد النبضات التي يتـ تسجيل كثافة ليا‪.‬‬ ‫‪ :LAS‬اختصار لتنسيق ممف الميزر؛ تنسيق ممف ‪ LAS‬ىو تنسيق ممف‬ ‫عمومي لتبادؿ بيانات سحابة ثالثية األبعاد بيف مستخدمي البيانات‪ .‬عمى‬

‫الرغـ مف أنيا وضعت في المقاـ األوؿ لتبادؿ البيانات السحابية ؿنقطة ‪lidar‬‬

‫‪ ،‬إال أف ىذا التنسيق يدعـ التحويل مف الشكل الثالثى األبعاد ( ‪.)X.Y.Z‬‬

‫‪ LAS‬ىو تنسيق ممف ثنائي يحتفع بمعمومات خاصة بطبيعة بيانات ‪lidar‬‬

‫معقدا‪.‬‬ ‫بينما ال يكوف ً‬

‫‪- 40 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫‪ : RMSE‬اختصار لخطأ الجذر التربيعي ؛ "مقياس دقة البيانات المماثمة‬ ‫لقياس االنحراؼ المعياري إذا لـ يكف ىناؾ تحيز في البيانات " (أي ‪ ،‬يكوف‬ ‫عادة موزع فوؽ وتحت الصفر) ؛ يشيع استخداـ ىذا المقياس لوصف‬ ‫الخطأ ً‬ ‫ؼحسب القيمة مباشرًة مف‬ ‫التبايف في االرتفاعات الميدية بالنسبة لميدار ‪ ،‬تُ‬

‫الفرؽ بيف نقاط التحكـ األرضية وارتفاع التضاريس‪.‬‬

‫‪ Accuracyz‬الدقة الرأاية األاااية ؛ )‪ : (FVA‬مقياس دقة البيانات في‬

‫المناطق المفتوحة بمستوى ٍ‬ ‫عاؿ مف الثقة ( ‪ )٪95‬؛ تحسب مف ‪RMSE‬‬ ‫باستخداـ المعادلة‬

‫‪RMSE x 1.96 = FVA.‬‬

‫)‪ : (SVA‬وىى تشبو الدقة الرأسية اإلضافية‪ ،‬لكنيا مقياس ألنواع الغطاء‬ ‫األرضي الفردية ‪ ،‬والتي تعد األرض العارية واحدة منيا ؛ تُحسب القيمة‬ ‫عادة في النسبة المئوية ‪ 95‬حيث ال تتبع األخطاء التوزيع الطبيعي ‪ ،‬حيث‬ ‫ً‬

‫تحتوي ‪ ٪95‬مف قيـ االرتفاع عمى أخطاء ارتفاع تساوي أو تقل عف النسبة‬ ‫المئوية ‪95‬؛ عمى سبيل المثاؿ ‪ ،‬إذا تـ جمع ‪ 20‬نقطة ‪ ،‬فيمكف إزالة أسوأ‬ ‫نقطة (‪ )٪5‬وتوفير النقطة ‪ 19‬كقيمة ‪ SVA‬؛ يتـ اإلبالغ عف قيمة ‪SVA‬‬ ‫بشكل منفصل لكل نوع غطاء أرضي تـ اختباره ‪ ،‬وبالتالي توفر معمومات‬ ‫أكثر تفصيالً مف الدقة الرأسية المدمجة ‪.‬‬

‫‪- 41 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫أيضا مقياس لمدقة عند مستوى ‪٪95‬؛‬ ‫الدقة الرأاية المومدة )‪: (CVA‬ىي ً‬

‫وىو مقياس لمجموعة البيانات بأكمميا؛ يتـ استخداـ جميع النقاط التي تـ‬ ‫معا‪.‬‬ ‫جمعيا في أنواع األرض المختمفة ً‬

‫‪ Classification‬التصنيف ‪ :‬و عبارة عف البيانات التي تمت معالجتيا‬

‫لتحديد نوع الظاىرات التى انعكست النبضات عميو ا ؛ يمكف أف تكوف بسيطة‬ ‫غير مصنفة (أي ظاىرة غير محدد ة) أو تحتوى عمى المباني والغطاء‬

‫شيوعا ىو تصنيف مجموعة البيانات لمنقاط "تربة‬ ‫النباتي العالي و األكثر‬ ‫ً‬ ‫عارية" واؿغير اؿمصنفة‪.‬‬

‫)‪ Return Number (First/Last Returns‬رقم النبضة ال ار عة ‪:‬‬

‫يمكف لمعديد مف أنظمة ‪ lidar‬التقاط مرتجع األوؿ والثاني والثالث ‪ ،‬وفي‬ ‫النياية العائد "األخير" مف نبضة ليزر واحدة‪ .‬يمكف استخداـ رقـ المرسل‬

‫لممساعدة في تحديد ماىية النبضة المنعكسة (عمى سبيل المثاؿ ‪ ،‬األرض ‪،‬‬

‫الشجرة )‪.‬‬

‫‪ Point Spacing‬التباعد لين النقاط‬

‫‪ :‬مدى قرب نقاط الميزر مف‬

‫بعضيا البعض ‪ ،‬واؿمماثل لحجـ البكسل في المرئية الفضائية ؛ وتسمى‬

‫أيضا " ‪ " posting density‬أو " ‪" nominal point spacing‬؛ ويحدد‬ ‫ً‬ ‫تباعد النقاط دقة المنتجات الشبكية المشتقة ‪.‬‬ ‫‪ Pulse Rate‬معدل النبض ‪ :‬عدد "لقطات" الميزر المنفصمة في الثانية‬ ‫يار؛ األنظمة المستخدمة في عاـ ‪ 2012‬كانت قادرة‬ ‫التي تطمقيا أداة الل د‬

‫‪- 42 -‬‬

‫الفصل األول ‪ :‬نظرة عامة عن نظام الليدار‬

‫شيوعا ‪ ،‬يتـ‬ ‫عمى ما يصل إلى ‪ 300000‬نبض في الثانية الواحدة واألكثر‬ ‫ً‬ ‫التقاط البيانات بمعدؿ يتراوح بيف ‪ 50000‬و ‪ 150000‬نبض في الثانية ‪.‬‬

‫أيضا‬ ‫‪ Intensity Data‬ليانات الكثافة ‪:‬عند تسجيل عائد الميزر ‪ ،‬يتـ ً‬

‫تسجيل قوة العائد ؛ ؿتمثل القيـ مدى انعكاس الكائف المصور " الظاىرة" عمى‬

‫الطوؿ الموجي لمضوء الذي يستخدمو نظاـ الميزر (عمى سبيل المثاؿ ‪،‬‬

‫‪ 1064‬نانومتر لمعظـ أجيزة استشعار التضاريس التجارية في الواليات‬ ‫المتحدة)‪ .‬تشبو ىذه البيانات صورة باألبيض واألسود ولكف ال يمكف تفسيرىا‬ ‫تماما‪.‬‬ ‫بنفس الطريقة ً‬

‫‪ RTK GPS‬؛ إختصار لـ ‪ : Real Time Kinematic GPS‬المالحة‬

‫عبر األقمار الصناعية التي تستخدـ الموجة الحاممة التي تنقل أو تحمل‬ ‫إشارة النظاـ العالمي لتحديد المواقع ( ‪ )GPS‬بدالً مف إشارة ‪ GPS‬نفسيا‪.‬‬

‫فيبمغ تردد إشارة ‪ GPS‬الفعمي حوالي ‪ 1‬ميجا ىرتز ‪ ،‬في حيف أف الموجة‬

‫الحاممة ليا تردد ‪ 1500‬ميجا ىرتز ‪ ،‬لذلؾ يكوف الفرؽ في وقت وصوؿ‬ ‫اإلشارة أكثر دقة‪.‬‬

‫‪ ، DEM‬أو ‪ : Digital Elevation Model‬عبارة عف سطح تـ إنشاؤه‬ ‫‪DEM‬‬

‫غالبا ما يتـ استخداـ‬ ‫مف بيانات نقاط االرتفاع لتمثيل التضاريس‪ً .‬‬ ‫بسيولة في تطبيق نظاـ المعمومات الجغرافية ( ‪ )GIS‬أو تطبيق التصميـ‬

‫بمساعدة الكمبيوتر (‪.)CAD‬‬

‫‪- 43 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫الفصل الثانى‬ ‫أساسيات الليدار وآلية الؼمل‬

‫‪- 44 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫مقدمة‪.‬‬ ‫يأتى ىذا الفصل ليعرض آساسيات الميدار ؛ وذلك من خالل التعرف عمى‬ ‫مكونات الميدار؛ أنواع أنظمة الميدار األرضى والمحمول جواً؛ وبعد ذلك‬ ‫التعرف عمى خصائص الميدار ومعرفة آلية العمل بالميدار وتشغيل الميدار‬ ‫لينتيى الفصل بتفاعل نبضات الميزر مع المواد الموجودة عمى سطح االرض‬ ‫وأخي اًر اإلنعكاسية ومصادر األخطاء‪.‬‬ ‫مكونات نظام الليدار‪:‬‬ ‫يتكون الميدار من مجموعة من المكونات الرئيسية هى ‪:‬‬ ‫ وسائل الجمع وتتمثل فى الطائرات والمروحيات ‪.‬‬‫ الماسح الضوئى بالميزر‪.‬‬‫ ‪.GPS‬‬‫ ساعة عالية الدقة‪.‬‬‫ نظام لممالحة ‪ IMU‬بالقصور الذانى لقياس اىتزاز الطائرة وزاوية‬‫االنعراج‪.‬‬ ‫‪ -‬جياز حاسب آلى لتخزين وتسجيل البيانات‪.‬‬

‫‪- 45 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫شكل (‪ ) 21‬مكونات نظام الميدار‪.‬‬

‫أووًال‪ -:‬الماسح الضوئي بالميزر‪:‬‬ ‫ تدور المرايا أو المسح الضوئي إلسقاط نبضات الميزر إلى السطح‬‫الخارجي‪.‬‬ ‫ زوايا المسح الضوئي" الزاوية التي تم فييا إطالق كل نبضة" حتى ‪75‬‬‫درجة ‪.‬‬ ‫‪ -‬يتمقى نبضات عاكسة من السطح ‪.‬‬

‫‪- 46 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫شكل رقم (‪ )22‬الماسح الضوئى أحد مكونات نظام الميدار‪.‬‬

‫انياًال‪ :‬نظام تحديد المواقع العالمي (‪)GPS‬‬

‫ يسجل موقع( ‪ (z ،y ،x‬لمماسحة الضوئية ‪.‬‬‫ يوجد محطات أرضية أساسية مسحية في منطقة الطيران كما موضح‬‫بالشكل التالى‪.‬‬

‫شكل رقم (‪ ) 23‬جياز ‪ GPS‬أحد مكونات نظام الميدار‬

‫‪- 47 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫ال اًال‪ -:‬وحدة القياس بالقصور الذاتي (‪:)IMU‬‬

‫لقياس االتجاه الزاوي لمماسح الضوئي بالنسبة إلى األرض ‪(pitch, roll,‬‬

‫)‪yaw‬‬

‫شكل رقم (‪ )24‬طرق قياس اإلتجاه الزاوو‪.‬‬

‫رابعاًال‪ -:‬ساعة عالية الدقة‪.‬‬

‫لتسجيل الوقت الذي تغادر فيو نبضة الميزر وتعود لمماسح الضوئي‪.‬‬ ‫أنواع أنظمة الليدار‪:‬‬

‫ىناك نوعين من المسح الميزرو" أنظمة الميدار"ىما المسح‬

‫األرضى)‪ )Terrestrial Lidar‬والمسح المحمول جوو( ‪.)Airborne‬‬ ‫ المسح الميزرى األرضى(‪:)Terrestrial Lidar‬‬‫ىناك نوعان من ىذه أجيزة المسح األرضى المحمول "المتحرك " حيث‬

‫يتم التصوير من خالل مركبة متحركة وال ابت والتى تثبت عمى حامل‬ ‫أو جياز ثابت‪.‬‬ ‫‪- 48 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫ المسح األرضى المحمول " المتحرك"‪ :‬حيث يتم تثبيت أجيزة المسح‬‫كما يمكن تركيب ىذه األنظمة عمى‬

‫عمى سطح سيارة متحركة‬

‫المركبات والقطارات وحتى القوارب‬

‫وعادة يتم استخداميا لدراسة‬

‫البنية التحتية لمطرق وخطوط السكك الحديدية‪.‬‬

‫شكل ر قم (‪ )25‬جهاز ليدار أرضى محمول " متحرك" ‪.‬‬

‫المسح األرضى ال ابت‪:‬‬‫تم تطوير ‪ Lidar‬ألول مرة كأداة أرضية ثابتة الموقع "حيث يتم تثبيت أجيزة‬ ‫التصوير عمى أجيزة أو حوامل ثالثية ثابتة "؛‬

‫لدراسات التركيب الجوي‬

‫والسحب واليواء الجوي وال زال يستخدم كأداة قوية لرصد المناخ في جميع‬

‫أنحاء العالم حيث تقوم ‪ NOAA‬وغيرىا من مؤسسات البحث بتشغيل ىذه‬ ‫األدوات لتعزيز فيمنا لتغير المناخ ‪.‬‬

‫‪- 49 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫طا كثيفة ودقيقة لمغاية ‪ ،‬مما يتيح التحديد الدقيق‬ ‫يجمع ليدار األرض نقا ً‬ ‫لألشياء والمواد يمكن استخدام ىذه الغيوم ذات النقاط الكثيفة إلدارة المرافق ‪،‬‬ ‫واجراء مسوحات الطرق السريعة والسكك الحديدية ‪،‬‬

‫و إنشاء نماذج ثالثية‬

‫األبعاد لممدن والمساحات الخارجية والداخمية‪ ،‬عمى سبيل المثال ال الحصر‪.‬‬

‫شكل رقم (‪ )26‬نظام الميدار األرضى ال ابت‪.‬‬

‫المسح الميدرى المحمول جوى(‬

‫‪ :)Airborne‬حيث يتم حمل أجيزة‬

‫التصوير عمى متن طائرات أو مروحيات وىناك نوعان من ىذه األجيزة‬

‫(الطبوغرافية والبا يميترىة) حيث تستخدم األجيزة الطبوغرافية لممسح‬

‫الميزرو لألرض بينما يشع استخدام األجيزة الباثيمترية لمسح المياه واعماقيا‬ ‫ويسمى بميدار األعماق‪.‬‬

‫‪- 50 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫شكل رقم (‪ ) 27‬لٌدار محمول جوا ( طبوغرافً)‪.‬‬

‫يعتبر ليدار األعماق ىو نوع من األجيزة القادر عمى اختراق المياه ؛ وتجمع‬ ‫مسحا‬ ‫معظم أنظمة ‪ lidar‬االرتفاع وعمق المياه في آن واحد ‪ ،‬وىو ما يوفر ً‬ ‫محموًال في الجو لواجية المياه األرضية‪ .‬وبمسحة ليزر با يمترية ‪ ،‬ينعكس‬ ‫ضوء األشعة تحت الحمراء (نظام الميزر التقميدي) مرة أخرو إلى الطائرة من‬ ‫سطح األرض والماء ‪.‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )28‬لٌدار محمول جوا (باثٌمترٌة)‬

‫منصات ليدار ‪ Lidar‬الطبوغرافية المحمولة جواًال ‪:‬‬ ‫شيوعا المستخدمة لتوليد نماذج االرتفاع الرقمية لممناطق‬ ‫ىي األنظمة األكثر‬ ‫ً‬ ‫الكبيرة وتتكون من منصة محمولة جوا ومستشعر ليدار ‪.‬فالمسح الميدارو‬ ‫تقنية فعالة لجمع بيانات االرتفاع عبر عشرات اآلالف من األميال المربعة‪.‬‬ ‫‪- 51 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫وغالبا ما تستخدم‬ ‫تنتج أنظمة ‪ Lidar‬بيانات نقطية بدقة سنتيمترات‬ ‫ً‬ ‫لمتطبيقات المحمية لرسم خرائط التضاريس التي تتطمب عمميات مسح‬

‫متكررة ‪.‬وتتيح أنظمة المالحة وتحديد المواقع الحديثة استخدام المنصات‬ ‫المتنقمة القائمة عمى المياه والبر لجمع بيانات الغطاء حيث يتم تثبيت ىذه‬

‫األنظمة بشكل عام عمى مركبات متعددة االستخدامات وقد تحتوي عمى‬ ‫نطاقات مستشعرة مستيدفة أكبر من كيمومتر‪.‬‬

‫البيانات التي تم جمعيا من ىذه المنصات دقيقة لمغاية وتستخدم عمى نطاق‬

‫واسع لرسم خريطة لممناطق المنفصمة ‪ ،‬بما في ذلك السكك الحديدية والطرق‬ ‫والمطارات والمباني وممرات المرافق والموانئ وشواطئ البحر‪.‬‬

‫يتم الحصول عمى بيانات ‪ Lidar‬المحمولة جواً عن طريق تركيب نظام‬ ‫داخل طائرة وتحمق فوق المناطق المستيدفة‪ .‬يمكن أن تغطي معظم‬ ‫بعا في الساعة وتظل تنتج‬ ‫ًا‬ ‫المنصات المحمولة جواً حوالي ‪50‬‬ ‫كيمومتر مر ً‬ ‫بيانات تمبي أو تتجاوز متطمبات التطبيقات التي تتطمب بيانات عالية الدقة‪.‬‬ ‫خصائص الليدار‬

‫يعتمد الميدار فى حصوله عمى البيانات عمى العواائد التى تعود إلى الجياز‬

‫مرة أخرو ؛ ىذه العوائد " ىى نبضات الميزر التى تعود من االجسام المراد‬ ‫تصويرىا ؛ وتكون عمى ىيئة سحابة من النقاط"‪.‬‬

‫‪- 52 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫شكل (‪ )29‬سحابة نقاط الميدار‬

‫وفى البداية ال بد من معرفة خصائص الميدار لمعرفة كيف يعمل الميدار فيما‬

‫بعد‪.‬‬

‫خصائص الميدار المحمول جوا ‪:‬‬

‫‪ -1‬بالنسبة لخطوط الطيران‪:‬‬

‫غالبا ما يتم الطيران في الميل‪.‬‬ ‫‪ً -‬‬

‫ التداخل من ‪ 30‬إلى ‪ ٪50‬في التضاريس الوعرة‪.‬‬‫ ممرات متعددة بزوايا مختمفة في المناطق الحضرية ‪.‬‬‫ ارتفاع الطيران عادة ‪ 200‬إلى ‪ 300‬متر (أعمى في المناطق الحضرية)‪.‬‬‫ يتم تمقي "عوائد" متعددة لكل نبضة ليزر يتم إطالقيا من الماسح‬‫الضوئي‪.‬‬ ‫ األنظمة الحديثة قادرة عمى إعادة ترميز يصل إلى ‪ 5‬عوائد لكل نبض‪.‬‬‫‪ -2‬بالنسبة لإلرجاع ‪:‬‬

‫ مسافة المدى بين المستشعر والسطح المصور‪:‬‬‫نبض الماسح الضوئي إلى‬ ‫ة‬ ‫يتم حساب الكائن بمقارنة الوقت الذي تركتو‬

‫الوقت الذي يتم تمقي كل عودة لنبضة الميزر‪.‬‬ ‫‪- 53 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫مسافة المدى (‪ )R‬ودقة المدى (‪)ΔR‬‬

‫حيث تمثل‬

‫‪: R‬سرعة الضوء (~ ‪ 299،792،458‬متر ‪ /‬ثانية)‪.‬‬ ‫‪ :C‬الفاصل الزمني بين إرسال ‪ /‬استقبال النبضة ( نانو ثانية"‪.)"ns‬‬

‫‪ :t‬دقة قياس الوقت (‪.)ns‬‬ ‫زمن نبضة الميزر‪:‬‬

‫موجة مستمرة بالميزر‪:‬‬ ‫مسافة المدو (‪ )R‬ودقة المدو (‪)ΔR‬‬

‫عندما تكون ‪ : R‬سرعة الضوء (~ ‪ 299،792،458‬متر ‪ /‬ثانية)‬ ‫‪:φ‬‬

‫(راديان) ؛‪ : Δφ‬الدقة المكانية (راديان)‬

‫‪ :f‬التردد‬

‫؛ (‪: )Hz‬عدد دورات الموجات لكل وحدة زمنية‪.‬‬

‫‪- 54 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫شكل (‪ )30‬تطبيق ليزر مستمر الموجة‬

‫ يتم حساب إحدا يات (‪ ) x / y / z‬لكل عائد‪ :‬حيث يتم معرفة موقع‬‫واتجاه الماسح الضوئي (من ‪ GPS‬و ‪ ، )IMU‬زاوية مرآة الفحص ‪،‬‬ ‫ومسافة المدو لمكائن أو الظاىرة‪.‬‬ ‫‪ -3‬بالنسبة للدقة المكانية ‪" Resolution‬‬ ‫األنظمة الحالية القادرة‬ ‫وىى عبارة عن عدد النبضات لكل وحدة مساحة ؛ ف‬ ‫عمى ‪ 20‬نبضة ‪ /‬متر مربع‪.‬‬ ‫وتحدد الدقة المكانية عن طريق سرعة الطائرة ‪ ،‬وارتفاع الطيران ومجال‬ ‫الرؤية )‪ ، (FOV‬ومعدل انبعاث النبض ‪.‬‬ ‫‪ -4‬بالنسبة لمدقة ‪-:‬‬ ‫ الدقة الرأسية عادة من ‪ 15‬إلى ‪ 20‬سم (~ ‪ 6‬بوصات)‬‫ الدقة األفقية ‪ 3/1‬إلى ‪ 1‬متر‬‫‪ -‬تحسين الدقة عن طريق الطيران منخفض وبطيء ‪ ،‬مع ‪ FOV‬ضيق‪.‬‬

‫‪- 55 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫ ىناك حاجة إلى دقة أعمى و ‪ FOV‬ضيق الختراق الغطاء النباتي‬‫الكثيف‪.‬‬ ‫ الدقة األعمى تسمح لمسطح والظاىرات الموجودة عميو أن ُيسجل بشكل‬‫أفضل ‪ ،‬ولكن عمى حساب مجموعات البيانات وأوقات المعالجة تكون أبطأ‪.‬‬ ‫‪ -5‬خصائص الميدار من حيث الك افة‪:‬‬ ‫ تختمف قوة العوائد مع تركيبة سطح الظاىرة التى تعكس العائد‪.‬‬‫ يشار إلى النسب المئوية لالنعكاس عمى أنو شدة ‪.LiDAR‬‬‫ يمكن استخداميا لتحديد أنواع الغطاء األرض‪.‬‬‫مميزات الميدار‪:‬‬ ‫ القدرة عمى تغطية مناطق واسعة بسرعة‪.‬‬‫‪ -‬يتميز مستوو عال من الدقة‪.‬‬

‫ أقل تكاليف من األساليب التصويرية‪.‬‬‫ يمكن جمع البيانات في التضاريس والظالل شديدة االنحدار‪.‬‬‫ يمكن أن تنتج ‪ DEM‬و ‪.DSM‬‬‫عيوب الميدار‪:‬‬

‫ عدم القدرة عمى اختراق المظمة الكثيفة جدا مما يؤدي إلى وجود نسب‬‫أخطاء فى نموذج االرتفاع فى ىذه المناطق ذات الكثافات المرتفعة‪.‬‬ ‫جدا يصعب تفسيرىا‪.‬‬ ‫ يحتوو عمى مجموعات بيانات كبيرة ً‬‫‪ -‬ليس يوجد بروتوكوالت دولية لمتعامل مع بياناتو‪.‬‬

‫‪- 56 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫آلية ػمل الليدار ‪:‬‬ ‫تعمل مستشعرات ‪ liDAR‬عمى نفس مبدأ ‪ ،RADAR‬حيث تطمق موجة‬ ‫طولية في جسم ما‬

‫مع ضبط عودتيا إلى المصدر لقياس المسافة بين‬

‫النقطتين‪.‬‬ ‫نظر ألن ضوء الميزر الذو يستخدمو الميدار يحتوي عمى طول موجي‬ ‫ولكن ًا‬ ‫أقصر ‪ ،‬فمن الممكن قياس ظاىرات أصغر بكثير وبدقة أعمى ‪ ،‬مما يجعميا‬ ‫مناسبة بشكل خاص لرسم خرائط التضاريس‬

‫؛ و لقد تم استخدام تقنية‬

‫‪LiDAR‬عمى نطاق واسع من أجل البحث في الغالف الجوي واألرصاد‬

‫نظر لدقتيا‪ .‬كان ذلك فقط من خالل نشر أنظمة تحديد المواقع‬ ‫الجوية ًا‬ ‫العالمية )‪ (GPS‬في الثمانينيات ‪ ،‬مما سمح بتحديد الموقع الدقيق لمطائرات‬ ‫‪ ،‬ومنذ ذلك الحين ‪ ،‬تم تطوير العديد من أدوات‬

‫‪ LiDAR‬المتجو إلى‬

‫األسفل الستخدام الطائرات واألقمار الصناعية‪.‬‬ ‫والسؤال األن كيف يعمل نظام ‪ LiDAR‬؟ المبدأ الذي يكمن وراء نظام‬ ‫صغير عمى‬ ‫ًا‬ ‫ضوءا‬ ‫‪ LiDAR‬بسيط لمغاية ؛ تتمخص فكرتو فى انبعاث‬ ‫ً‬ ‫مصباحا‬ ‫عندما تضيء‬ ‫السطح وقياس الوقت المستغرق لمعودة إلى مصدره‪ .‬ف‬ ‫ً‬ ‫فعميا ىو الضوء الذي ينعكس ويعود إلى شبكية العين‬ ‫عمى سطح ما تراه ً‬ ‫يسافر الضوء بسرعة كبيرة حوالي ‪ 300‬ألف كيمومتر في الثانية ‪ ،‬أو‬

‫‪ 186،000‬ميل في الثانية ‪ ،‬أو‬

‫‪ 0.3‬متر لكل نانوثانية ‪ ،‬لذا يبدو أن‬

‫الضوء فوري‪ .‬وبالطبع ‪ ،‬فإن المعدات الالزمة لقياس ىذا يحتاج إلى العمل‬

‫‪- 57 -‬‬

‫؛‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫بسرعة كبيرة‪ .‬فقط مع التقدم في تكنولوجيا الحوسبة الحديثة أصبح ىذا‬

‫ممكنا‪.‬‬

‫إن الحساب الفعمي لقياس المسافة التي قطعيا الفوتون الضوئي والذي يعود‬ ‫إلى الجسم ىى ‪:‬‬ ‫المسافة = (سرعة الضوء × وقت الطيران) ‪2 /‬‬ ‫أو أن أداة ‪ LiDAR‬تقوم بإطالق نبضات ضوء الميزر السريعة عمى السطح‬ ‫ثم يقيس المستشعر الموجود عمى الجياز مقدار الوقت الذي يستغرقو كل‬ ‫نبضة لالرتداد‪.‬‬

‫يتحرك الضوء بسرعة ابتة ومعروفة حتى تستطيع أداة ‪ LiDAR‬حساب‬ ‫المسافة بينيا وبين اليدف بدقة عالية؛ من خالل تكرار ىذا في تتابع سريع ‪،‬‬ ‫تنتج خريطة معقدة لمسطح الذي يتم قياسو‪.‬‬ ‫نظر‬ ‫ومع ‪ LIDAR‬المحمولة جواًال يجب جمع بيانات أخرو لضمان الدقة ؛ ًا‬ ‫ألن جياز االستشعار يتحرك إلى ارتفاع ‪ ،‬يجب تضمين موقع الجياز‬ ‫وتوجييو لتحديد موضع نبضة الميزر وقت اإلرسال ووقت العودة‪ .‬ىذه‬

‫المعمومات اإلضافية ضرورية لدقة البيانات‪.‬‬ ‫بينما مع نظام ‪ LiDAR‬األرضى ‪ ،‬يمكن إضافة موقع ‪ GPS‬واحد لكل‬ ‫موقع يتم فيو إعداد الجياز بشكل عام ‪.‬‬ ‫‪- 58 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫تشغيل الميدار‪:‬‬ ‫أول خطوة لعمل الميدار كما سبق وان ذكرنا ىى إنبعاث نبضة من الضوء‬ ‫؛ ثم يتم تسجيل الوقت الدقيق لعودة تمك النبضة عن طريق الكشف عن‬ ‫انعكاس ىذا النبض ؛ باستخ ﺪام س ﺮعة الض ﻮء الثابتة ‪ ،‬حيث يتم تحويميا‬ ‫إلى مسافة "نطاق مائل" ؛ بعد ذلك يتم معرفة موقف واتجاه االستشعار ‪،‬‬ ‫واإلحداثي( ‪ )X,Y,Z‬من العاكس وبعد ذلك يمكننا حساب السطح‪.‬‬ ‫الطول الموجي‪:‬‬ ‫• األشعة تحت الحمراء (‪ 2000 - 1500‬نانومتر) لألرصاد الجوية ؛دوبمر‬ ‫ليدار‪.‬‬ ‫• األشعة تحت الحمراء القريبة (‪ 1060 - 1040‬نانومتر) لرسم الخرائط‬ ‫األرضية‪.‬‬ ‫• أزرق ‪ -‬أخضر (‪ 600 - 500‬نانومتر) لقياس األعماق‪.‬‬ ‫• األشعة فوق البنفسجية (‪ 250‬نانومتر) لألرصاد الجوية‪.‬‬ ‫كيف يعمل الميزر؟ تكمن اإلجابة عن هذا السؤال فىما يمى‪:‬‬ ‫ إن مرور تيار من الكيرباء ذات الجيد العالي يسبب أنبوب فالش‬‫كوارتز وتنبعث منو انبعاث مكثف من الضوء‪ ،‬مثيرة بعض الذرات‬

‫في بمورة أسطوانية إلى مستويات طاقة أعمى‪.‬‬

‫ عند مستوو طاقة معين ‪ ،‬تنبعث بعض الذرات من جسيمات الضوء‬‫والتى تسمى "الفوتونات"‪.‬‬

‫‪- 59 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫في البداية تنبعث الفوتونات في‬ ‫‪ -‬ف‬

‫كل االتجاىات حيث تقوم‬

‫الفوتونات من ذرة واحدة تحفز انبعاث الفوتونات من الذرات األخرو‬

‫وتقوم شدة الضوء بسرعة تضخيميا‪.‬‬

‫يابا ‪،‬‬ ‫ذىابا وا ً‬ ‫ تعكس المرايا في كل طرف الفوتونات ً‬‫العممية من االنبعاث المحفزة والتضخيم‪.‬‬ ‫‪ -‬تغادر الفوتونات من خالل المرآة الفضية جزئيا في واحد‬

‫عمى ىيئة ضوء ىذا الضوء ىو ضوء الميزر‪.‬‬ ‫كيف يعمل الليدار؟‬

‫مواصمة ىذه‬ ‫النياية‪.‬‬

‫خالصة أن الميدار يتكون من جياز إرسال وجياز استقبال و نبضات ضوء‬ ‫قصيرة مع أطوال من بضع إلى عدة مئات من النانوثانية وخصائص طيفية‬

‫محددة يتم إنشاؤىا بواسطة الميزر‪ .‬وتطبق العديد من األنظمة موسع شعاع‬ ‫داخل وحدة اإلرسال لمحد من تباعد شعاع الضوء قبل إرسال ه إلى الغالف‬

‫الجوي‪ .‬وفي نياية المتمقي ‪ ،‬تمسكوب يجمع الفوتونات المبعثرة من الجو‪.‬‬ ‫ومن المعتاد يتبعو نظام تحميل بصري يعتمد عمى‬

‫ألية التطبيق ‪ ،‬ويختار‬

‫أطوال موجية محددة أو حاالت االستقطاب لمخروج من الضوء المجمع ويتم‬

‫توجيو اإلشعاع المحدد إلى كاشف‪.‬‬

‫ثم يتم تحويل اإلشارة البصرية المستقبمة إلى إشارة كيربائية بحيث تعتمد‬

‫كثافة ىذه اإلشارة عمى الوقت المنقضي ثم بعد ذلك يتم تحديد نقل نبضة‬

‫الميزر إلكترونيا وتخزينيا في الكمبيوتر‪.‬‬ ‫األطوال الموجية المستخدمة في ‪ lidar‬تعتمد عمى التطبيق وتمتد من حوالي‬ ‫‪ 250‬نانومتر إلى ‪. μm11‬‬ ‫‪- 60 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫تنتج أشعة الميزر المنبعثة أشعة فوق بنفسجية ‪ ،‬بينما ‪ Nd: YAG‬تنبعث‬ ‫في المنطقة الطيفية تحت الحمراء عمى طول موجة ‪ 1064‬نانومتر‪.‬‬

‫يتم استخدام مضاعفة التردد ثالث مرات مع بمورات غير خطية عمى نطاق‬

‫واسع لتحويل ‪ Nd: YAG‬اإلشعاع األساسي إلى ‪ 532‬و ‪ 355‬نانومتر؛‬ ‫وأربعة أضعاف إلى ‪ 266‬نانومتر ‪.‬‬

‫يمكن تحويل أشعة الميزر إلى أطوال موجية أطول من خالل تحفيز تشتت‬

‫رامان في الغازات مثل الييدروجين‪.‬‬

‫شكل (‪ )31‬طريقة عمل الميدار‪.‬‬

‫آليات المسح الضوئي واألنماط األرضية ‪:‬‬ ‫الدقة‬ ‫تستخدم معظم أنظمة الميدار مرايا متذبذبة بزيادات زاوية متساوية ؛ ف‬ ‫عند حافة الرقعة مع المرايا المتذبذبة غالباً ما تكون‬ ‫االنحراف بينما مع المرايا الثابتة تكون الدقة أكبر‪.‬‬ ‫‪- 61 -‬‬

‫أقل بسبب عدم دقة‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫والجدير بالذكر أن كثافة النقطة تكون غير متجانسة مع جميع أنماط‬ ‫اعتمادا عمى بصمة‬ ‫المسح الضوئي ف‬ ‫ىناك ثغرات في التغطية األرضية و ً‬

‫أيضا ينتج التداخل‪.‬‬ ‫الميزر ً‬

‫شكل (‪ )32‬م ال لمرآة وآليات المسح ‪.‬‬

‫بعض الخصائص الهامة آلليات عمل الميدار ‪:‬‬ ‫شعاع اوختالف‬ ‫ شعاع الميزر يتسع مع المسافة‪.‬‬‫ شعاع االختالف ‪. γ‬‬‫ الحد النظري بواسطة انحراف الضوء ‪.‬‬‫مثال ‪:‬‬ ‫‪ 1064 = 1qλ‬نانومتر ؛ ‪ 10 = D‬سم‬ ‫‪- 62 -‬‬

‫‪0.026 mrad‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫القيم النموذجية لـ ‪mrad 1 – 0.51 = λ ALS‬‬ ‫قطر شعاع اللٌزر األرضً (على افتراض دائرة) ‪:‬‬

‫شكل (‪ )33‬قطر شعاع اللٌزر األرضى‪.‬‬

‫‪- 63 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫توازن الطاقة"‪:" Power balance‬‬

‫شكل (‪ٌ )34‬وضح توازن الطاقة فى نظام لٌدار‪.‬‬

‫‪- 1‬الطاقة المنقولة (‪.)pt‬‬ ‫‪- 2‬الطاقة المستممة عمى الجسم ( ‪.)M . PT‬‬ ‫‪ : M‬انتقال الغالف الجوو ‪.‬‬ ‫‪- 3‬الطاقة المنعكسة (‪.)PTM ρ / π‬‬

‫‪- 4‬الطاقة المستممة ( ‪.)pr‬‬

‫‪- 64 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫الخصائص النمطية لمنبضات المرسمة‪:‬‬ ‫عرض النبضة ‪ ( :‬سرعة الضوء @ ‪tp = 10 ns (m 3 m‬‬ ‫وقت صعود النبض ‪( :‬سرعة الضوء @ ‪trise = 1 ns (30 cm‬‬ ‫موقع حافة ارتفاع النبضة الواردة يستخدم لتحديد ‪ TOF‬والمدو‪.‬‬ ‫وشدة المدو يقيس الحد األقصى أو أفضل مجال نبض وارد‪.‬‬ ‫ذروة الطاقة القصوو ‪ 2000 = :‬واط (‪)Ppeak = 2,000 W‬‬

‫الطاقة لكل نبضة ‪E = Ppeak · tp = 20 μj :‬‬ ‫متوسط الطاقة (@ معدل تكرار النبضة ‪ F = 10‬كٌلو هرتز)‪.‬‬

‫‪Pav = E · F = 0.2 W‬‬

‫شكل (‪ )35‬إرسال النبضات من الميدار‪.‬‬ ‫‪- 65 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫ومن المالحظ أن بالنسبة لمعظم أنظمة ‪ ، ALS‬يتدىور شكل النبض مع‬

‫ارتفاع‪ PRF‬؛ كما ىو موضح ادناه؛ حيث نجد أن النبض أصبح أوسع‬

‫وحجمو يتناقص بزيادة ‪ PRF‬في اتجاه عقارب الساعة من أعمى اليسار‪:‬‬

‫‪ 100 ، 70 ، 50 ، 33‬كيمو ىرتز‪.‬‬

‫شكل(‪ )36‬عالقة النبضات بغرتفاع ‪ PRF‬فى نظام ‪.LAS‬‬

‫مبدأ قياس الميزر ‪:CW‬‬ ‫خصائص ترددات التشكيل مثال ‪) ScaLARS):‬‬ ‫إثنين من ترددات التعديل ‪:‬‬ ‫‪F high = 10 MHz, flow = 1 MHz‬‬ ‫‪λshort = 30 m, λlong = 300 m‬‬

‫التردد المرتفع يستخدم لقٌاس مرحلة دقٌقة بٌنما التردد المنخفض ٌستخدم‬ ‫لحساب الطول الموجً (المرحلة الغامضة )‪.‬‬

‫‪- 66 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫إشارة اليسار‪f high :‬‬ ‫‪: AT, AR,‬التنقل والسعة المستممة‪.‬‬ ‫‪ : T‬الفترة‪.‬‬

‫‪ : tL‬وقت السفر(يتوافق مع المرحمة)‬

‫شكل رقم (‪ )37‬ترددات إشارة الميزر‪.‬‬

‫عممية الميزر ‪ :CW‬أقصى مدي يحدد بواسطة ‪λlong‬‬

‫م ال‪:‬‬ ‫‪ 300 = λlong‬م إذن ‪. 150 = Rmax‬‬

‫دقة المدة )‪: )Range resolution‬‬ ‫‪Δφ‬‬

‫‪ΔR = λshort / 4π‬‬

‫نطاق النبضة‪:‬‬ ‫االختالفات في نطاق النبضة معروفة بأنيا < ‪.2 / λlong‬‬ ‫‪- 67 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫تفاػل ليدار مغ ظاهرات سطح االرض ‪:‬‬ ‫الجدير بالذكر أن ىناك نبضات متعددة بشكل عام مع الغطاء النباتي‬

‫بإعتباره ظاىرة شبو شفافة ‪ ،‬كذلك الحال فى الظواىر السطحية (مثل حواف‬ ‫البناء) واألشياء المعمقة (مثل خطوط الطاقة )‪.‬‬

‫النبضة األولى من مظلة‬ ‫الشجرة‪.‬‬ ‫النبضة الثانية والثالثة إلخ‬

‫من فروع األشجار‪.‬‬

‫النبضة األخيرة من األرض‬

‫شكل(‪ )38‬تفاعل النبضات مع الظاىرات عمى سطح األرض‪.‬‬

‫وعادة ما يتم إرجاع حجم النبضة إلى أسفل وعرضو بشكل أكبر كما موضح‬

‫شكل (‪ )39‬طريقة عرض النبضات‪.‬‬ ‫‪- 68 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫فبافتراض أن عرض النبضة المرتجعة من‬

‫‪ ns 10‬ىى ‪ m 3‬فتكون‬

‫المسافة الدنيا دقيقة من الظاىرات القابمة لمفصل ‪ Δh = 1.5 m‬؛ فمن‬

‫الناحية النظرية وفى الواقع يكون الحد الفاصل العمودو أكبر‪.‬‬

‫بينما األسطح المسطحة والمتجانسة يكون انعكاسىا جيد في البصمة الميزرية‬ ‫‪ ،‬فالنبضات المرسمة متشابية إلى حد كبير ؛ فإلرسال نبضة واحدة وقت‬ ‫الصعود يكون صغير وال يوجد نطاق حساب متوسط األىداف المختمفة‪.‬‬

‫دقة الكشف ≈ ‪ ٪ 15-10‬وقت الصعود ≈ ‪ 4.5 - 3‬سم ‪ ،‬من‬ ‫أجل ارتفاع = ‪ 1‬نانوثانٌة ‪.‬‬

‫شكل رقم ( ‪ )40‬إنعكاس النبضات مع األسطح المسطحة‪.‬‬

‫فى حين أن تعكس األسطح غير المنتظمة‬

‫القريبة من بعضيا البعض‬

‫النبض الوارد وفى النبض المنعكس يتم الجمع بين نبض أوسع مع حجم أقل‬ ‫ووقت صعود أطول ودقة مدو أقل‪.‬‬

‫شكل رقم (‪ )41‬إنعكاس النبضات من األسطح غير المنتظمة القريبة‪.‬‬ ‫‪- 69 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫ت ؛ ففى الشكل التالى‬ ‫يعتمد النطاق المقاس عمى انحدار السطح وخشون ة‬ ‫ف‬ ‫النبض عمى اليمين أوسع من اليسار والنطاق المقاس ىو متوسط نطا‬

‫البصمة الميزية‪.‬‬

‫ق‬

‫القابل لالكتشاف عمى االنعكاس‬ ‫ة‬ ‫حيث يعتمد الحد األدنى عمى حجم الظاىرة‬

‫(مثل كابالت الطاقة الرفيعة القابمة لالكتشاف)‬

‫؛ فيمكن اكتشاف النبضة‬

‫المرتجعة عمى الشكمين فى اليمين إذا كانت المنطقة الصفراء مرتفعة‬

‫االنعكاسية ‪ ،‬حتى لو كانت تغطي مساحة صغيرة داخل بصمة الميزر‪.‬‬

‫(نفس انعكاس ولكن لمتضاريس منحدرة)‬ ‫شكل رقم (‪ )42‬العالقة بين النطاق المقاس بإنحدار السطح‬

‫شكل (‪ )43‬تفاعل الميدار مع الظاىرات الموجودة عمى سطح االرض‪.‬‬

‫‪- 70 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫فى حين أنو يتدىور اختراق المظمة مع زيادة زوايا المسح الضوئي وزيادة‬ ‫أوراق األشجار وبالمثل ‪ ،‬تزداد حاالت اإلزاحة مع زيادة زاوية المسح (وىي‬ ‫ميمة لمبناء ثالثي األبعاد ونمذجة المدينة)‪.‬‬

‫نالحظ إنعكاس المياه براق؛ بينما‬ ‫األسطح الرطبة ال يوجد إنعكاس‬

‫شكل (‪ )44‬العالقة بين المسح وزاوية المسح وطبيعة المواد‬

‫انعكاسية الميدار‪: Reflectivity‬‬ ‫تختمف نسبة إنعكاس الميدار بإختالف المواد الموجودة عمى سطح‬ ‫االرض ؛ فكل مادة تعكس أشعة ليدار بنسب متفاوتة ؛ ويوضح الجدول‬

‫التالى أمثمة عمى نسبة إنعكاس بعض المواد الموجودة عمى سطح‬ ‫األرض‪.‬‬

‫‪- 71 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫أم مة انعكاس لممواد‪:‬‬ ‫اإلنعكاس‬ ‫المادة‬ ‫‪%94‬‬ ‫األخشاب (الصنوبر‪ -‬الجافة)‬ ‫‪% 90: 80‬‬ ‫الثموج‬ ‫‪%85‬‬ ‫البناء األبيض‬ ‫أعمى من ‪%75‬‬ ‫الحجر الجيرو والطين‬ ‫‪%60‬‬ ‫األشجار المتساقطة‬ ‫‪%30‬‬ ‫األشجار الصنوبرية‬ ‫‪%57‬‬ ‫رمل الكربونات (الجاف)‬ ‫‪%41‬‬ ‫رمل الكربونات (الرطب)‬ ‫رمال الشاطئ ‪ ،‬المناطق العارية في عادة ‪%50‬‬ ‫صحراء‬ ‫‪%25‬‬ ‫لوح خشب خام ‪.‬‬ ‫‪%24‬‬ ‫الخرسانة الناعمة‬ ‫‪%17‬‬ ‫األسفمت مع الحصى‬ ‫‪%8‬‬ ‫الحمم‬ ‫‪%2‬‬ ‫جدار إطار مطاطي أسود‬ ‫تصل إلى ‪%100‬‬ ‫ورقة بيضاء‬ ‫‪% 90 – 80‬‬ ‫ثمج‬ ‫‪%88‬‬ ‫‪Bear Foam‬‬ ‫‪%60‬‬ ‫أشجار نفضية‬ ‫‪%30‬‬ ‫أشجار صنبورية‬ ‫‪%57‬‬ ‫الرمل الجاف‬ ‫‪%41‬‬ ‫الرمل الرطب‬ ‫‪%17‬‬ ‫األسفمت بالحصى‬ ‫<‪٪ 5‬‬ ‫المياه واضحة‬

‫‪- 72 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫مصادر األخطاء فى نظام الليدار‪:‬‬

‫• قياس الميزر (المدو ‪ ،‬زاوية االنحراف ‪ ،‬االلكترونيات)‪.‬‬

‫• ‪( DGPS‬المستقبل ‪ ،‬األقمار الصناعية ‪ ،‬المرجع األرضي)‪.‬‬ ‫• ‪( INS‬التردد ‪ ،‬االنجراف)‪.‬‬

‫•اإلزاحة ( محاذاة بين ‪ ،) INS ،GPS‬الماسح الضوئي لليزر‪.‬‬

‫• االنحناء الديناميكي لموحة تثبيت ‪ / IMU‬الماسح الضوئي‪.‬‬

‫• تزامن الوقت واالستيفاء ( ‪، INS 200 / s ،GPS: 1-10 / s‬‬ ‫رحمة مضطربة)‪.‬‬

‫• التحول إلى نظام اإلحداثيات المحمي‪.‬‬ ‫األخطاء الهندسية‪:‬‬

‫شكل رقم (‪ )45‬األخطاء الهندسية فى نظام الميدار‬

‫‪- 73 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫اإلفتراضات‬

‫خطأ ‪ :budget‬اوستنتاجات‬

‫‪ ΔY‬أكبر قميالً من ‪ Δ X β‬بسبب صغر ‪ β‬فالنتيجة أن ‪ Δβ‬خطأ‪.‬‬ ‫تغييرات أكبر(‪ ( β‬بسبب ‪ Δκ‬خطأ‪.‬‬

‫‪- 74 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫‪ ΔR‬له تأثٌر هامشً فقط على ‪ ΔZ‬و أي تأثٌر تقرٌبى على ‪.ΔY ، ΔX‬‬

‫اعتمادا عمى ‪ h‬والسبب أن ‪: ΔR : ΔZ‬‬ ‫‪ ΔZ‬أصغر من ‪ ΔX‬و ‪ ΔY‬وأقل‬ ‫ً‬

‫مستقمة عن ‪ h‬تعتمد ‪ ΔZ‬بشكل أساسي عمى ‪(GPS) ΔZ0‬و )‪(ΔR‬‬ ‫لمصغيرة‪. β‬‬

‫‪- 75 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫‪ ΔZ‬تعطى تفائل أكثر لمغاية ؛ خاصة بالنسبة لمتضاريس المنحدرة ‪،‬‬ ‫أيضا أخطاء فى االرتفاع‪.‬‬ ‫تسود ‪ ΔX‬و ‪ ΔY‬وتسبب ً‬ ‫‪Strip adjustment‬‬ ‫يفيد فى ‪:‬‬

‫ تشبيو التعديل المستقل لمنموذج مع ظاىرات المعايرة الذاتية ‪.‬‬‫ نمذجة التحوالت واالنجرافات وغيرىا من األخطاء المنيجية ‪.‬‬‫ قياس نقاط التعادل ‪.‬‬‫‪ -‬قياس نقاط التحكم‪.‬‬

‫‪ -‬ضبط شرائط من ىذا القبيل‪.‬‬

‫ يتم تحويل نقاط التعادل المقابمة إلى نفس نقطة التضاريس ؛األخطاء‬‫في نقاط المراقبة ضئيمة لمغاية‪.‬‬

‫‪- 76 -‬‬

‫الفصل الثانى ‪ :‬أساسيات الليدار وآلية العمل‬

‫شكل (‪ )46‬إنشاء مجموعة بيانات سمس عن طريق تصحيح ألخطاء منيجية بالشرائط‪.‬‬

‫شكل (‪ )47‬شرائط مستقمة مع نقاط التعادل وشرائط تحولت إلى مرجع النظام‬

‫‪- 77 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫الفصل الثالث‬ ‫حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫‪- 78 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫مقدمة‬ ‫جذابا‬ ‫ًا‬ ‫يستعرض ىذا الفصل بعض الجوانب التي تجعل من ‪Lidar‬‬ ‫مصدر ً‬

‫لبيانات الخرائط وتطبيقات إدارة الموارد الطبيعية حيث يمكن تسميم البيانات‬ ‫من تقنية ‪ Lidar‬بتنسيقات متعددة‪.‬‬ ‫فيما يمى عرض التنسيقات المختمفة والطرق التي يتم بيا التحقق من‬ ‫البيانات وتحديدىا كمياً‪ ،‬وذلك بعد معرفة انواع بيانات الميدار ومصادر‬ ‫الحصول عمييا ؛ وأخي اًر نختتم بمعرفة عمميات المعالجة ؛ التصنيف؛ الفمترة‪.‬‬

‫‪- 79 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫أنواع بيانات الليدار‪:‬‬ ‫الميدار مثمو مثل معظم بيانات االرتفاع ‪ ،‬يمكن تخزين بياناتو في مجموعة‬ ‫واسعة من التنسيقات ؛ يتم تسميم البيانات األصمية كنقاط )‪(point clouds‬‬ ‫(سحاب النقطة) التي يمكن معالجتيا إلنشاء ‪ DEMs‬أو ‪ ) TINs‬السطوح )‬ ‫؛ يمكن بعد ذلك استخدام األسطح إلنتاج خطوط الكنتور وعمل التحميالت‬ ‫والمعالجات ‪.‬‬ ‫النقاط ‪Points‬‬ ‫يتم تخزين بيانات النقاط بشكل عام بتنسيق ‪ ، LAS‬وىو "تنسيق ممف ثنائي‬ ‫يحتفع بمعمومات خاصة‬

‫؛ يمكن أن تحتوؼ بيانات ‪ Lidar‬عمى معمومات‬

‫أكثر بكثير من قيم ‪ x‬و ‪ y‬و ‪( z‬الشكل ‪ )48‬وقد تشمل ‪ ،‬شدة العوائد ‪،‬‬ ‫وتصنيف النقطة (إذا تم ذلك) ‪ ،‬وعدد العوائد ‪ ،‬والوقت ‪ ،‬وخط الطيران من‬ ‫أيضا كممفات نصية ؛ ومع ذلك‬ ‫كل نقطة ؛ ف‬ ‫يمكن أن تأتي ىذه المعمومات ً‬ ‫كبير لمغاية (عدة ماليين من السجالت‬ ‫يمكن أن يكون حجم ىذه الممفات ًا‬ ‫التي تحتوؼ عمى العديد من األحرف النصية) ‪ ،‬مما يجعل من الصعب‬

‫التعامل معيا فى بعض األحيان‪.‬‬

‫‪- 80 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫النقاط ممونة حسب الشدة‬

‫النقاط ممونة عن طريق االرتفاع‬

‫النقاط ممونة حسب رقم العائد‬

‫النقاط ممونة حسب التصنيف‬

‫النقاط ممونة حسب مصدر الرحمة‬

‫معا‬ ‫عرض بيانات الكثافة واالرتفاع ً‬

‫شكل (‪ )48‬يوضح نقاط ‪ Lidar‬الممونة لتمثيل سمات مختمفة من البيانات‪.‬‬ ‫‪- 81 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫نماذج االرتفاع الرقمية )‪: (DEMs‬‬ ‫عادة ما تكون بيانات ‪ DEM‬في ممفات نقطية (الشكل ‪ )49‬بتنسيقات‬ ‫ً‬

‫تتضمن ‪ (tif) GeoTiff‬أو ‪Esri Grid‬‬

‫)‪ (adf‬أو ‪floating point‬‬

‫)‪raster (flt‬أو ‪ (img) ERDAS Imagine‬؛ وفي بعض الحاالت ‪،‬‬ ‫تتوفر البيانات بتنسيق( ‪ (TIN‬مثل ‪ Esri TIN‬وفي الحاالت النقطية ‪ ،‬يتم‬ ‫إنشاؤىا باستخدام ممفات نقطة ويمكن معالجتيا باستخدام العديد من التقنيات‬ ‫المختمفة‪.‬‬

‫السطح ممثّل كنقطة (شبكة)‬

‫السطح ممثالً كرمز ‪TIN‬‬

‫شكل(‪ )49‬يوضح تمثيالت شكل السطح‬

‫تتراوح التقنيات المستخدمة إلنشاء ‪ DEMs‬من بسيطة (عمى سبيل المثال ‪،‬‬ ‫أقرب جار) إلى إجراءات الربط الشبكي المعقدة ويمكنيا إنشاء أنواع سطحية‬ ‫مختمفة ( كما ىو موضح بالشكل ‪.)50‬‬

‫‪- 82 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫شيوعا ىي األسطح التي يتم إنشاؤىا من ‪ TIN‬أو ‪Inverse‬‬ ‫األكثر‬ ‫ً‬

‫)‪ distance weighted (IDW‬؛ وتعتمد الطريقة المناسبة عمى البيانات‬

‫واالستخدام المرغوب لـ‪. DEM‬‬

‫نقاط األرض العارية تتداخل عمى صورة جوية‬

‫تم إنشاء ‪ Raster DEM‬باستخدام روتين ‪IDW‬‬

‫عمى النقاط الموضحة‬

‫إنشاء (‪ )TEN‬من النقاط‪.‬‬

‫شكل (‪ DEMS )50‬تم إنشاؤىا من األرض العارية‪ .‬الحع االختالفات الطفيفة بين‬ ‫اثنين من‪DEMS‬‬

‫‪- 83 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫‪:Hillshade‬‬ ‫تساعد ‪ Hillshading‬عمى إبراز اختالفات صغيرة في بيانات االرتفاع‬

‫من المفترض أن تحاكي شكل األرض إذا كانت الشمس تسطع عمييا من‬ ‫ف‬

‫؛‬

‫زاوية محددة ؛ و يمكن إنتاج ىذا التأثير بواسطة العديد من البرامج‬ ‫المستخدمة عادة لمعمل مع بيانات االرتفاع‪.‬‬ ‫‪: Drape‬‬ ‫غالبا ما توفر الرسومات عمى االرتفاع معمومات إضافية وتأثير مشاىدة‬ ‫ً‬ ‫إضافي ففى (الشكل التالى ‪ ) 51‬؛ والذػ يوضح صورة عمى األسطح‬ ‫الوعرة ويستخدم تأثيرات ‪hillshade‬؛ وعمى الرغم من أنيا تقنية بسيطة ‪،‬‬ ‫إال أنيا توفر أدلة تصور إضافية الستخراج المعالم (مثل الكثبان الرممية‬

‫واألراضي الرطبة‪.‬‬

‫شكل (‪ )51‬ةمثال لصورة جوية مسحوبة عمى التضاريس المولدة في ليدار‬

‫‪- 84 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫‪:Contours‬‬ ‫وغالبا ما يتم‬ ‫عادة بتنسيقات ‪ ( Vectors‬مثل ‪(dxf ،shp‬‬ ‫تتوفر الكنتور ً‬ ‫ً‬ ‫اشتقاقيا من ‪ DEM‬أو‪ TIN‬؛ تعد ‪ Contours‬من أكثر التمثيالت‬ ‫شيوعا لالرتفاعات ؛ وتتوفر الكنتور داخل بيانات الميدار ‪ ،‬لكنيا‬ ‫المستخدمة‬ ‫ً‬ ‫غالباً تحتاج إلى عمميات من المعالجة لمحصول عمى منتج أفضل يسيل‬ ‫تفسيره لذلك يتم استخدام‬

‫التحميل‪.‬‬

‫‪ DEMS‬ليدار األصمي أو‬

‫في اآلونة األخيرة ‪ ،‬يتم استخدام تقنية تعرف باسم‬

‫‪ TINs‬ألغراض‬

‫"‪"lidargrammetry‬‬

‫يستخدم قيم الكثافة من نقاط ‪ lidar‬ومعالجتيا ‪ ،‬باستخدام ارتفاعات النقطة‬

‫‪ ،‬في صورة ثالثية األبعاد ؛ عمى الرغم من أن الكنتور يمكن أن تكون أقل‬ ‫دقة من البيانات التي يتم إنشاؤىا منيا ‪ ،‬إال أن إنشاءىا ومواصفاتيا تدفع‬

‫إلى حد كبير تعريف دقة بيانات ‪. lidar‬‬ ‫دقة بيانات الليدار‪:‬‬

‫ان الحصول عمى بيانات االرتفاع باستخدام الرسوم التصويرية عممية‬

‫تستغرق وقتاً طويالً خاصة إذا كانت تحتاج إلى دقة عالية؛ فضال عن أن‬

‫المناطق المخبأة تحت مظالت األشجار يصعب تصويرىا ؛ وبالتالى فالدقة‬

‫تكون قميمة جداً فى المناطق الكثيفة األشجار‪.‬وعمى الرغم من ان‬

‫‪Lidar‬‬

‫يتشابو في التكمفة مع ‪ ، photogrammetry‬إال أنو تقنية أكثر سرعة‬

‫وتعتمد إلى حد كبير عمى التكنولوجيا الجديدة لتحقيق‬

‫‪- 85 -‬‬

‫النتائج المطموبة ‪.‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫الدقة الرأسية ‪Vertical Accuracy‬‬ ‫تعد الدقة الرأسية لبيانات الميدار أفضل بكثير من بيانات االرتفاع القديمة‬

‫عمى سبيل المثال ‪ ،‬استعرض( ‪ )2007 Gesch‬نسخة حديثة من مجموعة‬ ‫بيانات االرتفاع الوطنية باستخدام نقاط تحكم عالية الدقة ووجد أن ‪RMSE‬‬

‫كان حوالي ‪ 2.4‬متر ( ‪ 8‬أقدام)‪ .‬وىذا يعتبر تحسن ممحوظ عن ‪NED‬‬

‫‪ North American Datum‬من عام ‪ 1999‬الذؼ كان ‪3.7 RMSE‬‬ ‫متر وال يتضمن بيانات ليد عالية الدقة‪.‬‬

‫ومن المثير لالىتمام ‪ ،‬حتى مجموعات البيانات األقدم ليا قيم ‪ RMSE‬أقل‬

‫من ‪ 20‬سم ( ‪ 8‬بوصات) وتحتفع بقيمة كبيرة بسبب ىذا المستوػ من الدقة‬

‫حاليا بدمج مجموعات بيانات ارتفاع ‪ lidar‬وسيحسن األداء‬ ‫؛ يقوم ‪ً NED‬‬ ‫فيما بعد‪.‬‬ ‫يمكن االعتماد عمى قيم االرتفاع المستمدة من‬

‫‪ Lidar‬في المناطق ذات‬

‫التغطية الشجرية العالية من تمك التي تنتجيا تقنيات أخرػ بسبب العدد‬

‫اليائل من نقاط ‪ lidar‬؛ تعد ىذه القدرة عمى قياس االرتفاعات في معظم‬ ‫المناطق المحجوبة أحد أسباب تطور استخدام الميدار‪ .‬ومع ذلك ‪ ،‬من الميم‬ ‫أن نالحع أن بيانات نموذج االرتفاع الرقمي‬

‫)‪ (DEM‬توفر مستوػ عالى‬

‫من الدقة‪.‬‬ ‫وتمثل نقاط الميدار قياس وتمثيل لسطح األرض ؛ و يتم تحديد نقاط ‪Lidar‬‬ ‫األرضية باستخدام المرشحات اآللية ‪ ،‬لذلك في حين أن ىناك المزيد من‬

‫النقاط ‪ ،‬يمكن أن تقع في بعض األحيان عمى كائنات أو‬

‫ظاىرات غير‬

‫أرضية‪ .‬عمى سبيل المثال ‪ ،‬ىناك بعض النقاط األرضية (المون األرجواني‬ ‫‪- 86 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫في (الشكل رقم ‪ )52‬تبدو مشوشة وتقمل من دقة ‪DEM‬‬ ‫العارية في تمك المنطقة‬

‫وتمثل األرض‬

‫ليمثل الغطاء النباتي في تمك المنطقة (النقاط‬

‫الصفراء) وىو كثيف بدرجة تجعل تصوير األرض صعب‪.‬‬

‫شكل (‪ )52‬سحابة نقطة ‪ Lidar‬تظير قمم األشجار (النقاط الصفراء) وسطح األرض‬ ‫(النقاط األرجواني والكثبان الرممية أسفل األشجار)‬

‫‪Horizontal Resolution‬الدقة األفقية‪:‬‬ ‫ميما يجب مراعاتو‬ ‫ٌتتعد الدقة األفقية لتباعد النقاط لمجموعة البيانات ً‬ ‫جانبا ً‬ ‫ويمكن أن تؤثر عمى الدقة الرأسية التي تم اختبارىا‪ .‬عمى سبيل المثال ‪،‬‬ ‫يوضح الشكل (‪ )53‬كيف يمكن إخفاء التباين العالي التردد في سطح‬ ‫‪- 87 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫األرض مثل تغيرات المنحدر ‪ ،‬المنخفضات ‪ ،‬األخاديد ‪ ،‬التالل‬

‫في‬ ‫؛ ف‬

‫مجموعات البيانات منخفضة الدقة (أؼ بكسالت كبيرة أو متباعدة عمى‬ ‫نطاق واسع النقاط)‪ .‬في ىذه الحاالت ‪ ،‬قد تكون الدقة الرأسية لالرتفاعات‬ ‫في موقع النقاط جيدة ‪ ،‬في حين أن دقة السطح المحرف بين النقاط قد تكون‬ ‫ضعيفة في حالة وجود ظاىرات ميمة ولكن لم يتم حميا ؛ وبالتالي ‪ ،‬فإن‬ ‫حجم الظاىرات التي يجب قياسيا ىو أحد االعتبارات ‪ ،‬وبما أن ىناك العديد‬ ‫من الظاىرات التي تقل عن ‪ 10‬أمتار ‪ ،‬وىو ما يمثل دقة لمعظم بيانات‬ ‫‪ ،NED‬فالبتالى يكون القدرة عمى تمييز مسارىا الفعمي وموقعيا وارتفاعيا‬ ‫صعباً‪.‬‬ ‫عادة ما تحتوؼ بيانات الل ؼدار الحديثة (التي تم التقاطيا خالل السنوات‬ ‫ً‬

‫الخمس الماضية) عمى مسافة تباعد (دقة أفقية) بين ‪ 1‬و ‪ 2‬متر أو أكثر ؛‬ ‫يمكن أن يكون ليدار الكثافة األعمى (عدة نقاط لكل متر مربع) أعمى من‬ ‫ثماني نقاط لكل متر ‪ ،‬وبالتالي ‪ ،‬لديو دقة أفقية تبمغ ‪ 30‬سم أو أقل‪.‬‬ ‫تجدر اإلشارة إلى أن الحجم الفعمي لـ "البقعة" النجمية عمى األرض أو‬ ‫سنتيمتر ‪ ،‬مما يعني أن النقاط المجاورة‬ ‫ًا‬ ‫السمة يتراوح ما بين ‪ 30‬إلى ‪50‬‬

‫‪ oversampling‬ىذه لزيادة عدد‬

‫غالبا ما يتم استخدام تقنية‬ ‫فعميا ؛ ً‬ ‫تتداخل ً‬ ‫النقاط التي تخترق الغطاء النباتي لموصول إلى األرض ‪ ،‬وبالتالي الحصول‬ ‫عمى تمثيل أكثر دقة لسطح األرض ‪.‬‬ ‫‪- 88 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫الموقع األساسي مع المقطع العرضي (الخط األحمر)‬

‫ثانية قوسية ( ‪ 10 )NED‬متر‬

‫ثانىة قوس ( ‪ 30 )NED‬متر‪.‬‬

‫ليدار ‪ 2‬متر‪.‬‬

‫شكل(‪ )53‬يوضح تسمسل الصور التي تبين مقطعا يستخدم الستخراج قيم االرتفاع من‬ ‫ثالث ‪ DEMS‬مع دقة مختمفة‬

‫شكل (‪)54‬االختالفات في الدقة والدقة الرأسية بين مجموعات البيانات ‪ NED‬و‪Lidar‬‬ ‫‪- 89 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫‪ Temporal Resolution‬الدقة الزمنية‪:‬‬ ‫يمكن أن يكون الوقت بين القياسات وحداثة البيانات بنفس أىمية دقة‬ ‫المنطق الساحمية ‪ ،‬حيث يمكن أن يكون التغيير ‪،‬‬ ‫البيانات ‪ ،‬خاصة في ا‬ ‫يعا (الشكل ‪.)55‬‬ ‫البشرؼ والطبيعي ‪ً ،‬ا‬ ‫مثير وسر ً‬

‫جدا (‪ 5‬أيام) في إبراز التغيير ذؼ‬ ‫شكل (‪ )55‬ساعدت البيانات ذات الدقة الزمنية العالية ً‬ ‫الصمة بالحدث (‪.)USGS‬‬

‫ان الجانب اآللي لجمع ‪ lidar‬يفسح المجال لمنشر السريع والتقاط البيانات؛‬

‫أيضا لمجموعات الميدار التي يتحكم فييا المد والجزر؛‬ ‫الدقة الزمنية ميمة ً‬ ‫كما إن القدرة عمى الطيران خالل جميع ساعات اليوم تجعل تخطيط الميمة‬ ‫كثير من التقنيات التصويرية التى يكون ليا أوقات محددة لمتصوير‪.‬‬ ‫أسيل ًا‬

‫‪ Accuracy‬الدقة ‪:‬‬ ‫الدقة ىي أحد األسباب الرئيسية الستخدام بيانات الميدار‪ Lidar‬؛ حيث يعتبر‬

‫الميدار طريقة دقيقة وفعالة من حيث التكمفة لجمع بيانات االرتفاع و انشاء‬ ‫‪- 90 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫الطبوغرافية لممناطق الكبيرة ؛ نتيجة لذلك يعد تحديد المستوػ المطموب من‬

‫ميما من جمع البيانات‬ ‫دقة البيانات وتوثيق المستوػ المحقق جزًءا ً‬ ‫عادة ما يتم جمع مجموعة بيانات بقيمة دقة اليدف‪.‬‬ ‫واستخدامو الالحق‪ً .‬‬ ‫يمكن لمبائع تغيير معايير الطيران واألداة لتحقيق الدقة المطموبة ومواصفات‬

‫التكمفة؛ و بمجرد جمع البيانات ومعالجتيا ‪ ،‬يتم اختبارىا لمتأكد من نجاح‬ ‫المجموعة والعمميات الالحقة في تمبية المواصفات المطموبة‪.‬‬

‫وتوثيق دقة البيانات ميم لضمان االستخدام السميم والواسع النطاق وزيادة‬ ‫فائدة البيانات‪ .‬يتم توفير دقة البيانات بشكل شائع في مستندات تقييم الجودة‬ ‫والبيانات الوصفية‪.‬‬

‫تقنيات تقييم الدقة ‪:‬‬ ‫اليدف األساسي من تقييم الدقة ىو قياس النقاط المعروفة عمى األرض‬ ‫(نقاط التحكم األرضية ‪ ،‬أو نقاط المراقبة العالمية) ومقارنة تمك النقاط‬ ‫بالنقاط التي تم إنشاؤىا من بيانات الغطاء‪.‬‬

‫غالبا بشكل منفصل عن النقاط التي تندرج في أنواع مختمفة‬ ‫يتم تنفيذ ذلك ً‬ ‫من الغطاء األرضي ؛ عمى سبيل المثال ‪ ،‬من المحتمل أن تكون األخطاء‬ ‫لمنقاط الموجودة في المناطق المفتوحة أقل من النقاط الموجودة تحت‬

‫شيوعا ىي األرض العارية والغابات‬ ‫فواع الغطاء األرضي األكثر‬ ‫األشجار؛ أن‬ ‫ً‬ ‫والشجيرات واألعشاب الضارة أو المحاصيل‪ .‬يتم استخدام النقاط المجردة‬ ‫لمحكم عمى الجودة اإلجمالية لجمع البيانات ‪ ،‬ألن ىذه النقاط عادة ما‬ ‫تتطمب معالجة تصنيف قميمة لمغاية‪.‬‬

‫‪- 91 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫تُستخدم أنواع الغطاء األرضي األخرػ الختبار مدػ قدرة عممية التصنيف‬ ‫عمى فصل النقاط التي تضرب األسطح غير األرضية عن تمك التي تضرب‬

‫في الممارسة العممية ‪ ،‬تتم مقارنة القياسات المستقمة (النقاط التي‬ ‫األرض ف‬ ‫يتم جمعيا في الحقل) مع سطح تم إنشاؤه من نقاط الميدار‪.‬‬

‫عادة ما يتم إنشاء سطح االختبار الناتج عن نقاط الغطاء باستخدام طريقة‬ ‫ً‬ ‫)‪ ، (TIN‬والتي تحتوؼ عمى أقل قدر‬ ‫الشبكة غير المنتظمة المثمثة‬

‫من ”‪" smoothing‬التنعيم" ؛ ونتيجة لذلك ‪ ،‬فإن ارتفاع الغطاء يمثل في‬ ‫الواقع أفضل تمثيل باستخدام أقرب ثالث نقاط (أؼ ‪ ،‬النقاط الثالث عمى‬

‫المثمث)‪ .‬ليذا السبب ‪ ،‬من الميم أال تكون المنطقة التي يتم اختبارىا مائمة‬ ‫أو غير منتظمة ؛ ألنو قد ينحرف السطح المنحدر أو غير‬

‫المنتظم عن‬

‫االرتفاعات‪ .‬كما ينبغي أيضاً جمع النقاط في المناطق التي توجد فييا فرصة‬ ‫معقولة إلمكانية اختراق الغالف عمى األرض فمثالً ‪ ،‬ال ينبغي جمع النقاط‬ ‫جدا لموصول إلى األرض‬ ‫عمى قواعد األشجار حيث تكون نقاط ‪ Lidar‬قميمة ً‬

‫وتكون ‪ TIN‬كبيرة‪.‬‬

‫بمجرد مقارنة القيم وتوليد قيم الخطأ ‪ ،‬يتم استخدام العديد من الصيغ‬

‫اإلحصائية والمصطمحات الوصفية لتوفير نظرة عامة عمى جودة‬

‫البيانات‪.‬حيث تم تطوير المصطمحات الوصفية وصيغيا بواسطة عدة‬ ‫اختبار‪.‬‬ ‫فيما و ًا‬ ‫مجموعات وتطورت حيث أصبحت البيانات أكثر ً‬

‫‪- 92 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫احلصول على بيانات اليدار ‪:‬‬ ‫تتوفر بيانات ليدار الحالية من العديد من الكيانات العامة والخاصة ‪،‬‬ ‫ويمكن الحصول عمييا مجاناً أو بتكمفة؛ وفي كمتا الحالتين ‪ ،‬من الميم تحديد‬ ‫ىناك العديد‬ ‫البيانات التي تغطى حاجة المستخدم وتفى األغراض المطموبة؛ ف‬ ‫من المواصفات التي يجب مراعاتيا عند الحصول عمى بيانات ليد ارية مثل‬ ‫(التنسيق واإلسقاط واإلسناد والتصنيفات ) ‪ ،‬ودرجة المرونة التي توفرىا‬ ‫كبير‪.‬‬ ‫المصادر المختمفة تختمف اختالًفا ًا‬ ‫توفر العديد من الوكاالت بيانات ليدار مجانية عبر اإلنترنت؛ ومن خالل‬

‫ىذه المواقع يتوفر نوعان من منتجات ‪ )raster ( DEMs Lidar‬والنقاط ؛‬ ‫أيضا شراء ‪ Lidar‬؛‬ ‫كما يمكن ً‬ ‫حيث يحدد المستخدم مواصفات معينة منيا تباعد النقاط والدقة إذا أراد‬ ‫الحصول عمى البيانات باإلضافة إلى التنسيقات واإلسقاطات ومعمومات‬

‫البيانات المطموبة ومتطمبات ما بعد المعالجة (التصنيف) والدقة والمنتجات‬

‫المشتقة‪ .‬كل هذه المعايير يجب دراستها بعناية‪.‬‬

‫تتضمن المعمومات المقدمة لكل مجموعة بيانات لالرتفاع العديد من‬ ‫السمات مثل الدقة الرأسية وتباعد النقاط وتاريخ التجميع‪ .‬كما يتم توفير نقطة‬

‫متاحا ؛‬ ‫اتصال لمبيانات ورابط مباشر لموصول إلى البيانات ‪ ،‬إذا كان ذلك ً‬ ‫تنسيق البيانات و بعض المواصفات األخرػ ‪ ،‬عمى الرغم من أن كل ىذه‬

‫غالبا ما تكون ثانوية بالنسبة لحد التغطية لتأتى‬ ‫االعتبارات ميمة إال أنيا‬ ‫ً‬ ‫مشكمة العثور عمى مصدر ىذه البيانات فى االعتبار األول ‪.‬‬ ‫‪- 93 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫ىناك أدوات لموصول إلى ىذه البيانات عبر الويب؛ ؛ عمى سبيل المثال ‪،‬‬

‫يوفر موقع ‪ Puget Sound Lidar Consortium‬شبكات ‪ DEM‬من‬

‫خالل واجية خريطة بسيطة ‪.‬‬

‫تستخدم أدوات اكتشاف البيانات األكثر تطو اًر واجية خريطة الويب (مثل‬

‫خرائط ‪ )Google‬أو واجية ويب‬

‫‪( GIS‬مثل ‪ ArcGIS Server‬و‬

‫غالبا ما يتم اختيار البيانات وتنزيميا من ىذه المواقع‬ ‫‪ )MapServer‬و ً‬ ‫أيضا " ‪( "USGS Earth Explorer‬الشكل ‪ )56‬و(‪)NOAA‬‬ ‫ً‬

‫‪Puget Sound Lidar Consortium‬‬

‫‪Earth Explorer‬‬

‫شكل (‪ )56‬بعض مصادر الحصول عمى الميدار ‪.‬‬

‫‪U.S. Interagency Elevation Inventory‬‬

‫يعرض ‪ Interagency Elevation Inventory‬بالواليات المتحدة بيانات‬ ‫طبوغرافية وباثيمترية عالية الدقة لمواليات المتحدة واألقاليم التابعة ليا ؛ شكل‬

‫(‪ )57‬ويقود المشروع من قبل ‪ NOAA‬وىيئة المسح الجيولوجي األمريكية ‪،‬‬ ‫بمساىمات من الوكالة الفيدرالية إلدارة الطوارغ‪ .‬وىو عبارة عن قائمة شاممة‬

‫عمى المستوػ الوطني لمبيانات الطبوغرافية عالية الدقة ‪ ،‬بما في ذلك ‪Lidar‬‬

‫‪- 94 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫و ‪ ، IfSAR‬والبيانات الباثيمترية ‪ ،‬بما في ذلك المسوحات الييدروغرافية لـ‬

‫‪ ، NOAA‬وبيانات الحزم المتعددة ‪ ،‬وعمم األعماق‪.‬‬

‫شكل (‪ )57‬بيانات الميدار عمى‪U.S. Interagency Elevation Inventory‬‬

‫)‪: (NOAA Coastal Services Centre‬‬

‫يتم توفير بيانات ‪ NOAA Coastal Services Services‬عبر اإلنترنت‬

‫من خالل ‪ DigitalCoast‬عمى ‪www.csc.noaa.gov/digitalcoast‬‬ ‫يوفر ىذا النظام البيانات بتنسيقات نقطية وخطية ونقطية متعددة ‪ .‬باإلضافة‬

‫إلى ذلك ‪ ،‬يتم تسميم البيانات فقط من مجال اىتمام المستخدم المحدد ‪ ،‬مما‬

‫يساعد في تقميل أحجام التنزيل وموارد األجيزة الالحقة‪ .‬تتضمن الواجية بحثًا‬

‫عن الموقع وبحثًا عن خريطة لتحديد مجال االىتمام(الشكل‪.)42‬‬

‫‪- 95 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫شكل (‪ )58‬واجية بيانات ليدار عمى ‪NOAA‬‬

‫البيانات الوصفية‪:‬‬ ‫تعد بيانات التعريف جزًءا ال يتج أز من تحقيق أقصى قدر من استخدام‬ ‫عادة ما توفر معمومات عن‬ ‫نظر ألن البيانات الوصفية‬ ‫بيانات الميدار ‪ً ،‬ا‬ ‫ً‬

‫التجميع والدقة و قد تتضمن تقارير كاممة تتضمن الوصف وجودة البيانات‬ ‫والمعمومات المرجعية المكانية ؛ فيى تجيب عمى أسئمة " ماذا" و " أين" و‬ ‫"متى" و " كيف "‪ .‬من الميم أن تضع في اعتبارك أن الميدار يتم جمعو‬ ‫عموما بأحجام صغيرة لممشروع ويمكن جمعو في أوقات متعددة ؛ وبالتالي ‪،‬‬ ‫ً‬ ‫ميما في حالة العمل عمى منطقة‬ ‫يعد تتبع متغيرات مجموعة البيانات ًا‬ ‫أمر ً‬ ‫تتداخل مع عدة مجموعات بيانات‪.‬‬

‫البيانات الوصفية تساعد في تحديد الخطوات التي ينبغي اتخاذىا لحل‬ ‫ف‬ ‫المشكل كما يمكنيا تقديم رؤية إضافية وبالتالى اتخاذ القرار‪.‬‬ ‫ا‬

‫‪- 96 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫تخصيص البيانات والمواصفات‪:‬‬ ‫يمكن أن تساعد بعض مواصفات المستخدم أو العميل في تعظيم البيانات‬ ‫لتطبيقات معينة‪ .‬يمكن تخصيص بيانات ‪ ، Lidar‬مثل معظم معمومات‬ ‫االستشعار عن ُبعد ‪ ،‬بدرجة عالية لتمبية استخدام معين؛ لكن الجانب السمبي‬ ‫ىو أنو يمكن أن يكون ىناك مجموعة من "الخيارات" لمتجول فييا ‪.‬‬ ‫يركز ىذا الجزء عمى خاصيتان من بيانات نقطة الميدار التي يمكن لممستخدم‬ ‫اختيارىا وتؤثر بشكل مباشر عمى شكل وتمثيل منتجات االرتفاع المشتقة‬ ‫مثل ‪ DEMs‬والخطوط الكنتورية‪ .‬وتناقش ىذه السمات في سياق تنسيق‬ ‫‪ LAS‬القياسي المستخدم في السحب عمى شكل نقطة ‪. lidar‬‬ ‫سمات البيانات ‪Data Attributes‬‬

‫شيوعا ىو تنسيق ‪ ،LAS‬يوجد‬ ‫يعد تنسيق ممف سحابة نقطة ‪ lidar‬األكثر‬ ‫ً‬

‫قسمان أساسيان لممف ‪ :LAS‬الرأس والبيانات‪ .‬يمكن الوصول إلى الرأس‬

‫باستخدام معظم برامج ‪ ، lidar‬بما في ذلك البرمجيات المجانية‪ .‬المعمومات‬ ‫الموجودة والموضحة أدناه ىي مثال عمى الجزء األول من الرأس حيث يتم‬ ‫تخزين معمومات الممف‪ .‬ويوضح المربع النصى اآلخر ىو مثال لمعمومات‬ ‫الرأس اإلضافية ‪ ،‬بما في ذلك معمومات المراجع الجغرافية التي يمكن‬ ‫تقديميا كسجالت متغيرة الطول تتبع معمومات الرأس األولية‪.‬‬

‫‪- 97 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫الجزء الرئيسي من رأس ممف ‪LAS‬‬

‫سجالت متغيرة في رأس ‪LAS‬‬

‫‪- 98 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫وفيما يمي مثال لسجالت النقاط الثالثة الموجودة في ممف ‪ ، LAS‬مع‬ ‫في بعض الحاالت ‪ ،‬فإنه قد ال يقوم نظام ‪ Lidar‬األصمي‬ ‫السمات وقيميا ف‬ ‫بإنشاء بيانات لجميع الحقول ؛ عمى سبيل المثال ‪ ،‬تنطبق زاوية المسح‬ ‫الضوئي بشكل أساسي عمى أنظمة المرآة المتأرجحة‪.‬‬

‫الحع أنو ال توجد أرقام عشرية في الجزء ‪ x‬و ‪ y‬و ‪ z‬من البيانات؛ حيث تتم‬ ‫معالجة األجزاء العشرية في الرأس ‪.‬‬ ‫في السطر " ‪ ، Scale Factors "Z ،Y ،X‬والذؼ في ىذه الحالة يكون‬ ‫‪ .0.0010 ، 0.0100 ، 0.0100‬يوفر رقم اإلرجاع ‪Return‬‬ ‫‪)# ret(number‬‬

‫وعدد العائدات (‪ )ret #‬معمومات نسبية عن عدد‬

‫"الكائنات" أو الظاىرات التي ضربيا نبض الميزر والتي بمغت القيمة منيا‪.‬‬ ‫يسار‬ ‫يصف حقل "‪ "scandir‬الطريقة التي تتحرك بيا مرآة المسح الضوئي ( ًا‬

‫يمينا)؛ لتمثل قيمة "الحافة" النقطة األخيرة في اتجاه المسح ‪.‬‬ ‫أو ً‬

‫يشير ”‪ “Class‬إلى تصنيف النقاط ؛ " ‪ " “User data‬ىي عبارة عن‬ ‫عادة ما يكون‬ ‫حقل مفتوح يمكن استخدامو بواسطة بائع ‪ lidar‬الستخدامو‪ً .‬‬ ‫‪- 99 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫"‪ "Pt_src_id‬ىو خط الطيران و "‪ "gps_time‬ىو الوقت الذؼ تم فيو‬ ‫جمع النقطة‪.‬‬ ‫‪ Return Numbers‬أرقام العودة‪:‬‬ ‫إلى جانب ارتفاع معدالت النبضات ‪ ،‬تعد القدرة عمى تمييز العائدات‬ ‫المتعددة بمثابة تقدم كبير في تقنية الميدار ؛ قدمت أنظمة ليدار المبكرة‬ ‫عوائد مفردة أو أولية ‪ ،‬لكن األنظمة المعاصرة قادرة عمى توفير ثالثة عوائد‬ ‫عمى األقل لكل نبضة‪.‬‬ ‫يوفر رقم اإلرجاع وترتيبو معمومات ميمة لتصنيفات المتابعة فمثالً؛ من‬ ‫غير المرجح أن يتم إرجاع أؼ عوائد متوسطة وعادة ما تكون العوائد في‬ ‫النباتات ‪ -‬وليس عمى اليياكل‪.‬‬ ‫توضح األشكال التالية ( األشكال‪ 43‬؛ ‪ 44‬؛ ‪ 45‬؛ ‪ )46‬األنواع المختمفة‬ ‫لألسطح التي يمكن أن تنتجيا عوائد متعددة‪ .‬يكون السطح الذؼ تم تطويره‬ ‫من كل المرتجعات الشكل رقم (‪" )43‬صاخبة" ألنو ‪ ،‬وفًقا لمطرق المستخدمة‬ ‫قد يشتمل عمى عائدات من األرض ومنتصف المظمة وأعمى المظمة‪ .‬ينتج‬ ‫السطح الذؼ تم إنشاؤه فقط من " العائدات األخيرة"‬ ‫سطحا أنعم قميالً‬ ‫ً‬ ‫(الشكل‪ ) 44‬ولكنو ال يزال يحتوؼ عمى نقاط تسقط عمى المباني وأشجار‬ ‫كثيفة ونباتات ؛ ال ينبغي الخمط بين بيانات اإلرجاع األخير مع بيانات‬ ‫األرض العارية‪.‬‬ ‫‪- 100 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫( شكل ‪ )59‬كل عوائد ‪DEM‬‬

‫( شكل ‪ )60‬مفرد (‪ 1‬من ‪ )1‬وآخر عائدات (‪ 2‬من ‪ 3 ، 2‬من ‪)3‬‬

‫‪Bare-earth DEM‬‬ ‫شكل رقم (‪ )61‬العائد االخير ‪DEM‬‬

‫شكل ( ‪ )62‬فقط النقاط التي كانت في آخر نقطتين أو أكثر‬

‫‪- 101 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫التصنيف ‪: Classification‬‬

‫ؼار‬ ‫عادة تحرير بيانات نقطة اللد‬ ‫يتم‬ ‫ً‬

‫لتحسين دقة ‪ DEM‬النيائية وسيولة االستخدام ضمن سير عمل بيانات‬ ‫‪LAS‬؛ يسمح إنتاج نماذج البيانات المصنفة باالحتفاظ بجميع النقاط‬ ‫األصمية مع توفير مرونة المستخدم لتحديد فئات معينة من النقاط الستخراج‬ ‫المنتج النيائي؛ عادة ما يتم إجراء تصنيف بيانات ليدار إلنتاج مجموعة من‬ ‫النقاط‪.‬‬ ‫تمثل فقط العائدات التي ضربت ”‪ “bare ground‬ويتم نقل النقاط المتبقية‬ ‫عادة إلى فئة " ”‪" “unclassified‬؛ فعند إنشاء ‪ ، DEM‬من الممكن بعد‬ ‫ذلك إزالة جميع النقاط ”‪" “extraneous‬الغريبة" إلنشاء أفضل تمثيل ممكن‬ ‫لسطح األرض العارية ؛ ىذا يمثل أبسط حالة تصنيف ؛ يمكن إنجاز المزيد‬ ‫من التصنيفات مثل تصنيف االستخدامات مثل األشجار والمنازل؛ والذػ‬ ‫شائعا‪.‬‬ ‫أصبح‬ ‫ً‬ ‫اتجاىا ً‬ ‫ىناك مخطط تصنيف لمجمعية األمريكية لمرسوم التصويرؼ واالستشعار عن‬ ‫بعد (‪American Society for Photogrammetry and )ASPRS‬‬ ‫القيم األساسية ىي‬ ‫‪Remote Sensing‬؛ يستخدمو معظم منتجين الليدر ف‬ ‫‪ 1‬و ‪ 2‬و ‪ 9‬و تعتبر المياه أحد االعتبارات ذات األىمية الخاصة بالنسبة‬ ‫نظر ألن الماء مسطح بشكل أساسي ويمكن تصنيفو‬ ‫لممناطق الساحمية ‪ً ،‬ا‬

‫‪- 102 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫غالبا عمى أنو " أرض" في العمميات اآللية ( الشكل ‪ )63‬؛ ىذا يمكن أن‬ ‫ً‬ ‫ينطبق عمى األحواض وغيرىا من المسطحات المائية كذلك‪.‬‬

‫المياه تصنف عمى أنيا ”‪" “Bare-Earth‬األرض العارية"‬

‫المياه تصنف " مياه"‬

‫شكل رقم (‪ )63‬صور توضح الفروق في توزيع النقاط المصنفة كماء‬

‫تزايد استخدام التصنيفات أكثر فأكثر‬

‫ليشمل التمايز بين الغطاء النباتي‬

‫والتراكيب أو بين الغطاء النباتي الطويل والقصير‬ ‫التصنيفات يمكن إنتاج نماذج‬

‫(شكل‪ )64‬؛ من ىذه‬

‫‪ DEM‬المخصصة لتمثيل نماذج البنية‬

‫التحتية أو النباتات‪ .‬باإلضافة إلى ذلك ‪ ،‬يمكن استخدام البيانات في تحديد‬ ‫‪- 103 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫أنواع مختمفة من الغطاء األرضي ؛ عمى سبيل المثال ‪ ،‬يمكن مقارنة متوسط‬ ‫أو أقصى ارتفاع لمغطاء النباتي لمنطقة معينة بمناطق أخرػ أو بمجموعة‬ ‫البيانات بأكمميا‪.‬‬

‫شكل (‪ )64‬نقاط ليدار مع اثنين من مخططات التصنيف المختمفة‪ .‬الجزء العموؼ ىو‬ ‫أبسط من الجزء السفمي ‪ ،‬الذؼ يحتوؼ عمى مبانػ ومرتفعات نباتية مختمفة مصنفة‪.‬‬

‫‪: Break lines‬‬ ‫يعمل تصنيف النقاط والترشيح عمى تحسين التمثيل النيائي لمتضاريس بشكل‬ ‫كبير ‪ ،‬ولكن يمزم إلجراء عمميات التحرير معمومات إضافية إلنتاج ‪DEMs‬‬ ‫صحيحة ىيدروليكياً ورسم الخرائط‪ .‬يتم ذلك عادة من خالل تقديم نقاط‬ ‫توقف ثالثية األبعاد وتسمى ‪ Breaklines‬وىي عبارة عن ظاىرات تمثل‬ ‫‪- 104 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫فواصل كبيرة في المنحدر أو تحدد حواف ظاىرات مثل األنيار والخمجان‬ ‫شيوعا لخطوط‬ ‫وغيرىا من المسطحات المائية‪ .‬أحد االستخدامات األكثر‬ ‫ً‬

‫التوقف ىي في عممية التصحيح الييدرولوجي في نظام إدارة الكوارث‪.‬‬

‫هناك عدة أنواع من التصحيح الهيدرولوجي ‪ ،‬بما في ذلك ‪hydrologic‬‬ ‫‪ enforcement and flattening‬؛ حيث ُيحدث التصحيح األول شبكة‬

‫من المسطحات المائية بتدفق سفمي عام منحدر ‪ ،‬كما أن التصحيح الثانى‬

‫إمتاعا لـ ‪ DEM‬من خالل جعل المسطحات المائية‬ ‫مظير أكثر‬ ‫ًا‬ ‫يخمق‬ ‫ً‬

‫مسطحة؛ يتم تنفيذ ىذه العمميات ألسباب منيا‪:‬‬

‫‪ )1‬عوائد الميدار من أسطح المياه ليست متسقة أو دقيقة وبالتالي ال ينبغي‬ ‫أن تستخدم بالضرورة لتحديد ارتفاعات أو حدود سطح الماء‪.‬‬ ‫دائما تحديد توقيت مجموعات الميدار لمحصول عمى البيانات في‬ ‫‪ )2‬ال يتم ً‬ ‫مراحل المد أو مستويات المياه المحددة ‪.‬‬ ‫‪)3‬‬

‫في النياية ألنو من الميم أن يتم تمثيل الظاىرات الييدرولوجية بدقة‬

‫لتسييل أنشطة النمذجة الييدروليكية والييدرولوجية‪.‬‬ ‫عمى المستوػ الوطني ‪ ،‬يتطمب برنامج المسح الجيولوجي الوطني لييئة‬

‫المسح الجيولوجي األمريكية ( ‪ )USGS‬أن جميع المسطحات المائية‬ ‫المكشوفة في مجموعة بيانات االرتفاع الوطنية ( ‪ )NED‬لدييا مسطحات‬ ‫مائية داخمية وساحمية؛ ويتم استخدام ‪ Breaklines‬في عممية تطوير ‪DEM‬‬ ‫إلنجاز ىذا‪.‬‬

‫‪- 105 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫في ‪ DEMs‬باألرض ‪ ،‬عادة ما يتم تعيين قيم الفاصل عند أدنى نقطة‬

‫أرضية في البحيرات واستخدام التدرجات في األنيار‪ .‬وعادة ما يتم اختيار‬ ‫القيم الساحمية بقيمة تحافع عمى أكبر قدر ممكن من البيانات؛ كما أنو في‬ ‫بعض الحاالت ‪ ،‬يتم إعادة تصنيف نقاط الميدار ‪" the bare-earth‬‬

‫األرض العارية" (الفئة ‪ " Class 2 " )2‬المتاخمة مباشرة ‪ breaklines‬إلى‬ ‫"األرض المتجاىمة"‬

‫‪( Ignored Ground‬قيمة الصنف = ‪ )10‬ويتم‬

‫استبعادىا أثناء توليد السطح؛ ىذا ينتج انتقال أكثر سالسة من المرتفعات‬

‫إلى الشاطئ‪.‬‬

‫ال تجمع أنظمة ‪ Lidar‬وخوارزميات المعالجة بطبيعتيا ‪ breaklines‬نقاط‬

‫التوقف المطموبة لمتسوية المائية؛ ومع ذلك يمكن إنشاؤىا بشكل منفصل من‬ ‫خالل مجموعة متنوعة من التقنيات باستخدام نقاط الغطاء أو البيانات‬

‫المساعدة‪.‬‬

‫في الحاالت التي يتم فييا استخدام نقاط التوقف ‪ breaklines‬في تطوير‬

‫عادة باعتبارىا فئات ميزات ‪ Polyline Z‬أو‬ ‫‪ ، DEM‬يتم تسميميا‬ ‫ً‬ ‫‪ ( Polygon Z Esri‬إما بتنسيقات شكل ممف أو قاعدة بيانات جغرافية)‪.‬‬

‫يجب أن يتضمن تقرير ‪ Lidar Processing‬الذؼ يرافق ىذه البيانات‬

‫وصفا لمطريقة المستخدمة لجمع البيانات‬ ‫أيضا‬ ‫ً‬ ‫القابمة لمتسميم ‪ً Lidar‬‬ ‫التفصيمية‪.‬‬

‫‪- 106 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫دقة املواصفات واالختبارات‪:‬‬ ‫عادة‬ ‫ميما من المعمومات وتوجد ً‬ ‫كما ذكرنا سابقاً ‪ ،‬تعد مواصفات الدقة جزًءا ً‬ ‫في البيانات الوصفية؛ باإلضافة إلى ذلك تحتوؼ معظم مجموعات البيانات‬ ‫أيضا عمى تقرير مرفق حول معممات التجميع وجودة البيانات (الجدول ‪ )2‬؛‬ ‫ً‬ ‫شيوعا لمتعبير عن الدقة ىي من خالل الجذر التربيعي‬ ‫والطريقة األكثر‬ ‫ً‬

‫لخطأ مربع (‪.)RMSE‬‬

‫يشبو ‪ RMSE‬االنحراف المعيارؼ لمجموعة بيانات غير متحيزة ( أؼ ‪،‬‬

‫مجموعة بيانات بيا أخطاء موزعة بالتساوؼ أعمى وتحت الصفر) ‪ ،‬بحيث‬ ‫يقع حوالي ‪ ٪ 68‬من البيانات ضمن نطاق ‪ RMSE‬أو ‪ 1‬االنحراف‬

‫المعيارؼ‪ .‬المصطمح اآلخر الشائع ىو ‪ .Accuracyz‬ىذا يساوؼ‬ ‫عموما‬ ‫ً‬ ‫انحرافان معياريان ( مع بيانات غير متحيزة) ‪ ،‬بحيث يقع ‪ ٪95‬من البيانات‬

‫ضمن قيمة ‪ .Accuracyz‬عمى سبيل المثال ‪ ،‬يجب أن تحتوؼ مجموعة‬

‫البيانات التي تحتوؼ عمى ‪ Accuracyz‬من ‪ 25‬سم عمى ‪ ٪95‬من البيانات‬ ‫تقع ضمن ‪ 25‬سم من قيمتيا الحقيقية‪.‬‬

‫وكما سبق وان ذكرنا أنو يتم حساب قيم الدقة باستخدام نقاط التحكم األرضي‬

‫(‪ )GCP‬التي تم مسحيا في جميع مناطق التجميع ولدييا قيم ارتفاع دقيقة؛‬

‫تُستخدم بيانات الغطاء إلنشاء سطح من ‪ TIN‬المقارن ببيانات نقطة ‪.GCP‬‬ ‫يتم استخدام سطح ‪ TIN‬بسبب وجود فرصة ضئيمة لمغاية ألن تتوافق نقاط‬

‫تماما مع نقاط بيانات ‪ ، lidar‬وأن ‪ TIN‬ىي طريقة بسيطة وغير‬ ‫‪ً GCP‬‬ ‫منحازة إلدخال قيمة من أقرب نقطة‪.‬‬ ‫‪- 107 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫في معظم الحاالت ‪ ،‬يتم جمع ما ال يقل عن ‪ 20‬نقطة لكل فئة غطاء‬

‫أرضي؛ ىذا يسمح إذا فشمت نقطة واحدة فى مواصفات الدقة الرأسية ال‬

‫تكون سبب في فشل مجموعة البيانات بأكمميا في حد الثقة البالغ ‪ .٪95‬يتم‬

‫عرض مثال لمتحميل في الجدول التالى والشكل رقم( ‪ ، )65‬مع قيم دقة‬

‫منفصمة ورسوم بيانية سكانية محسوبة لألرض المجردة والغابات والشجيرات‬ ‫واألعشاب الضارة والمحاصيل والمناطق الحضرية‪ .‬الحع أنو في ىذه الحالة‬

‫كان ىناك ‪ 166‬نقطة‪.‬‬

‫جدول رقم (‪ ) 2‬ملخص دقة مجموعة بيانات ‪Lidar‬‬ ‫‪RMSE‬‬

‫‪Accuracyz or‬‬

‫نوع الغطاء األرضى‬

‫عدد‬

‫النقاط‬

‫)‪(cm‬‬

‫المجموع الكمى ( كل النقاط)‬

‫‪166‬‬

‫‪0.094‬‬

‫‪0.19‬‬

‫تضاريس " مفتوحة"‬

‫‪47‬‬

‫‪0.081‬‬

‫‪0.16‬‬

‫‪0.12‬‬

‫األعشاب والمحاصيل‬

‫‪36‬‬

‫‪0.098‬‬

‫‪0.19‬‬

‫‪0.18‬‬

‫الشجيرات‬

‫‪24‬‬

‫‪0.100‬‬

‫‪0.20‬‬

‫‪0.18‬‬

‫الغابات‬

‫‪35‬‬

‫‪0.116‬‬

‫‪0.23‬‬

‫‪0.26‬‬

‫المناطق الحضرية والمبانى‬

‫‪24‬‬

‫‪0.071‬‬

‫‪0.14‬‬

‫‪0.13‬‬

‫‪FVA (1.96 x‬‬

‫)‪RMSE) (cm‬‬

‫‪Consolidated‬‬

‫‪Supplemental‬‬

‫‪Vertical Accuracy,‬‬

‫‪Vertical Accuracy,‬‬

‫)‪percentile) (cm‬‬

‫)‪percentile) (cm‬‬

‫‪CVA (95th‬‬

‫‪SVA (95th‬‬

‫‪0.19‬‬

‫شكل (‪ )65‬أخطاء ‪ Lidar‬في نقاط التحكم األرضية مع نقاط مرتبة حسب الخطأ‪.‬‬ ‫‪- 108 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫الفرضية األساسية ىي أن نقاط ”‪"“bare-earth‬األرض العارية" تمثل‬ ‫أفضل دقة ممكنة لمنظام ومعممات التجميع؛ كما تتعمق الدقة في أغطية‬

‫األرض األخرػ‬ ‫عموما بمدػ جودة المعالجة إلزالة الغطاء النباتي واليياكل‬ ‫ً‬ ‫أيضا اختبار الفئة الحضرية أو فئة المباني‬ ‫من نقاط األرض العارية‪ .‬يتم ً‬ ‫جدا ( مثل الطرق) تمتص أو‬ ‫بشكل منفصل ألن األسطح المظممة والمشرقة ً‬ ‫تعكس نبضات الميزر بطرق تقدم معمومات غير دقيقة في ىذه المناطق‪.‬‬

‫قد يعتمد استخدام البيانات لتطبيقات محددة عمى دقة البيانات الخاصة‬

‫باألغطية األرضية المحددة‪ .‬عمى سبيل المثال ‪ ،‬ال يتطمب تحديد الخط‬ ‫الساحمي سوػ مستوػ ٍل‬ ‫عال من الدقة في فئة األرض العارية ( ‪ ، )FVA‬في‬

‫حين أن رسم خرائط الفيضان يتطمب أن يكون لألرض العارية دقة مناسبة‬ ‫إلنشاء فاصل كنتورػ محدد ( ‪ .)CVA‬إذا كانت مجموعة البيانات ذات دقة‬

‫جيدة لألرض ولكن تم تصنيفيا بشكل سيئ من أجل الغطاء النباتي ‪ ،‬فقد ال‬ ‫تكون قابمة لالستخدام لرسم خرائط لمفيضانات ؛ ومع ذلك ‪ ،‬ستظل مجموعة‬

‫البيانات تعمل بشكل جيد لتحديد الخط الساحمي‪.‬‬ ‫إن الحاجة إلى دقة عالية يكون فى الغالب مكمف "مرتفع فى سعره" ويجب‬ ‫بناء عمى احتياجات المشروع أو االستخدامات المحتممة‪ .‬عند النظر‬ ‫تحديده ً‬ ‫في " االستخدامات المحتممة" ‪ ،‬من المحتمل أن تستفيد االستخدامات‬ ‫عموما طمب دقة أعمى لزيادة‬ ‫المستقبمية من دقة أعمى ‪ ،‬لذلك من األفضل‬ ‫ً‬ ‫العمر االفتراضي لمجموعة البيانات‪.‬‬

‫‪- 109 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫مراجعة نوعية بيانات الليدار‪:‬‬ ‫عمى عكس متطمبات الدقة المحددة بوضوح ‪ ،‬فإن الجانب النوعي لمبيانات‬

‫أكثر ذاتية إلى حد ما؛ وعمى الرغم من أنو ال يتمقى نفس القدر من االىتمام‬ ‫ميما لالستخدام الناجح لمبيانات‪.‬‬ ‫فحصا ً‬ ‫عمى الواجية األمامية ‪ ،‬إال أنو يعد ً‬ ‫في جوىرىا ‪ ،‬يختبر تقييم الدقة ‪ 200‬إلى ‪ 300‬نقطة فقط في مجموعة‬ ‫بيانات من مميار نقطة ‪ ،‬لذلك يمكن اعتبار المراجعة النوعية بمثابة اختبار‬

‫لممميارات األخرػ أو نحو ذلك؛ ومع ذلك ال توجد إجراءات محددة لمدقة‬

‫النوعية ‪ ،‬لذلك فإن اإللمام ببيانات الميدار بشكل عام والموقع واالستخدام‬

‫نظر ألنو تحميل غامض ‪ ،‬فمن األفضل‬ ‫المقصود بشكل خاص ضروريان‪ً .‬ا‬ ‫عموما إجراءه بواسطة مجموعة مستخدمين‪.‬‬ ‫ً‬ ‫شيوعا ىي عدم التطابق في خطوط الطيران‬ ‫بعض "األخطاء" النوعية األكثر‬ ‫ً‬ ‫حيث ال تتطابق النقاط من خطوط الطيران المجاورة وتولد إزاحة منيجية‬

‫أيضا‬ ‫(الشكل‪ ، )66‬ضوضاء عالية التردد ؛ وتسمى ً‬

‫‪"corn rows‬‬

‫(الشكل‪ ، )67‬التنسيق ( الشكل‪ ، )68‬والتصنيف الخاطئ ( الشكل ‪ ، )69‬و‬

‫الفراغات (الشكل‪ .) 70‬في حين أن العديد من ىذه المشاكل يمكن إصالحيا‬ ‫‪ ،‬إال أنو من الصعب عالج ‪ .corn rows‬تجدر اإلشارة إلى أنو ال توجد‬

‫عموما مستوػ تفقد فيو مجموعة‬ ‫مجموعات بيانات " مثالية" ‪ ،‬ولكن ىناك‬ ‫ً‬ ‫البيانات بعض قابميتيا لالستخدام ؛ يجب مراعاة تمك العتبة عند تحديد‬ ‫البيانات‪.‬‬

‫‪- 110 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫شكل (‪)66‬عدم تطابق ‪ Flightline‬بشكل واضح كميزات خطية في رسم ممون‪.‬‬

‫شكل (‪ )67‬صفوف الذرة واضحة كتالل متوازية ‪.‬‬

‫شكل (‪ )68‬مشكمة التنسيق " نقاط العارية فقط في الممف"‪.‬‬ ‫‪- 111 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫شكل (‪)69‬خطأ في تصنيف الطريق الترابي (أسفل الوسط في التقاطع) عبر الجسم‬ ‫المائي (المون األزرق ىو الماء ‪ ،‬المون البني أرض)‪.‬‬

‫شكل (‪" )70‬ثقوب" البيانات (أحمر = ال توجد نقاط) في البيانات ‪.‬‬

‫م واصفات سمة البيانات في ‪:NOAA‬‬ ‫عمى الرغم من وجود العديد من المواقع لتنزيل البيانات ‪ ،‬فإن ‪Digital‬‬ ‫‪ Coast Data Access Viewer‬يوفر القدرة عمى تحديد تصنيفات‬ ‫البيانات ( لمبيانات التي تمت معالجتيا لألرض العارية) واإلرجاع ( لمبيانات‬ ‫التي تحتوؼ عمى أكثر من عوائد مفردة) عند توفير البيانات ( ‪،NOAA‬‬ ‫‪- 112 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫أيضا عند طمب ممفات ‪ ، LAS‬عمى الرغم‬ ‫‪ .)2011‬تتوفر ىذه المعمومات ً‬

‫عموما الحصول عمى جميع البيانات‬ ‫من أنو مع ممف ‪ ، LAS‬من األفضل‬ ‫ً‬ ‫والقيام بتحديد النقطة من جانب المستخدم (عمى سبيل المثال ‪ ،‬إيقاف تشغيل‬

‫النقاط غير األرضية إذا كان البرنامج المستخدم يمكن أن يؤدؼ ىذه‬ ‫الوظيفة)‪.‬‬ ‫عندما ال يتم تصنيف البيانات ‪ ،‬ولكن يتم البحث عن األرض العارية ‪،‬‬ ‫يمكن تحديد طريقة حجم الخمية ‪ ،‬وقيم اإلرجاع لتقميل عدد النقاط غير‬ ‫األرضية‪ .‬يساعد استخدام خيار ”‪"“minimum‬الحد األدنى" لمخيارات في‬ ‫جنبا إلى جنب مع حجم أكبر لمخمية عمى إزالة الغطاء النباتي‬ ‫المواصفات ً‬ ‫وغيرىا من الميزات غير األرضية مثل المبانى ‪ ،‬واذا تم البحث عن المالمح‬

‫‪ ،‬فقد يكون التنعيم أفضل من التموج ذات الدقة العالية؛ ومع ذلك ‪ ،‬فيناك‬ ‫نقطة عندما يؤدؼ التنعيم إلى تناقص العائد‪ .‬يتم تعويض المكاسب في إزالة‬ ‫الظاىرة بسبب فقدان الدقة ‪ ،‬والمستوػ الذؼ يتم فيو الحصول عمى أؼ ميزة‬ ‫يعتمد إلى حد كبير عمى االستخدام المقصود‪.‬‬ ‫عمى سبيل المثال ‪ ،‬تم إنشاء العديد من التك اررات لمجموعات البيانات عن‬ ‫طريق زيادة حجم خاليا الشبكة تدريجياً وتحديد الحد األدنى من النقاط في‬ ‫كل خمية ( الشكل‪ .)71‬بحجم خمية يبمغ ‪ 5‬أمتار ‪ ،‬تظل جميع الميزات‬ ‫الساحمية والمنازل والغطاء النباتي إلى حد كبير وتوفر البيانات مستوػ كبير‬ ‫‪- 113 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫من التفاصيل ؛ و يؤدؼ توسيع حجم الخمية إلى ‪ 10‬أمتار إلى إزالة العديد‬ ‫من المنازل ‪ ،‬عمى الرغم من بقاء بعضيا ‪ ،‬ويبدأ في إزالة بعض النباتات‬ ‫الطويمة ( أعمى الزاوية اليمنى) عمى بعد ‪ 10‬أمتار ‪ ،‬ال تزال العديد من‬ ‫قدر ال بأس بو من التفاصيل‪.‬‬ ‫ظاىرات األراضي الدقيقة موجودة ‪ ،‬مما يوفر ًا‬

‫متر إلى إزالة جميع المنازل‬ ‫كما يؤدؼ التوسع إلى حجم خمية يبمغ طولو ‪ً 20‬ا‬ ‫‪ ،‬ويظل سطح األرض العارؼ كل ما تبقى؛ ومع ذلك ىناك خسارة كبيرة في‬ ‫التفاصيل في تمك الظاىرات الدقيقة مثل الكثبان الرممية التي تمت إزالتيا إلى‬ ‫منخفضا قميالً حيث أن‬ ‫حد كبير ؛ ومن المحتمل أن يكون االرتفاع الكمي‬ ‫ً‬

‫المنخفضات الصغيرة داخل الخمية تصبح القيمة اإلجمالية لمخمية‪ .‬باستخدام‬ ‫متر ىو‬ ‫ىذا النيج التكرارؼ قد يكون حجم الخمية الذؼ يبمغ طولو ‪ً 15‬ا‬ ‫األنسب إلزالة اليياكل واألشجار مع الحفاظ عمى مستوػ من الدقة‬ ‫ومعمومات طبوغرافية كافية لمعديد من التطبيقات البيئية ‪.‬‬

‫‪- 114 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫شبكة ‪ 5‬متر مع ‪ minimum‬الحد األدنى من القيمة‬

‫الكنتور التي تم إنشاؤىا من شبكة ‪ 5‬أمتار‬

‫شبكة ‪ 10‬متر مع ‪ minimum‬الحد األدنى من القيمة‪ .‬الكنتور التي تم إنشاؤىا من شبكة ‪ 10‬أمتار‬

‫شبكة ‪ 20‬متر مع ‪ minimum‬الحد األدنى من القيمة‪ .‬الكنتور التي تم إنشاؤىا من شبكة ‪ 20‬أمتار‬

‫شكل (‪ )71‬أحجام الشبكة المختمفة مع الحد األدنى من القيم‪.‬‬ ‫‪- 115 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫معاجلة بيانات الليدار‪:‬‬ ‫معالجة بيانات ‪ LIDAR‬تقوم آلية اكتشاف الضوء بجمع بيانات االرتفاع‬ ‫ويتم وضع بيانات وحدة قياس القصور الذاتي مع الطائرة ووحدة‬ ‫وبمساعدة ىذه األنظمة ‪ ،‬يجمع مستشعر‬

‫‪GPS‬‬

‫‪Light Detection And‬‬

‫‪ Ranging‬نقاط البيانات ‪ ،‬ويتم تسجيل موقع البيانات إلى جانب مستشعر‬ ‫من خالل ‪.GPS‬‬ ‫خصيصا‬ ‫يتم تنزيل البيانات ومعالجتيا باستخدام برامج كمبيوتر مصممة‬ ‫ً‬

‫لذلك (برنامج معالجة البيانات السحابية لنقطة‬

‫‪ ( LIDAR‬ويكون الناتج‬

‫النيائي لممعالجة دقيق لمغاية ‪.‬‬ ‫افيا )‪ ، (X‬خط العرض )‪، (Y‬‬ ‫حيث يتم تسجيل خط الطول المسجل جغر ً‬ ‫واالرتفاع )‪ (Z‬لكل نقطة بيانات‪ .‬وتتكون بيانات رسم خرائط ‪ LIDAR‬من‬ ‫قياسات االرتفاع لمسطح ويتم الحصول عمييا من خالل المسوح الطبوغرافية‬ ‫بيانات نقاط االرتفاع تستخدم إلنشاء خرائط طبوغرافية مفصمة‪.‬‬ ‫الجوية ؛ ف‬ ‫كما تسمح أيضا نقاط البيانات بتوليد نموذج االرتفاع الرقمي من سطح‬ ‫األرض ؛ تنسيق الممف المستخدم اللتقاط وتخزين بيانات ‪ LIDAR‬ىو ممف‬ ‫نصي بسيط‪.‬‬

‫‪- 116 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫تنسيق بيانات ليدار ‪:‬‬ ‫يتم تسجيل قيم النقاط عادة إما عمى ىيئة ممفات نقطة ‪ ASCII‬أو‬

‫بتنسيق‪. LAS‬‬

‫تنسيق ‪LAS‬‬ ‫‪ -‬تنسيق تبادل البيانات ليدار القياسية‪.‬‬

‫ تنسيق ممف ثنائي عام يحتفع بالمعمومات‪.‬‬‫ محددة لطبيعة بيانات ‪. LIDAR‬‬‫‪ -‬تحتفع بيا ‪.ASPRS‬‬

‫‪- 117 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫برامج معالجة بيانات الميدار‪:‬‬ ‫‪- QT Modeler.‬‬ ‫‪- TerraScan.‬‬

‫‪- ArcGIS (Workstation, LiDAR Analyst, 3D Analyst).‬‬ ‫‪- Leica Photogrammetry Suite.‬‬ ‫}‪- ENVI { ENVI LIDAR‬‬ ‫خطوات المعالجة المعتادة لليدار‪:‬‬ ‫‪- 1‬استيراد نقاط "الخام" إلى برامج المعالجة عمى الكمبيوتر مثل ‪ENVI‬‬ ‫‪ LIDAR‬أو تحويميا إلى تنسيق برامج )‪.( GIS‬‬ ‫‪- 2‬تحويل النقاط إلى نموذج ‪. TIN‬‬

‫‪ - 3‬تحويل نموذج ‪ TIN‬إلى نموذج نقطي لمسطح‪.‬‬

‫أوال ‪ :‬استيراد النقاط ‪:‬‬

‫‪ -‬يتم تحويل العائد( ‪ ) x / x / z‬من ‪ LiDAR‬إلى مجموعات بيانات ‪GIS‬‬

‫الفردية‪.‬‬

‫ يمكن لمجموعات البيانات الكبيرة أن تطغى عمى العديد من تطبيقات نظم‬‫المعمومات الجغرافية‪.‬‬

‫ثانياُا‪ :‬إنشاء نموذج ‪TIN‬‬ ‫وىى شبكة غير منتظمة مثمثيو ؛عادة ما يتم إنشاؤىا باستخدام تثميث‬ ‫‪ ،Delauney‬حيث يتم توصيل جميع النقاط إلى أقرب نقطتين‬

‫لمتحويل‬

‫إلى مثمثات متساوية الزوايا قدر اإلمكان حيث يضمن أن تكون أؼ نقطة‬ ‫‪- 118 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫عمى السطح أقرب ما تكون ممكن إلى عقدة المثمث و يحافع عمى "الحواف"‬ ‫أفضل مما لو حولت نقاط اإلرجاع مباشرة إلى البيانات النقطية‪.‬‬

‫‪TIN model‬‬

‫”‪TIN “edges‬‬ ‫شكل (‪ )72‬نموذج ‪TIN‬‬ ‫‪- 119 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫ويعتبر نموذج ‪ TIN‬ىو تمثيل مفيد‬

‫لدراسة السطح و بالنسبة لبيانات‬

‫‪ ، LiDAR‬يفضل نموذج النقطية بشكل عام‬ ‫األقل وأسرع فى الرسم‪.‬‬

‫‪TIN model bare earth‬‬

‫كمنتج نيائي بسبب تعقيدىا‬

‫‪TIN model first returns‬‬

‫شكل (‪ )73‬بعض أشكال نوذج ‪ TIN‬المنشىء عمى حسب العوائد‪.‬‬

‫ثالثاًا‪ :‬إنشاء نموذج ‪:raster‬‬ ‫ البيانات النقطية تخزن قيم االرتفاع في سمسمة منتظم ة من وحدات‬‫البيانات موحدة (بكسل)‪.‬‬

‫ تُعرف النماذج السطحية القائمة عمى السطح باسم نماذج االرتفاع الرقمي‬‫(‪.)DEM‬‬ ‫ويوجد نماذج تستند إلى البيانات النقطية فوق السطح يشار إلييا في كثير‬‫من األحيان باسم نماذج سطح رقمية (‪.)DSM‬‬

‫‪-‬يمكن إنشاء البيانات النقطية من نموذج ‪ TIN‬من خالل استيفاء قيمة‬

‫االرتفاع لكل بكسل نقطة المركز باستخدام االستيفاء الخطي ‪.‬‬

‫‪-‬يعتمد الحد األدنى من الدقة عمى إرجاع ‪ LiDAR‬والدقة المكانية‪.‬‬

‫‪- 120 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫كثافة ‪ Lidar‬و الدقة المكانية ‪DEM‬‬ ‫‪ -‬متوسط نبضة ‪ Lidar 1‬لكل بيكسل ‪. DEM‬‬

‫ كثافة النقاط (عمى سبيل المثال ‪ 8 ،‬نبضات لكل متر مربع)‪.‬‬‫ تباعد النقاط (عمى سبيل المثال ‪ 50 ،‬سم)‬‫)‪PS = SQRT(1/PD‬‬

‫مثال‪ 8 :‬نبضات ‪ /‬متر ‪2‬‬

‫‪TIN model with pixel center points‬‬

‫‪TIN model‬‬

‫‪TIN model with pixel center points‬‬

‫‪Raster model DEM‬‬

‫شكل (‪ )74‬إنشاء ‪ DEM‬من ‪ TIN‬وكثافة بيانات الميدار ‪.‬‬

‫‪- 121 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫‪Raster model feature heights‬‬ ‫شكل (‪ )75‬إنشاء ‪.Raster model DSM‬‬

‫‪- 122 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫النموذج النقطي " ‪" Hillshades‬‬ ‫صورة مظممة تم إنشاؤىا بواسطة النظر في زاوية اإلضاءة من الشمس‬

‫والظالل يستخدم لعرض نماذج ثالثية األبعاد‬

‫في الصورة اليمنى‬ ‫ف‬

‫مصدر الضوء عادة يكون من اتجاه الشمال ؛ ىذ ا مما يجعل الصور‬ ‫جذابة بصريا‪.‬‬

‫‪bare earth hillshade‬‬

‫‪first return hillshade‬‬

‫شكل (‪ hillshade )76‬من بيانات الميدار‬

‫الكنتور‪Contours:‬‬ ‫‪ -‬يمكن إنشاؤه من نموذج ‪ TIN‬أو صورة نقطية‪.‬‬

‫‪ -‬يعتمد الفاصل الزمني المناسب عمى الدقة الرأسية من بيانات ليدار‪.‬‬

‫‪- 123 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫‪ : Filtering‬فمترة البيانات " التصفية"‬ ‫التصفية تعنى تصنيف النقاط في التضاريس وفوق التضاريس (في بعض‬

‫أساس إنشاء ‪DSM‬‬ ‫األحيان باستخدام االنفصال عن المباني واألشجار) ‪.‬؛ ف‬

‫و ‪ ، DTM‬والكشف عن الكائنات الموجودة فوق التضاريس (مثل المبانى)‪.‬‬

‫النقاط التى تنتمي إلى ‪ DSM‬أو‬ ‫‪ ، DTM‬يجب التخلص عليها‬

‫‪DTM‬‬

‫شكل (‪ )77‬فمترة بيانات الميدار ‪.‬‬

‫‪- 124 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫نتائج الفمترة‪:‬‬ ‫كثافة نقطة الميزر ‪ 5.6‬نقطة ‪ /‬م ‪( 2‬أعمى) ‪ ،‬يتم تقميميا إلى ‪ 1‬نقطة ‪16 /‬‬ ‫م ‪( 2‬أسفل) ؛ ىناك أخطاء فى التصفية فى حالة تزايد‬

‫انخفاض كثافة‬

‫أيضا مع تقميل تغمغل مظمة الشجرة‪.‬‬ ‫النقطة؛ تزداد األخطاء ً‬

‫مبنى كبير ( محطة قطار)‬ ‫الصورة األعمى نموذج ‪ ، DSM‬واألسفل‬ ‫‪ DTM‬تعتمد األخطاء عمى حجم‬ ‫الظاىرات و التضاريس واألنحدار السطح‬ ‫ومدػ تعقيد المشيد‬

‫شكل (‪ )78‬نتائج فمترة بيانات ليدار‪.‬‬

‫التحميل الموجي الكامل ‪:‬‬ ‫خصائص ومميزات التحميل الموجي الكامل‪:‬‬ ‫جدا من النبضات لكل نبضة مرسمة‪.‬‬ ‫‪- 1‬يتم تسجيل عدد كبير ً‬ ‫‪- 2‬الكشف عن أىداف متعددة وصوال إلى ‪ 0.5‬متر الحد األدنى‬ ‫لمفصل العمودؼ‪.‬‬

‫‪ - 3‬يمكن أن تساعد في تحديد خشونة السطح ‪ ،‬وانحداره‪.‬‬ ‫‪- 125 -‬‬

‫الفصل الثالث ‪ :‬حتليل ومعاجلة بيانات الليدار‬

‫‪- 4‬مفيدة لوصف بنية الغطاء النباتي ‪.‬‬

‫‪- 5‬الفصل بين المدػ عند انقطاع السطح (مثل حواف المبانى)‪.‬‬ ‫‪- 6‬الحصول عمى مزيد من النقاط ونقاط أكثر دقة في النياية‪.‬‬

‫‪- 7‬تصنيف أفضل لمنقاط في ‪ ، DTM / DSM‬والنمذجة فى ‪DTM‬‬ ‫أفضل‪.‬‬

‫نالحظ عودة كامل الموجي المستمر‬

‫أخذ عينات منفصمة من الموجي المستمر‬

‫شكل (‪ )79‬التحميل الموجى الكامل‪.‬‬

‫شكل(‪ )80‬يوضح نموذج رقمنة الطول الموجي الكامل " ممف تعريف لشجرة"‪.‬‬ ‫‪- 126 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫الفصل الرابع‬

‫تطبيقبت الليذار‬

‫‪- 127 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫مقدمة‪.‬‬ ‫يعتبر الميدار طريقة استشعار عف بعد ‪ ،‬لو العديد مف المزايا‬

‫؛أىميا اؿدقة‬

‫ككثافة النقاط اؿعالية كمناطق اؿتغطية كبيرة كقدرة المستخدميف عمى إعادة‬ ‫تشكيل المناطق بسرعة ككفاءة‪ .‬ىذا يخمق القدرة عمى تعييف التغييرات‬ ‫المنفصمة بدقة عالية لمغاية ‪ ،‬كتغطية المساحات الكبيرة بشكل مكحد كبدقة‬ ‫كبيرة ‪ ،‬كتحقيق نتائج سريعة‪.‬‬ ‫كفيما يمى تكضيح التطبيقات التى تستخدـ فييا الميدار؛ عف طريق عرض‬ ‫نظرى مبسط لكل تطبيق ؛ إال أف تطبيقات الميدار قد يمكف تطكيعيا حسب‬ ‫الحاجة إلييا مف قبل المستخدميف ؛ فجاء هذا الفصل مجرد لفت ألنظار‬ ‫الباحثين عمى المجاالت المتعددة لميدار‪.‬‬ ‫استخدـ ت تقنية الميدار منذ ظيكرىا في الدراسات البيئية ؛ ك استخدمت أيضاًا‬ ‫في التعرؼ عمى مككنات الغالؼ الجكي مف نقطة إرساؿ ارضي الى الغالؼ‬

‫الجكي حيث أمكف التعرؼ عمى خصائص طبقات الغالؼ الجكي كتقدير‬

‫عمق الطبقات بعدة كيمكمترات كمدى ارتفاع كل طبقة مكتشفة خاصة كاف‬

‫ىذه التقنية تستطيع قياس زمف إرساؿ األشعة كعكدتيا ‪.‬‬

‫التقتصر تطبيقات الميدار عمى العمميات األرضية فقط بل تمتد لدراسة‬

‫عمميات السفف كالطائرات كمككؾ الفضاء‬

‫؛ فمف أحد األمثمة عمى تطبيق‬

‫‪ lidar‬عمى متف الطائرة ىك استخداـ االنعكاس لنبض الميزر عمى األرض‬

‫إذا‬ ‫لقياس الكقت الذي يحتاجو الضكء لتغطية المسافة بيف الطائرة كاألرض ‪ ،‬ؼ‬ ‫‪- 128 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫تـ تحديد مكضع الطائرة بالتزامف مع ىذا القياس ‪ ،‬يمكف عندئذ استخداـ‬

‫البيانات الناتجة إلنشاء نماذج تضاريس ثالثية األبعاد دقيقة لمغاية‪ .‬كيمكف‬

‫تطبيق ىذه الطريقة عمى المحيطات ما دامت المياه ليست عكرة‬

‫كما يمكف‬

‫تحديد عمق القاع في المياه الساحمية إلى ما يقرب مف‪.‬‬

‫‪ 50‬ـ ‪.‬‬

‫كمف تطبيقات الميدار األخرى ىك قياس اإلشارات الفمكرية عمى سطح الماء‬

‫مف عمى متف الطائرة ؛ يمكف استخداـ ىذه الطريقة لتتبع انسكاب النفط في‬

‫المحيطات ‪ ،‬ألف النفط ىك مادة الفمكرسنت‪ .‬كألف ىذه الطريقة حساسة لمغاية‬

‫‪ ،‬يمكنيا الكشف حتى عف كميات صغيرة مف النفط‪.‬‬

‫‪ - 1‬تطبيقبت الليذار في الذراسبت البيئية‪:‬‬ ‫تعددت تطبيقات الميدار فى الدراسات البيئية خاصة فى اآلكنة األخيرة ؛‬

‫حيث يمكف استخداـ تنكع عمميات التفاعل لإلشعاع المنبعث مع العناصر‬ ‫الجكية في ‪ LIDAR‬لمسماح بتحديد متغيرات البيئة األساسية أي درجة‬

‫الح اررة كالضغط كالرطكبة كالرياح ‪ ،‬ككذلؾ المسح الجغرافي ‪ ،‬دراسة المناجـ‬

‫‪ ،‬كثافة التالؿ إلخ‪. ..‬‬ ‫كما تكسعت قائمة إنجازات الميدار صكب الدراسات البيئية عبر مساىمة مف‬ ‫الصيف‪ ،‬حيث تمكنت مجمكعة مف الباحثيف في إحدى‬

‫اؿجامعات بالصيف‬

‫مف تطكير طريقة لمعرفة كاحتساب القمامة بشكل تمقائي باستخداـ ىذه‬

‫التقنية‪ ،‬ـ ـ ا ّأدى إلى الحصكؿ عمى بيانات عالية الجكدة مف أجل ىذه‬ ‫‪- 129 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫العممية التي شكمت ثكرة ليس في آليات تتبع نفايات الشكاطئ كتحميميا فقط‪،‬‬

‫بل في خمق أساليب مبتكرة لمنع تراكـ القمامة عبر نظاـ متطكر يمكنو القياـ‬

‫بتكثيق النفايات بشكل دقيق‪ ،‬ككذلؾ تقميل الكقت الذي يتطمبو احتساب كفرز‬ ‫القمامة إلى دقائق عكض الساعات التي قد كاف سيتطمبيا األمر في حاؿ‬

‫القياـ بيذه العممية يدكياًا‪.‬‬

‫وفيما يمى عرض ألحد تطبيقات الميدار التى استخدمت لمحفاظ عمى‬

‫الشواطىء من القمامة ‪:‬‬

‫يستمر اإلنساف في إنتاج النفايات كالقمامة بنسب غير مسبكقة‪ ،‬كلألسف‬

‫ينتيي المطاؼ بيذه النفايات في المحيطات التي تصب كمية كبيرة منيا في‬ ‫الشكاطئ‪ .‬ىذه النفايات ال تغطي الشكاطئ كتمكث منظرىا فقط بل تشكل‬

‫خط اًار صحياًا عمى الطيكر‪ ،‬األسماؾ أك السالحف البحرية التي قد تتناكليا‬

‫مصدر لمطعاـ‪ .‬كلمحاربة النفايات التي ينتيي بيا األمر في الشكاطئ فقد‬

‫فكرت بعض المنظمات الدكلية باالضافة الى بعض الدكؿ األكثر تضر اًار في‬ ‫كضع برامج لمراقبة القمامة ؛ لكف مع األسف فالعديد مف ىذه المنظمات قد‬

‫تستعيف بمتطكعيف لجمع القمامة التي تتكاجد في الشكاطئ بشكل يدكي مما‬ ‫يجعل العممية بطيئة كتعطي بيانات غير مضبكطة‪.‬‬

‫إال أف مجمكعة مف الباحثيف في جامعة “‬

‫‪East China Normal‬‬

‫‪ ”University‬طكركا طريقة باستخداـ تقنية المسح الضكئي الثالثي األبعاد‬

‫لمحصكؿ عمى بيانات عالية الجكدة مف أجل معرفة كاحتساب القمامة بشكل‬

‫تمقائي‪ .‬ىذه العممية لف تشكل ثكرة فيما يخص طريقة تتبع نفايات الشكاطئ‬ ‫كتحميميا فقط‪ ،‬بل ستؤدي ألساليب أفضل كأكثر كفاءة لمنع القمامة في‬ ‫‪- 130 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫المقاـ األكؿ‪ .‬النظاـ الذي طكره “ ‪ ”Zhijun Dai‬كفريقو ال يقكـ بتكثيق‬ ‫النفايات بشكل دقيق فحسب بل بمقدكره تقميل الكقت الذي يتطمبو احتساب‬

‫كفرز القمامة ‪.‬‬

‫حيث استخدـ “ ‪ ”LIDAR‬عف طريق إرساؿ نبضات مف الميزر كقياس‬

‫الكقت الذي يستغرقو الضكء لإلرتداد مف المحيط قصد تطكير نقطة سحابة‬

‫تفصيمية؛ نقطة السحابة ىذه يمكف تحميميا فيما بعد لمكشف عمى كل أنكاع‬

‫المعمكمات التفصيمية عف المناطق المحيطة بيا؛ الميزر سيرتد بشكل مختمف‬ ‫قميال عمى كل مادة كسطح‪ ،‬ىذه االختالفات يمكف عزليا كتسجيميا ليتـ‬

‫التعرؼ عمى األشياء كتصنيفيا‪ .‬ىذا كيمكف معالجة البيانات مف أجل‬

‫استبعاد بيانات ليس ليا عالقة بالمكضكع أك بيانات غير مرغكب فييا مثل‬

‫أكراؽ األشجار‪ ،،‬العشب أك حتى البشر‪.‬‬

‫شكل ( ‪ )81‬تطبيق الميدار لحماية الشكاطىء مف القمامة‪.‬‬

‫فأراد “‪ ”Dai‬كفريقو نظاما يسمح ليـ بإرساؿ ماسح ثالثي األبعاد إلى‬

‫الشاطئ يمكنو البدء فك ار في عد كتصنيف كل القمامة التي يتـ العثكر عمييا‬ ‫‪- 131 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫بينما يتجاىل بقية المناطق المحيطة‪ .‬كلمقياـ بيذا األمر ذىب الفريق إلى‬

‫شاطئ نظيف كأخذ معو ‪ 87‬نكعا مختمفا مف القمامة كقاـ بنشرىا ىناؾ‪.‬‬

‫بعدىا تـ إرساؿ ضكء الميدار إلى الشاطئ الذي تـ كضع القمامة فيو حديثا‬

‫مف عمى بعد ‪ 100‬متر‪ ،‬كفي خالؿ ‪ 10‬دقائق أك أكثر بقميل تـ تجميع‬ ‫نقطة سحابة كثيفة مع ‪ 96‬مميكف نقطة‪ .‬قاـ بعد ذلؾ الباحثكف بإزالة كل‬

‫البيانات التي ال صمة ليا بالمكضكع كطكركا خكارزمية يمكنيا التعرؼ عمى‬

‫ما ىك قمامة كما ىك ليس كذلؾ كأيضاَا التفريق بيف أنكاعىا المختمفة‪.‬‬

‫التقييم البيئي‪ :‬يتـ استخداـ البيانات التي تـ إنشاؤىا بكاسطة أجيزة استشعار‬ ‫‪ LiDAR‬بشكل فعاؿ لمتقييـ البيئي حيث يمكف لمباحثيف معرفة المجاالت‬ ‫التي تتطمب‬

‫التحسيف كالتنمية‬

‫كالمناطق التي تأثرت باألنشطة‬

‫أيضا لرسـ خريطة لممناطق‬ ‫البشرية‪ .‬باإلضافة إلى ذلؾ ‪ ،‬تُستخدـ البيانات ًا‬ ‫بيئيا كالتي تحتاج إلى تحسيف‪.‬‬ ‫التي تتطمب‬ ‫اىتماما ًا‬ ‫ًا‬ ‫مسح النهر ‪:‬يتـ استخداـ ‪ LIDAR‬لمكصكؿ إلى المعمكمات تحت الماء‬ ‫كقياس عمق كعرض النير كقكة التدفق ؛ك بالنسبة إلى ىندسة النير ‪ ،‬يتـ‬ ‫استخراج بيانات المقطع العرضي مف بيانات الكشف عف الضكء ك يساعد‬

‫أيضا في التخطيط الشامل‬ ‫ذلؾ في فيـ الجكانب المختمفة لمنير كيساعد ًا‬ ‫لتجنب الككارث الطبيعية مثل الفيضانات‪.‬‬

‫فيززاء اللغال الجوو‪ :‬أصبح مف الممكف اآلف شرح بعض المعمكمات الجكية‬ ‫مف خالؿ نبضات ‪ ، LiDAR‬يمكف‬ ‫تعقيدا بفضل تقنية ‪ .LiDAR‬ؼ‬ ‫األكثر ًا‬ ‫حساب المعمكمات مثل تككيف غازات الغالؼ الجكي كغيرىا مف مككنات‬ ‫‪- 132 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫كبدقة عالية كقياس كثافة الغيكـ كتركيز األكسجيف ‪ ، CO2 ،‬النيتركجيف ‪،‬‬

‫الكبريت كجسيمات الغاز ات األخرى في الغالؼ الجكي األكسط كالعمكي‬

‫كما يمكف لمعمماء كالفيزيائييف معرفة‬

‫كمية الغازات فى‬

‫؛‬

‫الغالؼ الجكي‬

‫ككمية المكاد الممكثة‪.‬‬ ‫نمذجة المموثات‪ :‬تعد البيانات التي جمعتيا ‪ LiDAR‬ميمة بشكل خاص‬ ‫بسبب قدرتيا عمى التمييز بيف الممكثات في النير كالبر‬

‫؛ كبالتالي فإف‬

‫‪ LiDAR‬قادر عمى اكتشاؼ الممكثات مف أجل المساعدة في الحفاظ عمى‬ ‫البيئة آمنة كتجنب التمكث بالمياه كاألراضي الطبيعية‪.‬‬

‫الفمك‪:‬تكنكلكجيا ‪ LiDAR‬ىي التكنكلكجيا األكثر كفاءة في مجاؿ عمـ الفمؾ‬ ‫حيث تـ تسخير ىذه التقنية لتحديد المسافة بيف اؿككاكب في النظاـ الشمسي‪.‬‬ ‫عمم المحيطات‪ :‬ستخدـ بيانات كنبضات‬

‫‪ LiDAR‬لجمع جميع البيانات‬

‫كالتفاصيل المتعمقة بالمحيط بما في ذلؾ عمق المحيط كتككيف مياه‬

‫أيضا معرفة األنكاع المكجكدة في أعماؽ‬ ‫المحيط‪ .‬؛ كما يمكف لمباحثيف ًا‬ ‫المحيط‪.‬‬ ‫األرصاد الجوية‪ :‬يستخدـ ‪ LiDAR‬في قسـ األرصاد الجكية لعمل تنبؤات‬ ‫حكؿ أنماط الطقس المحتممة كلمتنبؤ بالمناخ داخل منطقة معينة‬

‫جمع المعمكمات كتحميميا مف قبل خبراء األرصاد الجكية ‪.‬‬

‫‪- 133 -‬‬

‫حيث يتـ‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫توربينات الرزاح‪ :‬يستخدـ ‪ LIDAR‬لحساب اتجاه كقكة الرياح‪.‬‬

‫كيساعد‬

‫‪ LIDAR‬المتصل بالتكربيف عمى تغيير اتجاه الشفرة لتكليد المزيد مف الطاقة‪.‬‬ ‫قياس سرعة الرزاح‪ :‬يستخدـ ‪ LiDAR‬لقياس سرعة الرياح ؛ ك قد ال تعطي‬

‫الطرؽ األخرى لمقياسات بيانات دقيقة فيما يتعمق بسرعة الرياح كاتجاىيا‬ ‫كىذا ىك السبب كراء استخداـ تقنية ‪ LiDAR‬لمقياـ بذلؾ‪.‬‬

‫الميزر القمرزة‪ :‬في السابق ‪ ،‬كاف مف المرىق قياس المسافة بيف القمر‬

‫كاألرض باستخداـ أشكاؿ أخرى مف القياسات ألف البيانات التي تـ إرجاعيا‬ ‫تأثرت بعدة عكامل كبالتالي لـ تكف دقيقة لمغاية‪ .‬يستخدـ‬

‫‪ LiDAR‬لقياس‬

‫المسافة بيف األرض كالقمر باستخداـ مدى الميزر الذي ىك أكثر دقة‬

‫كيستغرؽ فترة زمنية أقصر‪.‬‬

‫المسح الهيدروغرافي‪ :‬ليس مف السيل تجميع البيانات عمى أسطح المياه‬ ‫بسبب اتساع المسطحات المائية كعدـ إمكانية الكصكؿ إلى أعماؽ‬ ‫المسطحات المائية كيعتبر المسح الييدركغرافي ىك شكل المسح حيث تقكـ‬ ‫نبضات الميزر بجمع البيانات عبر المسطحات المائية مف خالؿ اآلليات‬

‫المحمكلة جكاًا‪ .‬كتستخدـ أشعة الميزر القادرة عمى اختراؽ المياه ‪.nm532‬‬ ‫قياس ارتفاعات السحاب ‪ :‬نبضات ‪ LiDAR‬قادرة عمى اختراؽ الغيكـ ‪،‬‬ ‫كبالتالي فيي تستخدـ لقياس إحصائيات السحابة مثل ارتفاعات السحاب ‪.‬‬

‫‪- 134 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫بيانات توززي الهباء الجوو‪ :‬في بعض األحياف ‪ ،‬يشتمل التركيب الجكي‬ ‫عمى اليباء الجكي كالمككنات األخرى التي يجب قياسيا كتحديدىا‪.‬‬

‫أيضا في تحديد تركيب الغاز‬ ‫بيانات تكوزن اللاز‪ :‬تستخدـ تقنية ‪ً LiDAR‬ا‬ ‫في الجك‪ .‬مف خالؿ ىذه البيانات ‪ ،‬يمكف لمخبراء معرفة الكمية الدقيقة لمغاز‬

‫المكجكد في منطقة معينة مف الغالؼ الجكي‪ .‬تساعد ىذه المعمكمات الخبراء‬ ‫في الكصكؿ إلى بعض االستنتاجات الحيكية‪.‬‬ ‫سمك األنهار الجميدية والحركة‪ :‬إلى جانب قياس ارتفاعات األنيار الجميدية‬ ‫أيضا أداة أساسية في قياس‬ ‫كمعدؿ االنصيار ‪ ،‬فإف تقنية ‪ LiDAR‬ىي ًا‬ ‫سمؾ األنيار الجميدية كحركتيا في جميع أنحاء منطقة معينة‪ .‬تككف ىذه‬ ‫أيضا مفيدة عند حساب المعدؿ الذي يذكب فيو األنيار الجميدية ‪،‬‬ ‫البيانات ًا‬ ‫كبالتالي يتـ استخدامو في التنبؤ بالظركؼ المناخية‪.‬‬ ‫تلييرات مستوى األنهار الجميدية‪ :‬أحد أىـ استخدامات تكنكلكجيا ‪LiDAR‬‬ ‫ىك تحديد معمكمات تغير المناخ ؛ إحدى الطرؽ التي يتـ بيا تحقيق ذلؾ ىي‬

‫جمع البيانات المتعمقة بالتغييرات في مستكى األنيار الجميدية‪ .‬تقكـ نبضات‬

‫‪ LiDAR‬بجمع ىذه البيانات كاالستفادة منيا لمخبراء القادريف عمى معرفة‬ ‫مقدار ذكباف األنيار الجميدية كماذا يعني ذلؾ بالنسبة لمعالـ‪.‬‬ ‫قياس خشونة سطح الماء‪:‬‬

‫يعد تحديد خشكنة أي سطح مائي أحد أكثر‬

‫تعقيدا‪ .‬كاف ىذا حتى اختراع تقنية ‪ .LiDAR‬اآلف ‪ ،‬مف األسيل‬ ‫اإلجراءات ًا‬ ‫بكثير تحديد خشكنة سطح الماء باستخداـ نبضات الميزر‪.‬‬ ‫‪- 135 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫تستخدم إلنتاج الطوبوغرافيا العالمية من المرزخ‪ :‬يمكف اآلف رسـ تضاريس‬ ‫المريخ بدقة بفضل تقنية ‪ .LiDAR‬يمكف أف تنتقل نبضات الميزر بسرعة‬

‫جدا إلى المريخ كانشاء نمكذج ثالثي األبعاد لمكككب كاعادة البيانات‬ ‫عالية ًا‬ ‫إلى األرض بسرعة عالية لمغاية‪.‬‬

‫قياس الكثافة الجززئية‪ :‬كما تـ استخداـ تقنية ‪ LiDAR‬في مجاؿ الكيمياء‬ ‫لقياس الكثافة الجزيئية لبعض الجزيئات المكجكدة في المادة‪ .‬كذلؾ ألف‬

‫البيانات التي جمعيا ‪ LiDAR‬ىي أكثر دقة بكثير كبالتالي ضماف تقدير‬

‫دقيق لمجزيئات في أي شكل مف األشكاؿ‪.‬‬

‫تكنولوجيا الطاقة الشمسية‪ :‬تكنكلكجيا ‪ LiDAR‬ليا دكر فعاؿ في مجاؿ‬ ‫الطاقة الشمسية‪ .‬تتطمب الطاقة الشمسية أف تضرب أشعة الشمس مباشرة‬ ‫عمى األلكاح الشمسية بحيث يمكف بعد ذلؾ تسخير الطاقة كتخزينيا‬

‫لالستخداـ فتأتى تقنية ‪ LiDAR‬لتركز أشعة الشمس عمى األلكاح الشمسية‬ ‫لممساعدة في تسخير جميع الطاقة الشمسية الممكنة‪.‬‬

‫‪ - 2‬تطبيقبت الليذار في دراسة األخطبر والكوارث‪:‬‬ ‫أصبح اآلف بفضل تقنية الميدار مف األسيل بكثير تتبع بعض الككارث مثل‬ ‫األعاصير أك االنييارات األرضية أك حتى تسكنامي التي لـ تكف مخططة‬ ‫مف قبل كبالتالي فإنيا ستمحق الكثير مف األضرار بالبشرية بما في ذلؾ‬

‫الخسائر في األركاح‪.‬‬

‫‪- 136 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫نموذج الفيضان‪ :‬مف المعركؼ أف أجيزة استشعار ‪ LiDAR‬تمتقط بعض‬ ‫جدا عمى النير ؛ يتضمف ىذا النكع مف البيانات طبيعة‬ ‫البيانات الحميمة ًا‬ ‫ككضع ضفة النير‪ .‬ثـ يتـ استخدامو لمتنبؤ بإمكانية حدكث الفيضانات في‬ ‫المنطقة كخطط التخفيف المحتممة التي يجب كضعيا مكضع التنفيذ‪.‬‬

‫مراقبة الكثبان الرممية‪ LiDAR :‬لو دكر فعاؿ في مراقبة الكثباف الرممية‬ ‫كطريقة تغيير بنيتيا‪ .‬ثـ يتـ استخداـ ىذه المعمكمات لحساب نمط الرياح‬ ‫كالطقس بشكل عاـ كالتي يتـ استخداميا إلجراء العديد مف التنبؤات التي‬

‫تعتبر مفيدة في السيطرة عمى الطقس القاسي‪.‬‬

‫أيضا في تحديد‬ ‫التنبؤ بأمواج تسونامي والنمذجة‪ :‬تقنية ‪ LiDAR‬مفيدة ًا‬ ‫التسكنامي كالتنبؤ بو ؛ كما تُستخدـ البيانات التي تـ جمعيا فى إنشاء نمكذج‬

‫لكارثة تسكنامي لتحديد مدى شدة تسكنامي‬

‫مما يساعد في التخفيف مف‬

‫الضرر المحتمل أف يككف ناجما عف تسكنامي‪.‬‬

‫إدارة حرائق اللابات‪ :‬تكنكلكجيا ‪ LiDAR‬ميمة في التنبؤ بحرائق الغابات‬ ‫المحتممة؛ كيمكف بعد ذلؾ استخداـ البيانات في كضع خطط لمتخفيف لمنع‬ ‫أيضا في تحديد‬ ‫انتشار الحرائق باإلضافة إلى ذلؾ ‪ ،‬تعتبر التقنية مثالية ًا‬ ‫المناطق المحتممة المعرضة لحرائق الغابات كانشاء ىياكل لمتحكـ في‬ ‫الحرائق عمى المدى الطكيل‪.‬‬

‫كمية وقود حرائق اللابات‪ :‬تأتي تقنية ‪ LiDAR‬في متناكؿ اليد عند محاكلة‬ ‫تحديد كمية كقكد حرائق الغابات‪ .‬ىذه البيانات ميمة في التنبؤ بحرائق‬ ‫‪- 137 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫الغابات كتطكير اآلليات التي يمكف استخداميا لمتخفيف مف حرائق الغابات‬

‫أك السيطرة عمييا في المستقبل‪.‬‬ ‫تحميل االنهيار االرضي‪:‬‬

‫أصبح مف السيل اآلف جمع البيانات المتعمقة‬

‫مف‬ ‫باالنييارات األرضية باستخداـ ‪ LiDAR‬مما كانت عميو في الماضي‪ .‬ؼ‬ ‫خالؿ استخداـ ‪ ، LiDAR‬يمكف اآلف التنبؤ باالنييارات األرضية كالمعمكمات‬ ‫المستخدمة لتحديد طبيعة كقكة االنييارات األرضية‬

‫ك يمكف بعد ذلؾ اتخاذ‬

‫تدابير لمتخفيف مف آثار االنييارات األرضية‪.‬‬ ‫تقييم األضرار الناجمة عن الزلزال‪ :‬األضرار الناجمة عف الزالزؿ بعد حدكثيا‬

‫قد يككف مف الصعب قياسيا كتحديدىا ؛ فبعد تقنية ‪ ، LiDAR‬أصبح مف‬ ‫السيل اآلف جمع البيانات قبل حدكث الزلزاؿ كبعد كقكع الزلزاؿ لتقييـ‬

‫األضرار التي لحقت ككذلؾ لممساعدة في الكقاية في المستقبل‪.‬‬ ‫‪ - 3‬دراسبت الغبببت واألشجبر‪:‬‬

‫تعتبر دراسة الغابات كاألشجار‬

‫مف الدراسات المكمفة لمغاية كالمستيمكة‬

‫لمكقت كفى إحدى تطبيقات الميدار لدراسة الغابات ؛ ىى دراسة لمحاكلة‬ ‫تحديد مقدار الحطب المكجكد فى منطقة كمتى يككف االنسب لمحصاد‬ ‫كمقدار األشجار المكجكدة ؛ تحتاج إلى‬

‫قياس عينة مف األشجار لعدد مف‬

‫الظكاىر كيتـ استقراء النتائج إحصائيا في جميع أنحاء اؿمنطقة ؼتـ استخداـ‬ ‫ليدار ذك بصمة عالية الدقة لحساب عدد األشجار كقياس ارتفاع الشجرة‬

‫كعرض التاج كعمق التاج‪ .‬مف ىذه القياسات ‪ ،‬يمكف تقدير الحجـ الثابت‬

‫لألخشاب (الشكل ‪.)82‬‬

‫‪- 138 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫شكل رقم ( ‪ )82‬معلومات مظلة الشجرة = ‪ H‬االرتفاع ‪ CW = ،‬عرض التاج ‪S = ،‬‬ ‫التباعد التي تم جمعها من ‪( lidar‬جامعة والية ميسيسيبي)‪.‬‬

‫تحديد أنواع اللابات الرئيسية‪ :‬إلى جانب رسـ خرائط لمغابات فقط ‪ ،‬يمكف‬ ‫بناء‬ ‫لتقنية ‪ً LiDAR‬ا‬ ‫أيضا تحديد األنكاع الدقيقة المكجكدة داخل غابة معينة‪ً .‬ا‬ ‫عمى بنية كجكدة األشجار كالحيكانات في الغابة ‪ ،‬يمكف لمخبراء معرفة‬

‫األنكاع التي يمكف أف تزدىر في تمؾ الغابة كما ىي األنكاع التي قد ال تككف‬

‫قادرة عمى البقاء‪.‬‬

‫ميما في إزالة الغابات مف‬ ‫أيضا ًاا‬ ‫إزالة اللابات‪ :‬لعبت تقنية ‪ً LiDAR‬ا‬ ‫دكر ًا‬ ‫خالؿ تحديد المناطق المحتممة في الغابة المتأثرة باألنشطة البشرية‪ .‬ىذه‬ ‫المعمكمات يمكف استخداميا مف قبل خبراء الغابات لمحد مف آثار إزالة‬

‫الغابات كمف ثـ حمايتيا‪.‬‬

‫‪- 139 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫قياس مظمة اللابات‪:‬‬

‫إف قياس مظمة الغابات ليس سيالًا ‪ ،‬كفي معظـ‬

‫األحياف تككف البيانات التي يتـ جمعيا بكاسطة تقنيات القياس األخرى غير‬

‫دقيقة في العادة‪ .‬يتـ استخداـ‬

‫‪ LiDAR‬لقياس جميع خصائص البيانات‬

‫المتعمقة بمظمة الغابة ‪ ،‬بما في ذلؾ طكؿ المظمة ؛ تساعد ىذه البيانات في‬ ‫إعطاء الجكدة الدقيقة لألشجار‪.‬‬ ‫‪ - 4‬تطبيقبت الليذار في الزراعة‪:‬‬ ‫يستخدـ ‪ Lidar‬لتحميل معدالت المحاصيل في الحقكؿ الزراعية ؛ كتستخدـ‬ ‫في مجمكعة متنكعة مف األغراض التي تتراكح بيف تشتت البذكر كاألسمدة ‪،‬‬ ‫ككذلؾ مكافحة الحشائش ؛ كما يمكف أف تساعد في تحديد مكاف لتطبيق‬ ‫األسمدة باىظة الثمف باإلضافة إلى‬

‫القدرة عمى إنشاء خريطة طبكغرافية‬

‫لمحقكؿ كالكشف عف المنحدرات كالتعرض ألشعة الشمس في األراضي‬ ‫الزراعية‪.‬‬ ‫استخدـ الباحثكف في دائرة البحكث الزراعية ىذه البيانات الطبكغرافية مع‬ ‫نتائج إنتاجية األراضي الزراعية مف السنكات السابقة ‪ ،‬لتصنيف األراضي ‪.‬‬ ‫تصنيف األنواع النباتية‪:‬‬ ‫تتطمب مكافحة الحشائش تحديد أنكاع النباتات‪ .‬يمكف القياـ بذلؾ باستخداـ‬ ‫‪ Lidar‬حيث تنتج مالمح النبات باعتبارىا "سحابة نقطة" مع قيـ المدى‬ ‫كاالنعكاس‪ .‬يتـ تحكيل ىذه البيانات ‪ ،‬كيتـ استخراج الميزات منيا‪ .‬إذا كانت‬ ‫‪- 140 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫األنكاع معركفة ‪ ،‬تتـ إضافة الميزات كبيانات جديدة‬

‫ك يتـ تسمية األنكاع‬

‫كتخزيف ميزاتيا في البداية كمثاؿ لتحديد األنكاع في البيئة الحقيقية ؛ كتعتبر‬ ‫ليدار منخفض الدقة ‪.‬‬ ‫ىذه الطريقة فعالة ألنيا تستخدـ ًاا‬ ‫مراقبة األراضي من أجل سغمة المحاصيل‪ :‬يمكف استخداـ بيانات ‪LiDAR‬‬ ‫لمراقبة األراضي الخاصة بالزراعة كتحديد مدى صالحية المحصكؿ في‬

‫أرض زراعية معينة ؛ كما يمكف جمع المعمكمات المتعمقة بجكدة التربة كممف‬ ‫تعريف التربة كباستخداـ ىذه البيانات ‪ ،‬يمكف لمخبراء تحديد المحاصيل التي‬

‫قد تزدىر في تمؾ األراضي الزراعية كما ىي المحاصيل التي قد ال تزدىر‪.‬‬ ‫تصنيف المحاصيل‪ :‬باستخداـ تقنية ‪ ، LiDAR‬أصبح مف السيل اآلف‬

‫تصنيف المحاصيل حسب خصائصيا كاألماكف المكجكدة في ىا؛ ك قد يككف‬

‫جيدا في ظل ظركؼ معينة متاحة في منطقة معينة كلكف قد‬ ‫أداء المحصكؿ ًا‬ ‫تماما المتاحة في منطقة أخرى‪.‬‬ ‫ال يككف ًا‬ ‫جيدا في ظل ظركؼ مختمفة ًا‬ ‫أنماط التربة‪ :‬تقنية ‪ LIDAR‬مثالية في العثكر عمى الطبيعة الدقيقة لكل‬ ‫نكع مف أنكاع التربة‪ .‬ثـ يتـ استخداـ ىذه المعمكمات لتحديد التربة‬

‫استخداما ألي نكع مف المحاصيل كأي نكع مف أنكاع‬ ‫األفضل‬ ‫ًا‬ ‫الذى تتطمبو التربة؛ كال يمكف القياـ بالتكصيف الدقيق لمتربة بكاسطة‬ ‫طرؽ أخرى لممسح مثل القياس التصكيري بسبب عدـ قدرتيا عمى‬ ‫استنباط بيانات دقيقة مف عينات التربة التي تـ جمعيا‪.‬‬

‫‪- 141 -‬‬

‫السماد‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫رسم الخرائط النباتية‪ :‬يمكف تعييف مساحة معينة تحتكي عمى أي كمية مف‬ ‫النباتات بشكل فعاؿ باستخداـ تقنية‬

‫‪ .LiDAR‬كتستطيع نبضات ‪LiDAR‬‬

‫رسـ خريطة دقيقة لمنباتات لمساعدة الجيكلكجييف كالباحثيف عمى تككيف‬

‫انطباع عف الغطاء النباتي لمنطقة ما عمى الخريطة دكف أي أخطاء‪.‬‬ ‫رسم الخرائط الطبوغرافية‪:‬‬

‫يستخدـ ‪ LiDAR‬إلنشاء خريطة طبكغرافية‬

‫لمحقكؿ ككشف المنحدرات كالتعرض لمشمس مف األراضي الزراعية ؛ تساعد‬

‫ىذه البيانات عمى رسـ خريطة لممناطق المفتكحة كالتي يمكف الكصكؿ إلييا‬

‫مف أشعة الشمس كتمؾ التي كانت محمية مف أشعة الشمس‪.‬‬

‫رسم خرائط المحاصيل في البساتين ومزارع الكروم‪ :‬تستخدـ تقنية ‪LiDAR‬‬ ‫أيضا في رسـ خرائط المحاصيل في البساتيف كمزارع الكركـ‪ .‬كيعتبر الميدار‬ ‫ًا‬ ‫مفيد في حاالت رفض ‪ ، GPS‬فيناؾ بعض المحاصيل مثل بساتيف الجكز‬ ‫كالفكاكو ‪ ،‬تقكـ أكراؽ الشجر بحظر إشارات‬

‫‪ GPS‬إلى المعدات الزراعية‬

‫يمكف ألجيزة استشعار ‪ Lidar‬اكتشاؼ حكاؼ‬ ‫الدقيقة أك جرار بدكف سائق‪ .‬ؼ‬

‫الصفكؼ ‪ ،‬بحيث يمكف أف تستمر معدات الزراعة في الحركة حتى يتـ إعادة‬

‫التقاط إشارة ‪.GPS‬‬ ‫‪- 5‬استخذامبت الليذار في علم األثبر‬ ‫تعد مدينة إسطنبكؿ مف المدف األثرية البائدة التي فقد عمماء اآلثار األمل‬

‫في العثكر عمييا‪ ،‬بعد أف تاىت الطرؽ المكصمة إلييا‪ ،‬كبعد أف دمرت‪،‬‬ ‫كتراكمت فكؽ بقاياىا صنائع الطبيعة مف رماؿ كأشجار‪ ،‬ـ‬ ‫‪- 142 -‬‬

‫ـ ا أدى إلى‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫اعتبارىا مجرد قصص ترد في الكتب القديمة‪ ،‬قد تككف جزءاًا مف أسطكرة ما‬ ‫أك حكاية مف الخياؿ‪ .‬لكف السنكات الماضية حممت إلى الميتميف أخبا اًار‬

‫مدىشة عف اكتشاؼ العمماء لعدد مف المدف التي ظف البعض أنيا لـ تكجد‬

‫سكى في عقل مف ذكرىا‪ ،‬ما أدى في المحصمة إلى تغيير كامل في منطق‬ ‫عمميات البحث عف اآلثار بشكل عاـ‪.‬‬

‫يكرسيا العمماء سابقاًا ىي تقنية الميدار‪ ،‬التي‬ ‫كل ذلؾ جاء بفضل تقنية لـ ّ‬ ‫بدأت عمميات التطكير عمييا تتزايد‪ ،‬بعد أف ظمت كمنذ اختراعيا في ستينات‬

‫القرف الماضي محصكرة االستخداـ في مؤسسات الرصد الجكي‪ ،‬كبعض‬ ‫التقنيات العسكرية‪ ،‬كالرحالت الفضائية كالتمسككبات‪.‬‬

‫أيضا في إنشاء نماذج ارتفاعات رقمية عالية الدقة‬ ‫كـ مكف أف يساعد ‪ً Lidar‬ا‬ ‫لممكاقع األثرية التي يمكف أف تكشف عف التضاريس الدقيقة التي كانت‬ ‫مخفية عف طريق الغطاء النباتي‪ .‬يمكف استخداـ شدة إشارة الغطاء التي يتـ‬

‫إرجاعيا لمكشف عف الميزات المدفكنة تحت أسطح نباتية مسطحة مثل‬

‫الحقكؿ ‪ ،‬خاصة عند التعييف باستخداـ طيف األشعة تحت الحمراء‪ .‬يؤثر‬ ‫كجكد ىذه الميزات عمى نمك النبات ‪ ،‬كبالتالي تنعكس كمية األشعة تحت‬

‫الحمراء‪.‬‬ ‫لتسد ىذا الفراغ عبر استخداميا ألشعة الميزر‪ ،‬حيث تقكـ‬ ‫كجاءت الميدار ّ‬ ‫جكي لسطح األرض بيدؼ الحصكؿ‬ ‫تشكل التقنية‬ ‫األجيزة التي ّ‬ ‫ّ‬ ‫بعممية مسح ّ‬ ‫لكل تفاصيل المنطقة الممسكحة كاألرض‬ ‫عمى اإلحداثيات ثالثية األبعاد ّ‬ ‫الطبيعية‪ ،‬كالمباني‪ ،‬كاألشجار كغيرىا‪ ،‬كمف ثـ القياـ بدراسة المعطيات التي‬ ‫‪- 143 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫تقدميا عممية المسح‪ ،‬مف أجل كشف تفاصيل اليدؼ‪ ،‬كقراءة أبعاده‪ ،‬كتقييـ‬

‫النتائج‪ ،‬بحسب السياؽ الذي تختص بو الجية التي تقكـ بالعممية‪.‬‬

‫لكف اإلثارة في استخدامات الميدار لـ تأت فقط مف ىذه القضايا الميمة ‪ ،‬بل‬

‫جاءت مف زاكية مختمفة تماماًا‪ ،‬تتعمق بالكشف عف عكالـ مجيكلة في‬

‫الحضارات القديمة‪ ،‬إذ أنيا ساىمت في تكضيح أمكنة اآلثار المندثرة‪ ،‬كالتي‬

‫عجز المنّقبكف عف الكصكؿ إلييا‪.‬‬

‫ات ما كرد مف أنباء عف اكتشاؼ منجـ لمذىب في أسبانيا‬ ‫كمف أبرز االكتشاؼ‬ ‫عمره ‪ 2000‬عاـ‪ ،‬كاف عام اًار في زمف اإلمبراطكرية الركمانية‪ ،‬استطاعت‬ ‫األقمار االصطناعية تبياف مكقعو تحت عدة أمتار أسفل سطح األرض‬

‫باستخداـ تقنية الميدار‪ ،‬كأيضاًا اكتشاؼ عمماء ألسس مدينة “سيكداد بالنكا”‬

‫كالمعركفة باسـ “المدينة البيضاء الذىبية” األسطكرية المفقكدة في الغابات‬

‫المطيرة في ىندكراس‪.‬‬

‫‪ - 6‬تطبيقبت ليذار السبحلية‪:‬‬ ‫رسم الخرائط الساحمية ‪ :‬تتكسع تغطية ‪ Lidar‬بسرعة عمى طكؿ الخط‬ ‫الساحمي لمكاليات المتحدة ‪ ،‬كنتيجة لذلؾ ‪ ،‬تُستخدـ بيانات الليدار بشكل‬ ‫متزايد في رسـ خرائط الخط الساحمي ‪ ،‬بما في ذلؾ تحديد مكاقع الخط‬ ‫كمعدالت تغييرق ؛ حيث يتـ دراسة الخط الساحمي كأشكالو المتعددة مف المد‬

‫كالجزر ‪.‬‬

‫‪- 144 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫شكل (‪ )83‬تغيرات كىجرة السكاحل بمركر الكقت‪.‬‬

‫بدأت ىيئة المسح الجيكديسي ( ‪ )NGS‬التابعة لػ ‪ NOAA‬في اختبار بيانات‬

‫مشتقا مف‬ ‫‪ lidar‬لتعييف خطكط الشاطئ في عاـ ‪ 2000‬كأدرجت ًا‬ ‫خطا بحرًايا ًا‬ ‫يار في مخطط ألكؿ مرة في عاـ ‪ .2004‬كتتمثل إحدى المزايا الرئيسية‬ ‫اللد‬ ‫الستخداـ ‪ lidar‬في رسـ خرائط الشكاطئ ؛ كيمكف ؿليدار باثيمريؾ ‪ ،‬بأطكاؿ‬ ‫مكجية مختمفة ‪ ،‬أف يخترؽ سطح الماء كيكفر معمكمات عميقة أك "مغمكرة"‬

‫متر في المياه الصافية ؛ بينما في المناطق ذات‬ ‫عمى مسافة حكالي ‪ً 70‬اا‬ ‫قدميف أك‬ ‫المياه شديدة التعكر أك األمكاج المتكسرة ‪ ،‬فإف عمق االختراؽ‬

‫أقل‪.‬‬

‫تجتمع أنظمة ‪ Lidar‬الطبكغرافية كالباثيمترية لتستخدـ عمى نطاؽ كاسع لرسـ‬ ‫خرائط المناطق الساحمية كالشكاطئ القريبة ؛ كمع ذلؾ ‪ ،‬فإف المسافات بيف‬ ‫النقاط الباثيمترية كاسعة إلى حد ما بالمقارنة مع التباعد الضيق لمنقاط‬

‫كغالبا ما تكجد فجكات كبيرة في المناطق ذات الحركة المكجية‬ ‫الطبكغرافية ‪،‬‬ ‫ًا‬ ‫‪- 145 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫غالبا اشتقاؽ السكاحل باستخداـ‬ ‫الكبيرة كالعكارة العالية ( ‪ .)84‬ؼ‬ ‫مف األفضل ًا‬ ‫افي تـ جمعيا في مرحمة انخفاض المد ‪.‬‬ ‫ليدكجرافية طبكغر ة‬

‫شكل (‪ )84‬نقاط ليدكجرافية طبكغرافية (عالية الكثافة) كباثيمترية (منخفضة الكثافة)‬ ‫معركضة عمى صكرة جكية‪.‬‬

‫خرائط التليير الساحمي ‪ :‬تعييف المنطقة الساحمية ىك تطبيق يسمط الضكء‬ ‫عمى استخداـ بيانات الميدار (‬

‫‪ )85‬مع طبقات‬

‫‪ GIS‬لزيادة فائدة كمتا‬

‫المجمكعتيف مف البيانات ؛ تتغير ىذه المنطقة الديناميكية لمغاية عمى فترات‬

‫زمنية قصيرة جدا بسبب األمكاج كالمد كالجزر كالعكاصف ‪ ،‬كتحتكي عمى‬

‫كبير عمى االرتفاع ‪ ،‬كتكتع‬ ‫اعتمادا ًاا‬ ‫العديد مف المكائل الطبيعية التي تعتمد‬ ‫ًا‬ ‫بالسكاف‪ .‬نتيجة لذلؾ ‪ ،‬يمكف لمتغيرات السريعة أف تؤثر عمى أعداد كبيرة مف‬ ‫المكائل ‪ ،‬فلتكفر بيانات ‪ Lidar‬القدرة عمى قياس أحداث معينة‬

‫فى‬

‫االتجاىات طكيمة المد ؛ فتساعد ىذه المعمكمات عمى ا ؿتخطيط المستداـ‬ ‫لتقميل اآلثار المستقبمية‪.‬‬

‫‪- 146 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫شكل (‪ ) 85‬الدراسات الساحمية التي أجرتيا ىيئة المسح الجيكلكجي األمريكية في جزيرة‬ ‫دكفيف قبل إعصار كاترينا كبعده ‪2005‬‬

‫رسم خرائط اللمر ‪:‬إف الغمر ‪ ،‬سكاء كاف مف ارتفاع مستكى سطح البحر أك‬ ‫ارتفاع العاصفة ‪ ،‬ىك تطبيق ساحمي شائع يستخدـ بيانات االرتفاع ؛ تكفر‬ ‫بيانات ‪ Lidar‬الدقة لكال مف النماذج كتحديد المدى المحتمل لمفيضاف مف‬ ‫أشكاؿ مختمفة مف الغمر بسبب الدقة العالية لمبيانات كالقدرة عمى حل‬

‫الميزات الصغيرة التي تؤثر عمى مسارات التدفق‪.‬‬

‫مستكى سطح البحر ‪ ،‬يمكف استخداـ بيانات‬

‫كفي سيناريكىات ارتفاع‬ ‫الميدار لنمذجة التغير‬

‫الطبكغرافي أكالتغيير المكرفكلكجي الذي يمكف تكليده مف ارتفاع منتظـ في‬ ‫أيضا لتحديد المناطق التي يحتمل أف تككف عرضة‬ ‫مستكى المياه ك ًا‬ ‫لمفيضانات‪.‬‬

‫تفاعا في منسكب المياه‬ ‫كتمثل الفيضانات الساحمية الناجمة عف العكاصف ار ًا‬ ‫غير المنتظـ كبالتالى يمكف إدخاؿ بيانات ‪ Lidar‬في نماذج المياه السطحية‪.‬‬ ‫‪- 147 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫‪ - 7‬استخذامبت ليذار في التعذين‪:‬‬ ‫لدى ‪ LiDAR‬العديد مف االستخدامات في التعديف ؛ االستخداـ األكؿ ىك‬ ‫تحديد ما تكمف المعادف تحت سطح األرض‬

‫كاالستخداـ اآلخر لميدار في‬

‫قطاع التعديف تحميل ىيكل المناجـ لمنعيـ مف االنييار بعد أف تـ حفرىـ‬

‫بحثًاا عف المعادف‪.‬‬

‫التنقيب عن النفط واللاز‪:‬‬

‫في مجاؿ النفط كالغاز ‪ ،‬يتـ استخداـ تقنية‬

‫‪ LiDAR‬لتحديد المناطق التي بيا ركاسب النفط كالغاز‬

‫حيث يتـ ضرب‬

‫نبضات الميزر في اتجاه كارجاع البيانات التي تكضح المناطق التي بيا‬

‫ركاسب نفط أك غاز لمساعدة الجيكلكجييف في معرفة المكاف الذي يحتاجكف‬

‫إليو بالضبط‪.‬‬

‫حساب أحجام الخام‪ :‬تقنية ‪ LiDAR‬لدييا القدرة عمى اختراؽ سطح األرض‬ ‫لجمع البيانات المكجكدة في عمق الخاـ‪ .‬بمجرد كصكؿ نبضات الميزر إلى‬ ‫الركاز المكجكد تحت سطح األرض ‪ ،‬يتـ استخداـ‬ ‫كتحديد كميات الركاز عف طريق مسح المناطق‪.‬‬

‫‪ LiDAR‬في حساب‬

‫التعدين اآللي‪ :‬يعد التعديف عمالًا عالي المخاطر كقد يككف جمع البيانات‬ ‫مف خاـ المعادف داخل المناجـ ميمة صعبة‪ .‬ىذا ىك السبب في استخداـ‬

‫الركبكتات في بعض األحياف في أعماؿ التعديف الختراؽ المناجـ لمحد مف‬

‫خطر فقداف األركاح البشرية‪ .‬تستخدـ أجيزة استشعار ‪ LiDAR‬في اكتشاؼ‬ ‫العكائق أثناء التعديف بكاسطة مركبات التعديف اآللية‪.‬‬ ‫‪- 148 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫‪ - 8‬التطبيقبت العسكرية واالمنية‪:‬‬ ‫كشف الجرائم الكبرى ‪ :‬قدرة ىذه التقنية عمى كشف ما في باطف األرض‪ ،‬لـ‬ ‫تغب عف أذىاف العامميف في القضايا الحقكقية‪ ،‬كعمى األخص أكلئؾ‬

‫المختصيف بالكشف عف جرائـ اإلبادة التي حاكؿ مرتكبكىا إخفاء ما فعمكه‬

‫مف خالؿ دفف جثث ضحاياىـ في مقابر جماعية‪ ،‬كضمف ىذا السياؽ كاف‬

‫لتقدـ العمل في تقنيات التصكير الفضائي فضل كبير في كشف مكاقع عدد‬ ‫ىائل مف المقابر الجماعية في العراؽ كفي البكسنة كاليرسؾ‪ ،‬كيتكقع‬

‫الباحثكف أف تساىـ عممية دمج تقنية الميدار مع األدكات التقميدية ككاميرات‬ ‫التصكير كغيرىا في جعل مسألة الكصكؿ إلى مكاف دفف الضحايا مسألة‬

‫كقت ال أكثر‪.‬‬

‫إعادة بناء مسرح الجرزمة‪ :‬يمكف استخداـ تقنية ‪ LiDAR‬إلعادة بناء مكقع‬ ‫الحادث كالمساعدة في التحقيق في الحكادث ؛ مف خالؿ البيانات التي تـ‬

‫جمعيا في مكاف الحادث يقدـ ‪ LiDAR‬القياسات الدقيقة لممركبات كالطرؽ‬ ‫كالخبراء قادركف بعد ذلؾ عمى تحديد كيفية كقكع الحادث‪.‬‬

‫االستخدامات العسكرزة‪ :‬الميدار لو العديد مف االستخدامات في الجيش ؛‬ ‫يعتمد الجيش عمى تقنية ‪ LiDAR‬لرسـ التضاريس الدقيقة لساحة المعركة‬ ‫ؼ‬

‫أيضا استخداـ التكنكلكجيا لتحديد‬ ‫كمعرفة المكقع الدقيق لمعدك كقدرتو‪ .‬يمكف ًا‬ ‫مكقع كل أسمحة العدك بما في ذلؾ الناقالت كالمساعدة في تحييد التيديد‬

‫عمى نطاؽ أكسع بكثير‪.‬‬

‫‪- 149 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫أيضا في تعييف إشارة‬ ‫تعيين إشارة السمكية‪:‬‬ ‫تقنية ‪ LiDAR‬مفيدة ًا‬ ‫السمكية‪ .‬باستخداـ نبضات ‪ ، LiDAR‬مف السيل التخطيط لممكاف الذي‬

‫سيتـ كضع كل مف أجيزة اإلرساؿ الالسمكية فيو ككذلؾ تحديد المسافة بيف‬

‫أيضا لتقييـ قكة اإلشارة‬ ‫كل جياز إرساؿ لتحقيق الكفاءة ؛ يمكف استخدامو ًا‬ ‫الالسمكية كنصف قطر اإلشارة الالسمكية‪.‬‬

‫‪ - 9‬تطبيقبت الليذار في ختطيط املنبطق احلضرية والسيبحية‪:‬‬ ‫المسح الحضرو‪:‬‬

‫يستخدـ ‪ LiDAR‬في مسح الييكل الحضري‬

‫كالتخطيط‪ .‬يتـ استخداـ ىذه التقنية لتحديد النقاط الدقيقة داخل المنطقة‬ ‫كتحديد مكاقع كل النقاط بدقة‪ .‬يمكف بعد ذلؾ استخداـ المعمكمات لمتخطيط‬

‫لممنطقة ككضع كل‬ ‫تخطيطاًا‪.‬‬

‫المتطمبات الميمة‬

‫لجعل المنطقة الحضرية أكثر‬

‫تخطيط الطرزق‪ :‬يعد تخطيط الطرؽ أحد أكثر استخدامات تقنية‬

‫‪LiDAR‬‬

‫يعتمد العاممكف في صناعة النقل عمى تقنية ‪ LiDAR‬لرسـ خريطة‬ ‫شيكعا؛ ؼ‬ ‫ًا‬ ‫لييكل الطريق كالتخطيط لمركر الطريق ؛ كما أنو يساعد في تحديد طكؿ‬ ‫الطريق مقابل بنية التضاريس‪.‬‬ ‫اإلضاءة السكنية‪ :‬يستخدـ ‪ LiDAR‬لتكجيو أشعة الشمس كىي تضرب‬ ‫المبنى لمتأكد مف أف أشعة الشمس تكفر ما يكفي مف الضكء لجميع المنازؿ‬

‫داخل المنطقة السكنية‪.‬‬

‫‪- 150 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫ليدار لمهندسة المعمارزة‪ :‬لقد كجد الميندسكف المعماريكف أف تقنية ‪LiDAR‬‬ ‫جدا حيث تقكـ نبضات ‪ LiDAR‬بجمع البيانات المتعمقة بالمنطقة أك‬ ‫مفيدة ًا‬ ‫التضاريس التي يحتاج فييا المبنى إلى التشييد كمعرفة ما إذا كاف كضع‬

‫آمنا أـ ال‪.‬‬ ‫البناء في تمؾ المنطقة ًا‬

‫تسجيل المبنى‪ :‬يمكف استخداـ ‪ LiDAR‬المستند إلى األرض ؿؿتسجيل داخل‬ ‫أيضا‪ .‬يستخدـ ىذا بشكل أساسي مف‬ ‫المبنى كالتقاط التصميـ الداخمي لممبنى ًا‬ ‫قبل األشخاص المكمفيف بإنفاذ القانكف لرسـ خريطة المبانى غير القانكنية ‪.‬‬ ‫أيضا في مجاؿ االتصاالت‬ ‫تخطيط الشبكة الخموية‪ :‬تُستخدـ تقنية ‪ً LiDAR‬ا‬ ‫السمكية كالالسمكية حيث يتـ استخداميا في رسـ خرائط التعزيزات السمكية‬ ‫كالالسمكية‪ .‬كيمكف استخدامو لمعرفة المسافة بيف اثنيف مف معززات‬

‫االتصاالت كتحديد المكاقع لكل مف التعزيز في أي منطقة معينة‪ .‬تساعد‬ ‫ىذه المعمكمات في تخطيط التعزيزات لضماف بقاء الشبكة الخمكية قكية‪.‬‬

‫البنية التحتية لممطار‪ :‬يمكف استخداـ تقنية ‪ LiDAR‬لرسـ خريطة البنية‬ ‫التحتية لممطار بالكامل كتحديد المكقع الدقيق لكل نقطة‬

‫؛ ىذه المعمكمات‬

‫ميمة في ضماف أمف المطار كتساعد في منع أي تسمل أك حكادث داخل‬

‫المطار ألف ىذه اؿمنطقة عالية الخطكرة‪.‬‬ ‫مسح األنفاق‪ :‬تأتي تقنية ‪ LiDAR‬في متناكؿ اليد عند الحاجة إلى جمع‬ ‫البيانات في المناطق التي يتعذر عمى البشر الكصكؿ إلييا بسيكلة‪ .‬تعد‬

‫المناطق مثل األنفاؽ الداخمية ميمة في تحميل صالحية أك سالمة النفق‪ .‬ثـ‬ ‫‪- 151 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫يتـ استخداـ نبضات ‪ LiDAR‬لممسح داخل النفق كارجاع البيانات الميمة‬

‫المطمكبة‪.‬‬

‫اكتشاال العوائق في المركبات المستقمة‪:‬‬

‫تستخدـ المركبات ذاتية الحكـ‬

‫تقنية ‪ LiDAR‬الستشعار العقبات في مساراتيا كلتجنب االصطداـ بالعقبات‬

‫أك المركبات األخرى عمى الطريق‪.‬‬

‫صيانة شبكات الصرال الصحى ‪ :‬يمكف لتقنية ‪ LiDAR‬جمع البيانات مف‬ ‫خالؿ أجيزة االستشعار المثبتة عمى المركبات‪ .‬يمكف بعد ذلؾ استخداـ‬

‫جدا عمى البشر‬ ‫المستشعرات لجمع البيانات في المناطق التي قد تككف خطرة ًا‬ ‫مف الدخكؿ مثل غرؼ التفتيش كشبكات الصرؼ التى تشكل الكصكؿ إلييا‬

‫خط اًار ‪ ،‬كبالتالي تصبح مجسات ‪ LiDAR‬في متناكؿ اليد عند جمع البيانات‬ ‫مف ىذه المناطق‪.‬‬

‫تصميم الطرق‪ :‬تستخدـ تقنية ‪ LiDAR‬بشكل شائع في تصميـ الطرؽ في‬ ‫المناطق الحضرية كالريفية‪ .‬يمكف استخداـ البيانات التي تـ جمعيا بكاسطة‬

‫‪ LiDAR‬لرسـ تصميـ الطريق بدقة خاصة عندما يككف الطريق غير‬

‫متكقع‪ .‬يساعد ذلؾ في إنشاء تصميـ طريق مستقر كخالي مف أي عيكب في‬

‫التصميـ‪.‬‬

‫أيضا مفيدة في تخطيط‬ ‫تخطيط المرافق الحضرزة‪ :‬لقد كانت تقنية ‪ً LiDAR‬ا‬ ‫بنية المرافق الحضرية مثل رسـ خرائط الشبكة الكيربائية كمراقبة‬

‫‪- 152 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫التضاريس‪ .‬تساعد نبضات ‪ LiDAR‬في كضع الشبكات الكيربائية بالترتيب‬ ‫الصحيح ككذلؾ مراقبة ترىل األسالؾ الكيربائية‪.‬‬

‫تُستخدـ تقنية ‪ LiDAR‬في‬ ‫استخدام مواقف السيارات وازدحام المرور‪:‬‬ ‫المركبات المستقمة لالستفادة الفعالة مف أماكف كقكؼ السيارات في مكقف‬

‫السيارات‪ .‬في الحاالت التي تككف فييا أماكف كقكؼ السيارات محدكدة‬

‫كتحتاج السيارة إلى مكاف أصغر في ساحة انتظار السيارات ‪ ،‬فإف ‪LiDAR‬‬

‫ىك الذي سيكجو السيارة إلى مكقف آمف لمسيارات‪ .‬كما أنو يستخدـ لمراقبة‬

‫حالة المركر كازدحاـ المركر عمى الطرؽ كحتى تقديـ المشكرة بشأف طرؽ‬ ‫بديمة الستخداميا‪.‬‬

‫التصوزر ثغثي األبعاد‪:‬‬

‫يعد التصكير ثالثي األبعاد أحد أفضل كأكثر‬

‫شيكعا‪ .‬تـ استخداـ ‪ LiDAR‬مف قبل العديد مف‬ ‫استخدامات تقنية ‪LiDAR‬‬ ‫ًا‬ ‫الباحثيف كالخبراء لمحصكؿ عمى صكر ثالثية األبعاد لمنطقة تمثل الخريطة‬ ‫أك الصكرة الدقيقة لمكائف الذي يتـ تعيينو‪ .‬ىذا يعطي تفاصيل‬

‫عف الخريطة الممسكحة بطرؽ المسح األخرى‪.‬‬ ‫إدارة السياحة والحدائق‪:‬‬

‫أدؽ بكثير‬

‫بيانات ‪ LiDAR‬ضركرية في تكفير الخطة‬

‫الصحيحة لمسياحة كادارة المنتزىات‪.‬‬ ‫جولة افتراضية لممعالم السياحية‪ :‬يمكف استخداـ نبضات ‪ LiDAR‬إلنشاء‬ ‫تمثيالت ثالثية األبعاد كثنائية األبعاد افتراضية لمنطقة ما ‪ ،‬كبالتالي إعطاء‬

‫النمكذج الدقيق لممنطقة‪ .‬يمكف استخداـ ىذا إلنشاء جكالت افتراضية لبعض‬ ‫‪- 153 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫مناطق الجذب السياحي الستخداميا في تسكيق المناطق الخارجية‪ .‬كذلؾ‬

‫ألنيا تعطي التمثيل الدقيق لممنطقة عمى عكس طرؽ المسح األخرى‪.‬‬ ‫‪ - 10‬تطبيقبت أخرى لليذار‪:‬‬ ‫تطبيقاته فى الشركات الخاصة ‪:‬‬

‫ميزات الميدار لفتت انتباه الشركات التي‬

‫تختص بتأميف أعمى مستكيات الرفاىية لألشخاص القادريف عمى تغطية‬ ‫نفقاتيا‪ ،‬كضمف ىذا السياؽ انتشرت أخبار عف قياـ باحثيف مف معيد‬

‫كاليفكرنيا التقني‪ ،‬بتطكير شريحة صغيرة الحجـ تمكف إضافتيا إلى كامي ار‬ ‫اليكاتف الذكية لتضيف إلييا ميزة المسح أك التصكير ثُالثي األبعاد لمعناصر‬ ‫عبر تقنية الميدار‪.‬‬ ‫كبحسب مقاؿ نشر عمى مكقع معيد كاليفكرنيا التقني الرسمي‪ ،‬فإف ىذه‬

‫يقل حجميا عف مميمتر مربع‪،‬‬ ‫الشريحة المصنكعة مف السيميككف‪ ،‬كالتي ّ‬ ‫تتميز بالعمق كالدقة العالية‪ .‬كقد‬ ‫قادرة عمى إجراء قياسات ثالثية األبعاد ّ‬

‫أشار المسؤكؿ عف الفريق البحثي إلى أنو تـ االنتياء مف صناعة الشريحة‬

‫معممياًا‪ ،‬كصنع منيا نمكذجا تجريبيا لالختبارات‪ ،‬إال أنيا الزالت غير قادرة‬ ‫في الكقت الحالي سكى عمى مسح العناصر صغيرة الحجـ‪ .‬كلكف الفريق‬ ‫البحثي يعمل عمى تطكير نماذج منيا قادرة عمى التعامل مع العناصر ذات‬

‫األحجاـ األكبر‪ ،‬دكف المساس بحجـ الشريحة التي يجعميا مناسبة لمدمج‬ ‫المصنعيف إلجراء تعديالت كبيرة‬ ‫بكاميرات اليكاتف الذكية‪ ،‬دكف حاجة ُ‬ ‫إليجاد مساحة مناسبة ليا‪.‬‬

‫‪- 154 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫كأكد الباحثكف أف الشريحة ستفتح الباب أماـ العديد مف المجاالت خاصة في‬

‫مكف المستخدميف مستقبالًا مف‬ ‫ما يتعمق بالطباعة ثالثية األبعاد‪ ،‬حيث ستُ ّ‬ ‫ألي عنصر يريدكف طباعتو‬ ‫استخداـ ىكاتفيـ في الحصكؿ عمى مسح دقيق ّ‬ ‫كمف ثـ الحصكؿ عمى مجسـ ثالثي األبعاد منو بسيكلة كبخطكات بسيطة‪.‬‬

‫السيارات ذاتية القيادة ‪ :‬قدرات الميدار كصمت إلى السيارات أيضاًا‪ ،‬حيث‬ ‫أعمنت شركة فكرد أنيا ستصنع سيارة ذاتية القيادة بالكامل دكف عجمة قيادة‬ ‫بحمكؿ العاـ ‪ ،2021‬كاضعة بذلؾ أفقاًا كاضحاًا لمتجارب التي كرست ليا‬

‫كقتاًا طكيالًا‪ ،‬كتمحكرت حكؿ جعل ىذه السيارة قادرة عمى السير لكحدىا في‬ ‫الظالـ دكف الحاجة إلى مصابيح‪.‬‬ ‫كبفضل تقنية الميدار”لـ تعد سيارات االختبار بحاجة إلى ضكء الشمس أك‬ ‫الكاميرات لكشف الخطكط البيضاء عمى الطرقات؛ إذ تتيح ىذه التقنية‬

‫لمسيارات ذاتية القيادة السير كسط الظالـ كما لك أنيا في كضح النيار‬

‫ظف ىذه السيارات خرائط ثالثية األبعاد عالية‬ ‫تماماًا‪ .‬كلمتنقل في الظالـ‪ ،‬تك ّ‬ ‫الدقة مع معمكمات متكاممة حكؿ الطرؽ كعالماتيا كغيرىا مف البيانات‬ ‫المرتبطة بالجغرافيا كالتضاريس كالمعالـ مثل الالفتات كالمباني كاألشجار‪.‬‬

‫حيث تستخدـ السيارة الميدار لتحديد مكقعيا بالزمف الحقيقي عمى الخريطة‪.‬‬ ‫كتتكامل البيانات اإلضافية لمرادار مع بيانات الميدار لضماف أعمى درجات‬

‫االستشعار في السيارة‪.‬‬

‫‪ :DEM‬يستخدـ الميدار لقياس قيـ االرتفاع في مختمف البيئات بما في‬ ‫ذلؾ مكاقع البناء كغيرىا مف األسطح‪.‬جعمت تكنكلكجيا‬ ‫‪- 155 -‬‬

‫‪ LiDAR‬مف‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫السيل لمغاية التقاط كقياس نقاط االرتفاع‪ .‬كليست ميزة تقنية ‪LiDAR‬‬

‫نة بأساليب‬ ‫أيضا أسرع لقياس ىذه المرتفعات مقار ًا‬ ‫السيكلة فقط ‪ ،‬بل ًا‬ ‫المسح األخرى ‪.‬‬

‫عرض تحميل ‪ :shed‬يمكف استخداـ تقنية ‪ LiDAR‬مف خالؿ نمكذج‬ ‫االرتفاع الرقمي ( ‪ )DEM‬إلجراء تحميل لمعرض عمى قطعة أرض لتحديد ما‬ ‫ىك مرئي عمى زاكية كاحدة كما ىك مرئي في الزاكية األخرى‪.‬‬

‫تحديد الخصائص الطبوغرافية‪ :‬تستخدـ تقنية ‪ LiDAR‬لتحديد الخصائص‬ ‫الطبكغرافية الدقيقة مثل قنكات األنيار كشرفات األنيار‪ .‬مف خالؿ ذلؾ ‪،‬‬ ‫يمكف لمخبراء تحديد المسار الدقيق لمنير كالنمط الذي تتبعو القناة النيرية‬

‫أثناء تدفقيا في اتجاه مجرى النير‪.‬‬

‫المسح األرضي‪ :‬يعد المسح األرضي لػ ‪ LiDAR‬مسؤكالًا عف إنشاء نماذج‬ ‫ثالثية األبعاد لبعض الكائنات شديدة التعقيد بما في ذلؾ شبكات األنابيب‬

‫كالطرؽ كغيرىا لذلؾ يمكف بسيكلة استخداـ نبضات الميزر مف‬ ‫الختراؽ اليياكل كالجدراف لكشف ما تحتيا‪.‬‬

‫‪LiDAR‬‬

‫رسم الخرائط الباثيمترزة‪ :‬ىذه ىي دراسة عمق المياه تحت سطح بحيرة أك‬

‫أرضيات المحيطات ؛ ؼتـ تصميـ ليزر ‪ LiDAR‬بطريقة يمكنيا مف اختراؽ‬ ‫المياه إلى األعماؽ ثـ تنعكس مرة أخرى إلعطاء القياس الدقيق لممسافة بيف‬ ‫سطح الماء كأرض البحيرة‪.‬‬

‫‪- 156 -‬‬

‫الفصل الرابع ‪ :‬تطبيقات الليدار‬

‫إنشاء تصميمات ثغثية األبعاد افتراضية لتطوزر المشروع‪:‬‬

‫يستخدـ‬

‫الميندسكف المعماريكف كغيرىـ مف المصمميف في قسـ اليندسة المدنية‬

‫نبضات ‪ LiDAR‬إلنشاء تصميمات ثالثية األبعاد افتراضية لممناطق التي‬ ‫يعتزمكف تطكيرىا كمف ثـ إنشاء تمثيل لممشركع الذي يريدكف إنشاؤه ‪.‬‬

‫تفتيش الجسر‪ :‬مف األسيل فحص الجسكر قيد التطكير باستخداـ تقنية‬ ‫‪ LiDAR‬بسبب كفاءتيا ؛ ؼتتمتع نبضات ‪ LiDAR‬بالقدرة عمى اختراؽ‬

‫الجسكر لتحديد أي عيكب محتممة قبل اإلنشاء كحتى بعد البناء‪ .‬ىذا يساعد‬

‫في الحفاظ عمى أعمى مستكى مف االحتراؼ مف قبل المقاكليف‪.‬‬

‫‪- 157 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫الفصل اخلامس‬

‫معاجلة بيانات الليدار بربنامج‬

‫‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪- 158 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫مقدمة‬ ‫يحوؿ ‪ ENVI LiDAR‬سحب نقاط الميزر إلى طبقات نظاـ المعمومات‬ ‫الجغرافية (‪ )GIS‬التي يمكف تصديرىا إلى العديد مف تنسيقات اإلخراج والى‬ ‫قواعد البيانات المرئية ثالثية األبعاد كما ُينشئ‬

‫‪ ENVI LiDAR‬نموذج‬

‫تمقائيا ميزات المناظر الطبيعية مثل المباني‬ ‫االرتفاع الرقمي (‪ )DEM‬ويحدد‬ ‫ً‬ ‫واألشجار وأعمدة الطاقة وخطوط الطاقة ‪ ،‬مما يجعل معالجة البيانات‬

‫السحابية يتـ بسرعة وسيولة‪.‬‬ ‫فتح وتشغيل البرنامج ‪:‬‬ ‫يتـ فتح البرنامج مف خالؿ صندوؽ أدوات برنامج ‪ ( ENVI‬مف خالؿ قائمة‬ ‫‪ start‬ثـ أختار مف ‪ ALLPrograam‬نختار ‪ ENVI‬ومنو ‪ENVI LiDAR‬‬ ‫كما موضح بالشكل التالى‪:‬‬

‫‪- 159 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫تفتح واجية البرنامج‬

‫بدء مشروع جديد‪:‬‬

‫يمكف البدء فى انشاء مشروع جديد بالخطوات التالية‪:‬‬

‫تظير النافذة الخاصة بإسـ المشروع ومكاف حفظو عمى الجياز‬

‫‪- 160 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫بعد الضغط عمى ‪ save‬تظير لنا نافذة إختيار بيانات ( تنسيق ‪)LAS‬‬ ‫الميدار‬

‫بالضغط عمى ‪ OK‬؛ فتظير النافذة التالية نختار البيانات المطموب العمل‬ ‫عمييا فى المشروع ثـ الضغط عمى ‪. OPEN‬‬ ‫‪- 161 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫يظير المربع التالى ‪ ،‬نختار منو ‪NO‬‬

‫تظير نافذة خاصة بإختيار ‪ Coordnate system‬عمى النحو الموضح‬ ‫أدناه‬ ‫‪- 162 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫يتـ إختيار نظاـ اإلحداثيات المناسب ؛ فيتوفر مجموعة إحداثيات عند فتح‬ ‫النافذة الخاصة حيث تنسدؿ مجموعة أنظمة لإلحداثيات ؛ نختار النظاـ‬

‫المناسب منيا‪.‬‬

‫‪ :ModelTypeGeographic‬نظاـ اإلحداثى الجغرافى (خطوط الطوؿ‬ ‫ودوائر العرض)‪.‬‬

‫‪ : UTM‬النظاـ اإلحداثى المسقط ( القياس بالمتر والكيمو متر)‪.‬‬ ‫‪ : ModelTypeGeocentric‬نظاـ اإلحداثيات المركزية ( ‪)Z ،Y ،X‬‬

‫ثم النظام المرجعى؛‬

‫‪- 163 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫وموقع المنطقة؛‬

‫ثـ الضغط عمى ‪ OK‬؛ فتظير البيانات عمى نافذة البرنامج حيث نجد ‪،‬‬ ‫تتوفر طبقة ‪ All Points‬فقط في ‪ Layer Manager‬وىذا ما يتضح مف‬

‫الشكل التالى‪:‬‬

‫‪Lidar Point cloud‬‬

‫‪Layer Manager‬‬

‫هذا المربع يحدد المكان المعروض‬ ‫فى نافذة البرنامج ؛ فيمكن التحكم فى‬ ‫المكان المطلوب عمل ‪ ZOOM‬عليه‬

‫‪- 164 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫بدء مشروع جديد من مشروع موجود‪:‬‬ ‫يمكنؾ بدء مشروع جديد باستخداـ بيانات ‪ LiDAR‬لمشروع موجود؛يفيد ذلؾ‬

‫في معالجة منطقة مختمفة مف البيانات عف تمؾ التي تمت معالجتيا في‬

‫المشروع الحالي‪ .‬يتـ حفع جميع اإلعدادات مف المشروع األصمي ‪ ،‬بما في‬ ‫ذلؾ إعدادات نظاـ اإلحداثيات ‪ ،‬في المشروع الجديد‪ .‬ستحتاج أي تغييرات‬

‫تـ إجراؤىا عمى المشروع األصمي أثناء وجودؾ في وضع ضماف الجودة إلى‬

‫يدويا‪.‬‬ ‫استيرادىا ً‬ ‫‪ .1‬انقر فوؽ الزر‬

‫فتح مشروع موجود أو ممفات ‪ LAS‬عمى شريط‬

‫األدوات لفتح المشروع‪ .‬يظير مربع الحوار فتح‪.‬‬

‫مف شريط القائمة اختار ‪ Fiel‬ثـ أختار ‪New from Current‬‬

‫‪progect‬‬

‫‪- 165 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫انتقل إلى المشروع وحدده ‪ ،‬ثـ انقر فوؽ فتح‪ .‬يفتح المشروع‪.‬‬

‫‪- 166 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫في مربع الحوار ‪ ، Select Rectangle‬انقر واسحب لتحديد جزء مف‬

‫أيضا استخداـ الحقوؿ الموجودة في مربع‬ ‫خريطة االرتفاع لممعالجة‪ .‬يمكنؾ ً‬ ‫الحوار لمتنقل في الخريطة وادخاؿ إحداثيات ) ‪ )X Min / Max‬و ‪Y Min‬‬

‫) ‪ ، )/ Max‬أو لتحديد المستطيل الكامل بالنقر فوؽ الزر ‪.Entire Area‬‬ ‫إذا لزـ األمر ‪ ،‬انقر فوؽ تحميل طبقة جديدة ( ‪) Load New Layer‬‬ ‫مثل ( ‪ )DSM ،DEM‬تساعد في تحديد المنطقة المراد معالجتيا‪ .‬إذا لزـ‬

‫األمر ‪.‬‬

‫فقـ بإلغاء تحميل طبقة سابقة بالنقر فوؽ ( ‪. ) Unload Last Layer‬‬ ‫انقر فوؽ "‪ ."OK‬يظير مربع الحوار "حفع باسـ"‪.‬‬

‫‪- 167 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫اختار المكاف المراد حفع عميو وأدخل اسـ ممف المشروع ‪ ،‬ثـ انقر فوؽ‬

‫حفع‪ .‬تقوـ ‪ ENVI LiDAR‬بإنشاء دليل لممشروع وحفع ممف ‪ ini.‬في ىذا‬

‫الدليل‪.‬‬

‫عرض معمومات المشروع‬ ‫يمكنؾ عرض معمومات المشروع لممشروع المفتوح في سجل العمميات مف‬

‫خالؿ ‪ Fiel‬ثـ الضغط عمى ‪project information‬‬

‫تظير المعمومات فى النافذة الموجودة أسفل الشاشة‬

‫تصدير المعلومات‬ ‫فى ملف ‪text‬‬

‫‪- 168 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫تتضمن ىذه المعمومات ما يمي‪:‬‬ ‫استيراد بيانات الممف وتنسيق النظـ‪.‬‬ ‫إحداثيات المنطقة‪.‬‬ ‫حجـ المنطقة‪.‬‬

‫‪ height‬نطاؽ ارتفاع نقطةز‬

‫عدد النقاط في سحابة النقطة‪.‬‬

‫متوسط الكثافة‪.‬‬ ‫عدد المبافى‪.‬‬

‫عدد االشجار‪.‬‬

‫عدد أقطاب الطاقة‪.‬‬

‫بناء الوقت والتاريخ‪.‬‬

‫النافذة الرئيسية‪ :‬تعرض النافذة الرئيسية المنطقة التي تعمل عمييا‪:‬‬ ‫‪Zoom and Pan‬‬ ‫ يتـ عمل ‪ zoom‬لمتكبير والتصغير عف طريق النقر بزر الماوس‬‫األيمف واسحب ألعمى أو ألسفل عبر العرض ‪ ،‬أو استخدـ عجمة‬

‫الماوس ‪. pan‬لمتحريؾ ‪ ،‬انقر فوؽ أزرار الماوس واسحب في أي‬ ‫اتجاه عبر الصورة ‪.‬‬

‫‪- 169 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪ :Rotate‬لتدوير الصورة عمى طوؿ المحوريف ‪ x‬و ‪ ، z‬انقر واسحب عبر‬ ‫العرض ‪.‬‬ ‫‪ : Jump to Coordinates‬لالنتقاؿ إلى إحداثيات محددة مف شريط القائمة‬ ‫ثـ ‪ View‬أختار ‪ Jump to Location‬مف شريط القائمة‪.‬‬

‫تظير النافذة التالية‬

‫‪- 170 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫حدد نظاـ اإلحداثيات الذي تريد استخدامو مف القائمة المنسدلة ‪ ،‬وأدخل‬

‫اإلحداثيات في الحقوؿ المتوفرة ثـ الضغط عمى ‪.OK‬‬

‫للفف المنظر اللالى لتى نتممن من الرجوع إليو مرة أأرر‪:‬‬ ‫من ‪ View‬اأتار ‪.save view‬‬

‫أدخل إسـ العرض ىنا وليكوف ‪New‬؛ ثـ الضغط عمى ‪.OK‬‬

‫لعرض المنظر المحفوظ مف ‪ View‬اختار ‪Display‬‬

‫‪- 171 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫تظير النافذة ‪ Saved Views‬التى أختار مف العرض المطموب ثـ الضغط‬

‫عمى ‪.OK‬‬

‫لحذف العرض‬ ‫المحدد‬

‫‪- 172 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪Create a Screen Capture‬‬ ‫إنشاء لقطة الشاشة إذا تـ تثبيت ‪ Microsoft PowerPoint‬عمى جيازؾ‬ ‫تمقائيا في شريحة‪Power‬‬ ‫‪ ،‬يمكنؾ إنشاء لقطة شاشة لمعرض الحالي وفتحو‬ ‫ً‬ ‫‪ Point‬جديدة أو موجودة‪.‬‬ ‫انقر عمى زر لقطة شاشة إلى ‪ PowerPoint‬عمى شريط األدوات‬

‫مف قائمة ‪ Fiel‬؛ ‪Screenshot to powerpoint‬‬

‫إذا كاف ىناؾ جمسة عمل ‪ PowerPoint‬قيد التشغيل بالفعل ‪ ،‬فستتـ‬ ‫مطالبتؾ بفتح الصورة في جمسة جديدة أو الجمسة الحالية‪.‬‬ ‫‪Return to the Default Position‬‬ ‫ إلعادة تعييف عرض المنظور مف األداة‬‫‪View‬‬

‫‪Perspective‬‬

‫) ‪.‬‬

‫‪- 173 -‬‬

‫(‬

‫‪Reset‬‬

‫أو‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫ إلرجاع الشاشة إلى الموضع االفتراضي عند تدويرىا مف األداة‬‫‪Reset Isometric View‬عمى شريط األدوات‪.‬‬

‫نافذة ‪Layer Manager‬‬

‫عند إنشاء مشروع جديد ‪ ،‬تكوف ىناؾ طبقتاف متاحتاف في ‪Layer‬‬

‫‪ ،Manager‬ىما ‪ All Points‬والذي يحتوي عمى العرض القياسي لسحابة‬

‫النقطة الخاـ ‪ ،‬و ‪ ، DSM‬الذي يحتوي عمى نموذج السطح الرقمي‪.‬‬

‫بينما تظير طبقات إضافية (‪ )Vector‬عند إضافة تعميق توضيحي لمعرض‬

‫‪ ،‬وعند حساب تحميل طرؽ العرض ‪ ،‬وبعد معالجة البيانات وتبديل الشاشة‬ ‫إلى وضع ضماف الجودة ‪ ،‬حيث إدارة الطبقات تعرض طبقات التصنيف‬

‫التي تـ إنشاؤىا أثناء المعالجة‪.‬‬

‫وإلظيار أو إخفاء الطبقات في النافذة الرئيسية ‪ ،‬قـ بالضغط عمى المربع‬

‫الموجود بجوار الطبقة‪.‬‬

‫‪- 174 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫ولتبديل عرض طبقات المباني أو األشجار بيف اإلطار (الخطوط فقط) أو‬ ‫(معبأ) ‪ ،‬انقر بزر الماوس األيمف عمى الطبقة وحدد ‪ Wireframe‬أو‬

‫‪.Solid‬‬

‫العرض الطبيعى‬

‫بعد تنشيط ‪Wireframe‬‬ ‫‪- 175 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫لعرض اسم الممف وموقع الطبقة ‪،‬انقر بزر الماوس األيمف عمى اسـ الطبقة‬ ‫وحدد ‪File Information‬‬

‫يتـ إنشاء ممفات لمعمومات الطبقات ( ‪ )Vector‬مف خالؿ تصديرىا مف‬ ‫‪ File‬ثـ إختيار ‪ Export‬فتظير النافذة التالية ؛‬

‫اختار منيا الطبقة المراد معمومات عنيا ولتكف ‪Buldings‬‬

‫‪- 176 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫ممحوظة ‪ :‬ال بد أف يكوف العرض منشط ‪QA‬؛ واذا لـ يكف تاتى النافذة‬ ‫التالية‬

‫فيتـ تنشيط الوضع بالضغط عمى‬

‫ثـ معاودة االختيار ‪ Export‬مف ‪ File‬واختار الطبقة ؛ ثـ تظير الرسالة‬

‫الخاصة بإختيار تنسيق المعمومات المطوب تصديرىا ؛ ثـ ‪.OK‬‬

‫‪- 177 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪:Navigate Window‬‬

‫ىذه النافذة تعرض نافذة التنقل لنموذج السطحى الرقمي لممنطقة بأكمميا‬

‫‪ DSM‬وىو نموذج االرتفاع الذي يتضمف قمـ المباني واألشجار وخطوط‬

‫الطاقة وأي معالـ أخرى‪ .‬فالمنطقة التي تحددىا في ىذه النافذة ىي المنطقة‬ ‫التي يتـ عرضيا في النافذة الرئيسية‪.‬‬

‫‪. zoom‬لمتكبير والتصغير ‪ ،‬عف طريق النقر بزر الماوس األيمف واسحب‬

‫ألعمى أو ألسفل عبر الخريطة ‪ ،‬ثـ حرر زر الماوس األيمف لمتكبير أو‬

‫أيضا التكبير باستخداـ زري ‪ Zoom In‬و ‪، Zoom Out‬‬ ‫التصغير‪ .‬يمكنؾ ً‬ ‫أو باستخداـ عجمة التنقل المحددة ‪ ،‬واستخداـ عجمة الماوس ‪. pan‬لمتحريؾ‬ ‫‪ ،‬انقر فوؽ أزرار الماوس واسحب في أي اتجاه عبر‬

‫الخريطة‪.‬‬

‫ماللظة‪ :‬عند إختيار مساحة معينة لعرضيا ؛ فيتـ تحديد المساحة المراد‬ ‫عرضيا في النافذة الرئيسية ‪،‬بالنقر انقر والسحب فيكوف التحديد محاط‬

‫بمستطيل أرجواني ليكوف أصغر حجـ اختيار ىو ‪ 30× 30‬متر ؛ إذا قمت‬ ‫‪- 178 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫تمقائيا إلى ‪× 30‬‬ ‫بتحديد مساحة أصغر مف ىذا النطاؽ ‪ ،‬فسيزيد الحجـ‬ ‫ً‬ ‫‪ .30‬بينما أكبر حجـ اختيار ىو ‪.2000 × 2000‬متر " ‪ 64‬بت "و‬

‫‪ 1000 x 1000‬متر " ‪32‬‬

‫بت"‪.‬‬

‫‪: Operations Log‬‬

‫ُيظير سجل العمميات معمومات حوؿ المنطقة وكثافة النقاط واجراءات‬ ‫‪ ENVI LiDAR‬والتحذيرات واألخطاء وحالة المعالجة بنص أسود‪ .‬إذا‬

‫كنت تقوـ بتشغيل ممحقات مف ‪ Toolbox‬وكاف لديؾ نسخة مرخصة مف‬ ‫‪ IDL‬مع ‪ ، ENVI LiDAR‬فسيظير سجل العمميات اإلخراج مف ‪IDL‬‬

‫أيضا ‪،‬‬ ‫بنص أزرؽ‪ .‬تظير أخطاء ‪ ENVI LiDAR‬و ‪ IDL‬في نص أحمر ‪ً .‬‬ ‫في سجل العمميات يتـ عرض معمومات المشروع ؛‬

‫‪- 179 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫ويمكف نسخ النص مف سجل العمميات إلى الحافظة‬

‫ي‬ ‫؛ عف طريق تحد د‬

‫أسطر النص المراد نسخيا ‪ ،‬ثـ انقر بزر الماوس األيمف وحدد‬

‫أو النقر عمى ‪ Export to text fiel‬؛ واختار مكاف حفع الممف‪.‬‬

‫‪، COPY‬‬

‫‪Additional Windows‬‬ ‫هناك نوافذ إضافية تظهر في الواجهة هي ‪:‬‬ ‫‪Toolbox‬‬ ‫‪Cross Section Window‬‬ ‫‪ENVI LiDAR 3D Viewer Window‬‬ ‫والجدير بالذكر أنو عند بدء تشغيل ‪ ENVI LiDAR.‬بشكل افتراضي ‪ ،‬ال‬ ‫يتـ فتح ىذه النوافذ وإلظيار ىذه النوافذ ‪ ،‬مف قائمة‬

‫‪ View‬وأختار اسـ‬

‫النافذة المراد عرضيا ؛ فمعرض النافذة الخاصة بمجموعة األدوات ‪ ،‬أختار‬ ‫‪ IDL Toolbox‬فتظير النافذة فى يميف الشاشة‪.‬‬

‫‪- 180 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪Cross Section Window‬‬

‫‪ DEM‬والنقاط‬

‫تُظير نافذة المقطع العرضي المقطع العرضي لمنقاط‬ ‫السحابية المحددة في النافذة الرئيسية‪ .‬ال تظير ىذه النافذة عند فتح ‪ENVI‬‬ ‫‪LiDAR‬؛ يجب عميؾ أوالً إنشاء طريقة عرض مقطع عرضي‬ ‫اآلتية‪.‬‬

‫‪Cross Section‬‬

‫‪- 181 -‬‬

‫مف األدة‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪ENVI LiDAR 3D Viewer Window‬‬

‫عند الضغط عمى أداة‬

‫‪ 3D Viewer‬فتظير نافذة منفصمة لمعرض‬

‫الثالثى لكف النافذة تكوف مرتبطة بنافذة العرض الرئيسية‪.‬‬

‫‪- 182 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪ :set preferences‬ضبط التفضيالت‬

‫لتعييف تفضيالت ‪ ، ENVI LiDAR‬مف قائمة ‪ File‬ثـ ‪preferences‬‬

‫مف شريط القوائـ‪ .‬انقر فوؽ "‪ "OK‬لتصبح اإلعدادات الجديدة نافذة المفعوؿ‪.‬‬

‫‪- 183 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫إلرجاع كل التفضيالت إلى إعداداتيا االفتراضية ‪ ،‬انقر فوؽ ‪.Reset‬‬ ‫فى النافذة السابقة تتوفر إعدادات التفضيل التالية‪:‬‬

‫‪- 184 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬ ‫‪Preference‬‬

‫تمقائيا في جمسة ‪ ENVI LiDAR‬السابقة‪ .‬تـ‬ ‫تمكيف أو تعطيل تحميل المشروع‬ ‫ً‬ ‫اضيا‪.‬‬ ‫تعطيل خانة االختيار ىذه افتر ً‬

‫‪Load Last Project at‬‬

‫تمكيف أو تعطيل إظيار شاشة البداية عند بدء تشغيل التطبيق‪ .‬تـ تعطيل خانة‬

‫‪Show Splash Screen‬‬

‫تمكيف أو تعطيل إظيار تقرير مفصل يستخدـ لتصحيح األخطاء في سجل‬

‫‪Startup‬‬

‫‪at Startup‬‬

‫اضيا‪.‬‬ ‫االختيار ىذه افتر ً‬

‫اضيا‪.‬‬ ‫العمميات‪ .‬تـ تعطيل خانة االختيار ىذه افتر ً‬

‫‪Show Detailed Reports‬‬

‫تمقائيا إلى وضع ضماف الجودة عند‬ ‫تمكيف أو تعطيل تبديل عرض النافذة الرئيسية‬ ‫ً‬ ‫اضيا‪.‬‬ ‫ر‬ ‫افت‬ ‫ىذه‬ ‫اكتماؿ المعالجة‪ .‬يتـ تمكيف خانة االختيار‬ ‫ً‬

‫‪After Processing Enter‬‬

‫يضبط حجـ كل كتمة أثناء ضماف الجودة‪ .‬الحد األقصى لإلعداد ىو ‪× 500‬‬

‫‪into QA Mode‬‬

‫‪ 500‬متر‪ .‬توفر المستطيالت األصغر وقت استجابة أسرع لممعالجة‪ .‬االفتراضي‬

‫‪QA Grid Size‬‬

‫يضبط ألواف عرض طبقات النقاط المصنفة‪ .‬انقر فوؽ زر الموف لتحديد مختمف‪.‬‬

‫‪Classified Data Colors‬‬

‫ىو ‪.150 × 150‬‬

‫يضبط ألواف العرض لمعالمات والمقطع العرضي والموف المحدد وعالمة الدقة ولوف‬ ‫الخمفية لإلطار الرئيسي‪.‬‬

‫‪Render Preferences‬‬

‫يضبط حجـ عرض النافذة الرئيسية‪.‬‬

‫‪Main Window Point‬‬

‫يضبط حجـ العرض في قسـ النافذة‪ .‬االفتراضي ىو كبير‪.‬‬

‫‪Size‬‬ ‫‪Cross Section Window‬‬ ‫‪Point Size‬‬

‫‪Line Width‬‬

‫يضبط عرض خطوط المتجيات المعروضة‪ .‬االفتراضي ىو ‪.2‬‬

‫قـ بتمكيف أو تعطيل لوف سقف المبنى مف كثافة ‪ LiDAR‬أو ‪ RGB‬في ىذا‬

‫الموقع‪ .‬عند تعطيمو ‪ ،‬يتـ استخداـ الموف االفتراضي عمى األسطح‪ .‬يتـ تمكيف‬

‫اضيا‪.‬‬ ‫خانة االختيار ىذه افتر ً‬ ‫‪Use Terrain Texture‬‬ ‫‪for Roofs‬‬

‫تمقائيا في جمسة ‪ ENVI LiDAR‬السابقة‪ .‬تـ‬ ‫تمكيف أو تعطيل تحميل المشروع‬ ‫ً‬ ‫اضيا‪.‬‬ ‫تعطيل خانة االختيار ىذه افتر ً‬

‫‪- 185 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬ ‫‪: Coordinate System‬‬

‫يتـ عرض إحداثيات اؿموقع الذى يوجد فيو المؤشر في شريط الحالة في‬

‫النافذة الرئيسية وأسفل نافذة التنقل بشكل افتراضي ‪ ،‬يعرض‬

‫‪ENVI‬‬

‫‪ LiDAR‬إحداثيات ‪ Z ، Y ، X‬مف نظاـ اإلسقاط المحدد في إنشاء‬

‫المشروع‪ .‬فمثال ‪X: 593816.289 Y: 5289591.760 Z: 338.092‬‬

‫وتشير)‪ (Terrain‬إلى تصنيف الموقع تحت المؤشر ‪.‬‬ ‫كما يمكف عرض إحداثيات ‪ y ، x‬في نظاـ إحداثيات مختمف عف طريق‬ ‫النقر بزر الماوس األيمف عمى شريط الحالة واختيار أحد الخيارات الظاىرة‬

‫‪ Unconverted‬اإلسقاط األصمي‪( :‬افتراضي) يعرض إحداثيات الخريطة‬ ‫بناء عمى نظاـ اإلحداثيات المستخدـ لمعالجة البيانات ( عرض ‪( X. Y. Z‬‬ ‫ً‬ ‫‪ : Lon/ Lat degrees minutes seconds‬يعرض إحداثيات خطوط‬ ‫الطوؿ والعرض بتنسيق الدرجات ‪ /‬الدقائق ‪ /‬الثواني ‪ ،‬مع مؤشرات االتجاه‪.‬‬ ‫‪ Lat: Lon decemal degree‬تعرض إحداثيات خطوط الطوؿ والعرض‬ ‫بتنسيق الدرجات العشرية‪.‬‬

‫‪- 186 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪: MGRS‬يعرض إحداثيات نظاـ مرجع الشبكة العسكرية كسمسمة أبجدية‬

‫رقمية؛ حيث يمكف أف تحتوي القيـ العددية لمشماؿ والشرؽ عمى خمسة أرقاـ‬ ‫مف الدقة ‪ ،‬والتي تمثل شبكة مساحتيا ‪ 1‬متر مربع ‪.‬‬ ‫الختيار نظاـ إحداثيى مخصص( متقدـ)‬

‫‪ Custom‬تظير النافذة التالية ؛‬

‫‪Advanced‬‬

‫بالضغط عمى‬

‫بالنقر عمى ‪ Advanced‬تظير الشاشة الخاصة بنظـ اإلحداثيات‪.‬‬ ‫استكشاف بيانات الميدار‪:‬‬ ‫‪:Color by Height Intensity or RGB‬‬

‫بناء‬ ‫حيث يتـ تمويف بيانات الميدار عمى أساس االرتفاع أو الكثافة أو ‪ً RGB‬‬ ‫عمى تنسيق ممف اإلدخاؿ ‪ ،‬فيمكف تمويف سحابة النقطة وطبقات ‪DSM‬‬ ‫حسب االرتفاع أو الشدة أو ‪ RGB‬وذلؾ مف خالؿ أدوات‬ ‫‪Height‬‬

‫و اآلداة ‪Shade by Intensity‬‬

‫‪Color by‬‬ ‫واألداة ‪Color‬‬

‫وذلؾ فًقا لوضع العرض المستخدـ فعند إنشاء مشروع جديد‬ ‫‪by RGB‬‬ ‫‪ ،‬يتـ تحديد تمويف الشاشة عمى النحو التالي‪:‬‬

‫‪- 187 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫إذا كانت القيـ المتميزة لػ ‪ RGB‬متوفرة في ممف اإلدخاؿ (أي أف قيـ‬

‫‪ RGB‬ليست ىي نفسيا) ‪ ،‬فسيتـ تطبيق التمويف بواسطة‪. RGB‬‬

‫و في حالة توفر قيـ مميزة لمكثافة في ممف اإلدخاؿ (أي ‪ ،‬قيـ الشدة ليست‬ ‫ىي نفسيا) ‪ ،‬يتـ تطبيق التمويف (أو التظميل) حسب الكثافة واالرتفاع‪.‬‬ ‫بينما إذا كاف ممف اإلدخاؿ ال يحتوي عمى قيـ مميزة لمشدة أو ‪، RGB‬‬ ‫فسيتـ تطبيق التمويف باالرتفاع‪.‬‬ ‫وفي حالة وجود قيـ مميزة لكل مف ‪ RGB‬والشدة في ممف اإلدخاؿ ‪ ،‬فإف‬

‫أزرار شريط األدوات لموضعيف تكوف متاحة ويمكنؾ التبديل بينيما حسب‬ ‫الحاجة ‪.‬‬ ‫وعندما تخفي طبقات ‪ Points‬في ‪ ، Layer Manager‬يعرض ‪DSM‬‬

‫شدة أو ‪ RGB.‬يتـ تطبيق ‪ Color by Height‬بشكل مختمف عمى طبقات‬ ‫سحابة النقطة لوضع ‪ QA.‬عندما تكوف في وضع ضماف الجودة ‪ ،‬يدمج‬

‫‪ ENVI LiDAR‬ألواف تصنيفات النقاط التي تـ إنشاؤىا أثناء المعالجة مع‬

‫ألواف الطوؿ ‪ ،‬مما يؤدي إلى تمويف ارتفاع النقاط بالنسبة لمتضاريس‪.‬‬ ‫وعندما تكوف في العرض القياسي ‪ ،‬يتـ تمويف النقاط بقيمة القيمة المطمقة‬ ‫يدويا في لوحة األلواف التي يتـ‬ ‫المخزنة ليذه النقطة‪ .‬كما يمكف التحكـ ً‬ ‫تطبيقيا مف خالؿ ‪ ، Height Palette Editor‬ويمكنؾ عرض ‪Height‬‬ ‫‪ Legend‬لعرض مفتاح الموف‪.‬‬

‫تُظير الصور أدناه طبقة سحابة النقطة الممونة باالرتفاع في العرض القياسي‬ ‫(يسار) وفي عرض ضماف الجودة (يميف)‪.‬‬ ‫‪- 188 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫عرض ‪: Point Features‬‬

‫مف ‪ Process‬أختار ‪ Show Point Features‬؛‬

‫تتيح المعالـ الخاصة بنقاط المنطقة المرئية في النافذة الرئيسية ؛فعند‬

‫بناء‬ ‫إظيار ميزات النقاط ‪ ،‬سيتـ تمويف النقاط في العرض مؤقتًا وفًقا لمقيـ ً‬ ‫عمى الخيار الذي تحدده‪.‬‬ ‫فيمكنؾ إظيار معالـ النقاط بإختيار‬

‫"‬

‫‪" source‬معرؼ مصدر ممف اإلدخاؿ" أو‬

‫الميزر"‬ ‫‪- 189 -‬‬

‫‪ normal‬السطح العادي" أو‬

‫‪" return‬عدد عودة نبضات‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫تعد خيارات ‪ ، Show Point Features‬أدوات مفيدة لتصحيح األخطاء‬

‫عند تطوير خوارزميات استخراج ميزة " معمـ " مخصصة باستخداـ واجية‬

‫برمجة تطبيقات ‪ ENVI.‬عند تحديد أحد الخيارات ‪ ،‬ويعالج ‪ENVI LiDAR‬‬ ‫النقاط المرئية في النافذة الرئيسية ‪ ،‬ثـ يقوـ بتحديث الشاشة إلظيارىا ممونة‬

‫بالظاىرة المحددة ‪.‬فتكرر التردد ىو مقياس لمدى نعومة السطح فعندما‬

‫تُظير ميزات النقاط بحسب التردد ‪ ،‬يحمل ‪ ENVI LiDAR‬النقاط المجاورة‬ ‫ويضيف إلييا ألو ًانا أغمق ؛عمى سبيل المثاؿ ‪ ،‬سيتـ عرض النقاط المتعمقة‬

‫بسطح أممس ‪ ،‬مثل الطريق ‪ ،‬كنقاط أغمق‪.‬‬

‫وعند تطبيق لوحة األلواف الطوؿ تستخدـ األداة‬

‫‪Height Palette‬‬

‫‪ Editor‬حيث تعرض لوحة ألواف عمى نقاط (‪ linear‬أو ‪square root‬‬

‫الجذر التربيعي ‪ ،‬أو ‪ ).custom stretch‬باإلضافة إلى إمكانية تطبيق‬

‫لوحة األلواف عمى جميع النقاط في المشروع (الحدود الكاممة) ‪ ،‬أو فقط عمى‬

‫تمؾ التي تكوف مرئية في النافذة الرئيسية (حدود العرض)‪.‬‬

‫كما يمكف حفع‬

‫لوحة مخصصة تنشئيا الستخداميا مع مشاريع ‪ ENVI LiDAR‬األخرى‪.‬‬

‫تفاعميا ‪ ،‬بحيث تكوف اإلعدادات التي‬ ‫يعد ‪Height Palette Editor‬‬ ‫ً‬ ‫تختارىا في مربع الحوار مرئية عمى الفور في النافذة الرئيسية كمعاينة‪ .‬بعد‬

‫إغالؽ ‪ ، Height Palette Editor‬يمكنؾ استخداـ أداة‬ ‫‪ Height Legend‬ؿعرض مفتاح الموف‪.‬‬

‫‪- 190 -‬‬

‫‪Display‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫التطبيق عمى لولة ألوان االرتفاع‪:‬‬ ‫‪ - 1‬انقر عمى األداة‬

‫‪ Height Palette Editor‬عمى شريط‬

‫األدوات لفتح مربع الحوارالتالى‪:‬‬

‫‪- 2‬لتعريف نطاؽ االرتفاع نحدد طريقة العرض ‪( Extens‬افتراضي) تطبق‬ ‫لوحة األلواف فقط عمى النقاط المرئية في النافذة الرئيسية‪ .‬ينتشر الموحة بيف‬

‫الحد األدنى والحد األقصى لمنقاط في العرض النطاؽ ىو ( ‪ ) 0.000‬أدنى‬ ‫‪- 191 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫نقطة في العرض) إلى ( ‪) 1.000‬أعمى نقطة في العرض و نختار ‪Full‬‬ ‫‪ Extents‬لوحة األلواف عمى جميع النقاط في المشروع عف طريق تعييف‬

‫ألواف الرتفاعات محددة عبر مجموعة البيانات الكاممة‬

‫؛ ويستخدـ شريط‬

‫التمرير إلدخاؿ قيمة ارتفاع الحد األدنى لتطبيقيا عمى الموحة‪ .‬سيتـ تعييف‬ ‫النقاط الموجودة أسفل ىذه القيمة بنفس لوف الحد األدنى لمنقطة‪ .‬إذا كانت‬

‫لوحة األلواف لػ ‪ ، View Extents‬فإف الحد األدنى االفتراضي ىو ‪.0.00‬‬ ‫بالنسبة لالمتدادات الكاممة ‪ ،‬يكوف اإلعداد االفتراضي ىو‬

‫ارتفاع المشروع‪.".‬‬

‫‪ " Min‬قيمة‬

‫ثـ نستخدـ شريط التمرير إلدخاؿ قيمة االرتفاع القصوى لتطبيقيا عمى‬

‫الموحة‪ .‬سيتـ تعييف نقاط أعمى ىذه القيمة بنفس لوف أقصى نقطة‪ .‬إذا كانت‬ ‫لوحة األلواف لػ‬

‫‪ ، View Extents‬فإف الحد األقصى االفتراضي ىو‬

‫‪ .1.00‬بالنسبة لالمتدادات الكاممة ‪ ،‬يكوف اإلعداد االفتراضي ىو الحد‬ ‫األقصى‪.‬‬

‫‪ - 3‬إذا كانت لوحة األلواف مخصصة لػ ‪ View Extents‬وكانت البيانات بيا‬ ‫ضوضاء عبر منطقة جمع )‪ ،( LiDAR‬يمكنؾ تمكيف خانة االختيار ‪Clip‬‬

‫‪(View Extents‬أعمى ‪ ، ٪1‬أسفل ‪ )٪1‬حيث يمكف قص الجزء العموي‬

‫والنقاط السفمية في العرض بحيث ال يتـ تضمينيا في حساب لوحة األلواف‪.‬‬ ‫‪ - 4‬إدارة لوحة األلواف في جدوؿ‬

‫‪ Color Space‬يعرض شريط الموف عمى‬

‫يسار الجدوؿ الحد األدنى إلى الحد األقصى لنطاؽ األلواف المحددة‪.‬‬

‫‪- 192 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫لتحرير لوف موجود ‪ ،‬انقر بزر الماوس األيمف فوؽ صف الموف‬

‫وحدد تحرير الموف‬

‫‪،‬‬

‫لونا مف مربع الحوار الذي يظير ‪. color‬‬ ‫ثـ حدد ً‬

‫‪- 193 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫وإلضافة لون جديد ‪ ،‬انقر بزر الماوس األيمف فوؽ صف فارغ وحدد‬

‫لونا مف مربع الحوار الذي يظير‪.‬‬ ‫إضافة لوف ‪ ،‬ثـ حدد ً‬

‫‪- 194 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫أخير والموف الجديد غير مخصصة ‪،‬‬ ‫إذا كانت الصفوؼ بيف الموف المحدد ًا‬ ‫ؼ‬ ‫خطيا‬ ‫فسيتـ‬ ‫تمقائيا تعييف الصفوؼ بينيما ‪ ،‬وسيتـ تعييف نطاقات االرتفاع ً‬ ‫ً‬

‫‪ insert‬إلدراج لون جديد بين لونين لاليين ‪ ،‬انقر بزر الماوس األيمف‬

‫لونا مف مربع الحوار‬ ‫فوؽ الموف أعمى الصف إلدراجو وحدد إدراج ‪ ،‬ثـ حدد ً‬ ‫الذي يظير " إلدراج لوف بيف االصفر واألخضر؛وليكف األسود‬

‫ثـ اختار الموف األسود مف لوحة األلواف والضغط عمى ‪ OK‬؛ فتـ وضعو‬ ‫بيف المونيف وظير مباشرة فى منطقة العرض‬

‫‪- 195 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫إل زالة لون من الجدول ‪ ،‬انقر بزر الماوس األيمف فوقو وحدد ‪. Delet‬‬

‫لنقل لون إلى ترتيب مأتمف في الجدول ‪ ،‬انقر بزر الماوس األيمف فوقو‬ ‫وحدد ‪ Move Up‬أو ‪. Move Down‬‬

‫لنسخ لون إلى صف آأر في الجدوؿ ‪ ،‬انقر بزر الماوس األيمف فوقو‬ ‫وحدد ‪ ، Copy Color‬انقر عمى الصف الذي تريد أف تذىب إليو ‪ ،‬ثـ‬

‫انقر بزر الماوس األيمف مرة أخرى وحدد‪. Paste Color‬‬

‫‪- 196 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫لتطبيق لولة األلوان متدرج ‪ ،‬قـ بتمكيف خانة االختيار ‪Smooth Color‬‬

‫‪ ،Transition.‬ويتـ تطبيق التدرج الموني عمى العرض فتكوف لوحة األلواف‬

‫االفتراضية ىي"‪ " Custom Stretch‬لتطبيق امتداد مختمف ‪ ،‬حدد أحد‬ ‫الخيارات التالية مف القائمة المنسدلة‪:‬‬

‫‪ Linear Stretch‬يطبق األلواف في اتجاه خطي بينما يطبق ‪Square‬‬ ‫ديناميكيا بيف النطاقيف األدنى واألقصى‪ ،‬يتيح ىذا‬ ‫‪Root Stretch‬األلواف‬ ‫ً‬ ‫الخيار تمييز لوف أفضل في أسفل نطاؽ الموف‪.‬‬ ‫لحفع لوحة مخصصة الستخداميا فيما بعد ‪ ،‬انقر فوؽ "حفع ىذه الموحة‬ ‫باسـ"‬

‫اسما في مربع الحوار الذي يظير ‪.‬‬ ‫وأدخل ً‬

‫‪- 197 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫لتطبيق لولة مأصصة ملفوظة عمى مشروع‪ :‬انقر فوؽ تحميل لوحة ‪،‬‬ ‫وحدد لوحة محفوظة مف القائمة المنسدلة انقر فوؽ "‪ "OK‬لتطبيق لوحة‬

‫األلواف‪.‬‬

‫تلميل ‪: Viewshed‬‬ ‫حساب تحميل ‪ Viewshed‬عف طريق استخدـ أداة ‪Viewshed‬‬

‫‪ Analysis‬لتحديد الميزات التي يمكف رؤيتيا مف نقطة مراقبة واحدة أو‬

‫أكثر‪ .‬تقوـ ‪ ENVI LiDAR‬بحساب النتائج عمى الفور أثناء قيامؾ بإضافة‬ ‫نقاط مراقبة ونقميا وتحريرىا‪ .‬يمكنؾ بشكل تفاعمي تضميف واستبعاد نقاط‬

‫المراقبة المحددة مف الحساب ؛ ويمكنؾ إظيار ما ىو مرئي ألي نقطة مراقبة‬

‫‪ ،‬أو فقط ما ىو مرئي مف جميع نقاط المراقبة ‪.‬يوضح المثاؿ التالي ‪DSM‬‬ ‫‪ ،‬مع وضع ثالث نقاط مراقبة إلظيار ما ىو مرئي ألي منيا‪:‬‬

‫‪- 198 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫يستخدـ المثاؿ التالي نفس نقاط المراقبة الثالثة المذكورة أعاله ‪ ،‬ولكف تـ‬

‫تغيير اإلعداد إلظيار ما ىو مرئي لمجميع‪.‬‬

‫التطبيق‪:‬‬ ‫انقر فوؽ اآلداة‬

‫‪ Viewshed Analysis‬عمى شريط األدوات لتمكيف‬

‫وضع ‪ Viewshed Analysis.‬ففي وضع ‪، Viewshed Analysis‬‬ ‫يتـ تمقائياً إيقاؼ تشغيل طبقات النقاط التي يتـ تمكينيا في ‪Layer‬‬ ‫‪- 199 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪Manager‬بحيث تكوف طبقة ‪ DSM‬فقط ىى المرئية ؛ وتظير الرسالة‬

‫التالية ؛ فيتـ الضغط عمى ‪.OK‬‬

‫ىذه الرسالة توضح لؾ أف نقاط المراقبة يتـ وضعيا مف خالؿ لوحة المفاتيح‬ ‫الضغط عمى ‪ ctrl‬مع كميؾ ؛ فيظير المربع التالى‬

‫نصف القطر‬ ‫حول نقطة‬ ‫المراقبة‬

‫إرتفاع نقطة‬ ‫المراقبة من‬ ‫القاعدة‬

‫يتـ وضع إسـ لنقطة المراقبة ولونيا وىل تجعميا مرئية أـ ال ثـ ‪.OK‬‬ ‫يتـ وضع ثالثة نقاط بيذه الطريقة‬ ‫‪- 200 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫بعد ذلؾ يتـ تصدير التحميل عف طريق‬

‫فيظير المربع الخاص بإختيار التنسيق المناسب لمحفع‬

‫‪- 201 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫تظير نقاط المراقبة ‪ Observe points‬فى منطقة ‪Manger‬‬ ‫وبالذىاب إلييا ثم الضغط مميك يمين تظير نافذة بيا أياريين‬

‫‪ : Manage Observer points‬إلدارة نقاط المراقبة والتغيير فى‬ ‫خصائصيا أو تحريرىا او نقميـ وذلؾ مف خالؿ النافذة التالية‪.‬‬

‫‪ : Delet All Observer Points‬لمسح النقاط‪.‬‬ ‫بعد ذلؾ يتـ تشغيل خطوط المسح التي تـ تحميميا في ‪ Viewshed‬في‬ ‫‪ENVI‬أو‪. ArcMap‬‬

‫‪- 202 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬ ‫‪: Annotate the View‬‬

‫التعميق عمى العرض يمكنؾ إضافة تعميقات توضيحية لتمييز األماكف ذات‬

‫األىمية في النافذة الرئيسية وفي نافذة " ‪" ENVI LiDAR 3D Viewer‬‬

‫نصا ‪ ،‬أو أف يكوف إحداثيات‬ ‫بحيث يمكف أف يكوف التعميق التوضيحي ً‬ ‫يجا مف االثنيف تظير التعميقات التوضيحية‬ ‫المنطقة ‪ ،‬أو يمكف أف يكوف مز ً‬ ‫في ٍ‬ ‫كل مف النافذة الرئيسية و عند فتح ‪ ENVI LiDAR 3D Viewer‬كما‬ ‫أيضا قياس المسافة بيف نقطتيف واضافة النتيجة كتعميق إلى العرض‪.‬‬ ‫يمكف ً‬

‫ويتم ذلك بالأطوات التالية‪:‬‬ ‫الضغط دبل كميؾ عمى الموقع المراد التعميق عميو؛ فتظير النافذة التالية‬

‫نختار ‪ New Text Annotation‬فيظير المربع التالى‬ ‫كتابة التعليق‬ ‫لوضع اإلحاداثيات‬

‫ندخل النص ؛ فى مربع ‪ Text‬أو النقر عمى‬

‫لوضع إحداثيات الموقع‪.‬‬

‫‪- 203 -‬‬

‫‪Text paste Location‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫وضوحا ‪ ،‬انقر فوؽ‬ ‫وتغيير لوف خمفية التعميق التوضيحي لجعمو أكثر‬ ‫ً‬ ‫مختمفا ؛ ثـ الضغط عمى ‪.OK‬‬ ‫لونا‬ ‫ً‬ ‫‪ Color‬؛حدد ً‬ ‫فيتـ وضع التعميق عمى النحو الموضح أدناه‬

‫ولتحرير أو حذؼ تعميق توضيحي ‪،‬‬

‫النقر كميؾ يميف فوؽ النص وحدد‬

‫تحرير نص التعميق ؛ يظير مربع الحوار ى التالى والخاص بالتعديل أو‬

‫الحذؼ نيائيا‪.‬‬

‫قياس الفرق بين نقطتين‬

‫تقيس أداة القياس الفرؽ بيف نقطتيف محددتيف؛ وتعرض النتيجة في سجل‬

‫أيضا في‬ ‫العمميات وكشرح في النافذة الرئيسية عند الفتح ‪ ،‬يظير القياس ً‬ ‫‪.ENVI LiDAR 3D Viewer‬‬

‫‪- 204 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫استأدام أداة القياس‪:‬‬ ‫انقر فوؽ زر أداة القياس عمى شريط األدوات‬

‫يتغير شكل المؤشر‬

‫انقر بالماوس فوؽ النقطة األولى ؛ ثـ انقر فوؽ النقطة الثانية ؛ فيتـ‬ ‫إضافة تعميق توضيحي لمقياس إلى النافذة يوضح ما يمي‪:‬‬

‫المدى األفقي بيف النقطتيف‬

‫النقطتيف)‪.‬‬

‫؛‬

‫‪ Z‬؛ ‪ ( slant‬الفرؽ المائل بيف‬

‫وبالضغط كميؾ يميف‬ ‫لتحرير التعليق‬ ‫وتغيير لونه‬

‫‪- 205 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪ :Filter Points by Height‬تصفية النقاط لسب االرتفاع‬ ‫تتيح لؾ أداة ‪ Filter by Height‬تعييف الحد األدنى والحد األقصى لمقيـ‬

‫لتصفية النقاط المرئية في النافذة الرئيسية‪.‬‬

‫باستخداـ "تصفية حسب االرتفاع" ‪ ،‬يمكنؾ ‪:‬تصفية األشجار أو إلقاء نظرة‬

‫عمى ‪ points‬مثل فحص النقاط أسفل التضاريس لتصفية الضوضاء‬

‫باستخداـ قيـ المدخالت السمبية ‪ parts‬وفحص أجزاء مختمفة مف األشجار‬

‫عمى ارتفاعات مختمفة ‪.‬‬ ‫يتـ تطبيق التصفية حسب االرتفاع بشكل مختمف عمى طبقات السحابة‬

‫تكوف حينيا اإلعدادات مرتبطة بالتضاريس ‪ ،‬مع‬ ‫النقطية لوضع ‪ ، QA‬ؼ‬ ‫نطاؽ يتراوح مف ‪ 0‬إلى ‪ 50‬متر بينما عند تصفية النقاط في العرض‬

‫القياسي ‪ ،‬تعتمد اإلعدادات عمى الحد األدنى والحد األقصى لالرتفاع ‪،‬‬

‫باألمتار ‪ ،‬لمنقاط الموجودة في المشروع ‪.‬‬

‫لتصفية النقاط لسب االرتفاع يتبع اآلتى ‪:‬‬ ‫‪ -‬انقر فوؽ األداة‬

‫‪ Filter by Height‬عمى شريط األدوات لفتح‬

‫اؿمربع التالي‪:‬‬

‫‪- 206 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪-‬استخدـ أشرطة التمرير لضبط اإلعدادات ‪،‬أو‬

‫إدخاؿ قيمة محددة في‬

‫الحقوؿ المتوفرة حيث ُيسمح بالقيـ السالبة عندما تحتوي البيانات عمى نقاط‬ ‫أقل مف مستوى سطح البحر‪.‬‬ ‫‪-‬يتـ عرض نتائج التصفية في النافذة الرئيسية أثناء ضبط اإلعدادات ‪،‬‬

‫مفتوحا لؾ لمواصمة ضبط اإلعدادات لتحقيق المطموب ‪.‬‬ ‫ويظل مربع الحوار‬ ‫ً‬ ‫انقر فوؽ ‪ OK‬إلغالؽ مربع الحوار والحفاظ عمى إعدادات التصفية ‪.‬‬‫‪ :Test DEM Precision‬اأتبار دقة نموذج اإلرتفاع الرقمى( ‪)DEM‬‬ ‫تحسب ‪ ENVI LiDAR‬دقة ‪ DEM‬مع اإلشارة إلى مجموعة مف النقاط‬

‫المقاسة بدقة عالية؛والختبار دقة ‪ ، DEM‬عميؾ أوالً استيراد النقاط المرجعية‬

‫إلى ‪ ENVI LiDAR‬فيتـ إضافة طبقة نقاط اختبار الدقة إلى مدير الطبقات‬

‫‪ ،‬وتعرض النقاط المرجعية في النافذة الرئيسية بواسطة مثمثيف عمودييف‪ .‬تقع‬

‫نقطة االتصاؿ بيف المثمثات عمى إحداثيات النقطة وارتفاعيا؛ يجب أف تكوف‬

‫النقاط المرجعية في نفس نظاـ إحداثيات المشروع المفتوح‪.‬‬

‫‪- 207 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫للساب الدقة وانشاء تقرير اأتبار ‪ ،‬قم بما يمي‪:‬‬ ‫ استيراد نقاط اختبار الدقة‪.‬‬‫‪ -‬التبديل إلى وضع ‪.QA‬‬

‫ مف شريط القوائـ اختيار ‪ Prosess‬ومنيا ‪Generate precition‬‬‫‪.Report‬‬

‫ لكل نقطة ‪ ،‬يحسب ‪ ENVI LiDAR‬الفرؽ في االرتفاع بيف ‪DEM‬‬‫واالرتفاع المرجعي‪ .‬ثـ تقوـ ‪ ENVI LiDAR‬بحساب المتوسط‬

‫واالنحراؼ المعياري والدقة لمنقاط‪ .‬يعرض تقرير الدقة في سجل‬

‫العمميات ويتـ حفظو في الدليل المنتجات كػ‬

‫‪ PrecisionReport.csv‬ويتـ الحساب في نظاـ اإلحداثيات الذي‬ ‫تـ فيو حساب ‪.DEM‬‬

‫ يحتوي التقرير عمى سطر لكل نقطة مع األعمدة التالية‪:‬‬‫ اسـ نقطة ‪ /‬رقـ‪.‬‬‫ ‪ X‬تنسيق‪.‬‬‫ تنسيق ‪.Y‬‬‫‪ -‬تنسيق‪. Z‬‬

‫ كما يحتوي التقرير عمى حساب لما يمي‪:‬‬‫‪- 208 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫متوسط الأطأ العمودي=‬ ‫(عدد النقاط) ‪)Σ (Zi_ENVI LiDAR-Zi-Reference =( /‬‬ ‫‪)]RMSE (= sqrt [Σ (Zi-ENVI LiDAR-Zi-Reference) 2 / n‬‬

‫لدقة عند مستوى ثقة ‪ 95‬بالمائة (= ‪)RMSE * 1.9600‬‬

‫عرض معمومات المشروع‪:‬‬ ‫يمكف عرض معمومات المشوع مف خالؿ شريط القوائـ واختيار ‪ File‬ومنيا‬

‫‪project Information‬‬

‫تتضمن معمومات المشروع ما يمي‪:‬‬ ‫ استيراد بيانات الممف وتنسيق النظـ‪.‬‬‫ إحداثيات المنطقة‪.‬‬‫‪ -‬حجـ المنطقة‪.‬‬

‫‪ -‬نطاؽ ارتفاع نقطة‪.‬‬

‫ عدد النقاط في سحابة النقطة‪.‬‬‫‪- 209 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫ متوسط الكثافة‪.‬‬‫‪ -‬عدد المباني‪.‬‬

‫ عدد االشجار‪.‬‬‫‪ -‬عدد أقطاب الطاقة‪.‬‬

‫ بناء الوقت والتاريخ‪.‬‬‫‪ : import reference‬استأراج المرجع لمبيانات‬ ‫بناء عمى أنواع‬ ‫يمكف استيراد الممفات المرجعية الستخداميا مع المشروع ؛ ً‬ ‫الممفات التي تقوـ باستيرادىا ‪،‬كما يمكننا أيضاً إضافة األشكاؿ والصور و‬ ‫توفير البيانات لحساب الدقة‪.‬‬

‫الستيراد ممفات مرجعية يتبع اآلتى‪:‬‬

‫مف ‪ File‬اختار ‪ Export‬؛ فتنسدؿ قائمة بانواع البيانات ؛ اختار منيا‬ ‫البيانات المطموب استيرادىا؛‬

‫‪- 210 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫يظير اؿمربع اؿحواري التالى والخاص بتحديد تنسيق الممف‪.‬‬

‫‪ : Process Data‬معالجة بيانات الميدار‬ ‫عندما تقوـ بمعالجة بيانات‬

‫صورة‬

‫‪ LiDAR‬األولية ‪ ،‬يمكنؾ اختيار استخراج‬

‫‪ ،DSM / DEM‬مباني ‪ ،‬أشجار ‪ ،‬بيانات خط الطاقة ‪ ،‬سحب‬

‫نقطية مصنفة ‪ ،‬حدود ‪ ، DEM‬رقـ تعريف التضاريس ‪ ،‬وقاعدة بيانات‬

‫العارض ثالثي األبعاد‪.‬‬

‫الجدير بالذكر أف قبل معالجة البيانات ‪ ،‬يوصى بإنشاء خريطة كثافة‬

‫لمتحقق مف كثافة نقطة بيانات ‪ LiDAR‬األولية‪ .‬فكمما زاد عدد النقاط لكل‬ ‫متر مربع ‪ ،‬يستطيع‬

‫‪ ENVI LiDAR‬بدقة أكبر تحديد ميزات المناظر‬

‫الطبيعية وتجنب القراءات الخاطئة‪.‬‬ ‫‪.‬انقر عمى أداة معالجة البيانات عمى شريط األدوات‬ ‫‪ Process‬أختار‪Process Data‬‬

‫‪- 211 -‬‬

‫‪ ،‬أو مف‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫لفتح مربع الحوار الخاص بخصائص المشروع‪.‬‬

‫في مربع الحوار ىذا ‪ ،‬يتـ تحديد الطبقات المطموب معالجتيا ‪ ،‬ومعاينة‬

‫نتائج ىذه اإلعدادات في مجموعة فرعية مف البيانات الخاصة بؾ ‪ ،‬وتعديل‬

‫اإلعدادات إذا لزـ األمر ‪ ،‬ومعالجة البيانات إلنشاء اإلخراج (المنتجات)‪.‬‬

‫إذا قمت بتغيير إعدادات البيانات وتريد إعادة تعيينيا عمى قيميا االفتراضية‬

‫‪ ،‬انقر فوؽ ‪.Reset Defaults‬‬

‫ينقسـ مربع حوار خصائص المشروع إلى ثالث عالمات تبويب موضحة‬

‫في ما يمي‪:‬‬

‫‪- 212 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪ ( Out puts‬المخرجات ) لتحديد أنواع البيانات المراد ومعالجتيا‪.‬‬

‫‪)Are Defention‬تعريف المنطقة)‪:‬لتحديد مساحة البيانات المراد‬ ‫معالجتيا‪.‬‬

‫‪ :Production Parameter‬لضبط البيانات عمى النحو المطموب‬ ‫والحصوؿ عمى النتائج المطموبة ‪.‬‬

‫‪- 213 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫بعد عمل جميع اإلعدادات المطموبة‬

‫يجب الضغط‬

‫فوؽ أحد األزرار‬

‫التالية ‪:‬‬

‫‪ :Save And Close‬يحفع اإلعدادات ويغمق مربع الحوار‪ .‬ال يؤدي النقر‬ ‫فوؽ ىذا الزر إلى معالجة البيانات ‪ ،‬ولكنو يحفع اإلعدادات باستخداـ ىذا‬

‫المشروع حتى تتمكف مف معالجة البيانات الحًقا‪ .‬لحفع اإلعدادات كقالب‬ ‫يمكف استخدامو مع المشروعات األخرى‪.‬‬

‫‪ Save And Preview‬الحفع والمعاينة‪ :‬يحفع اإلعدادات ويظير‬

‫معاينة لممنتجات التي سيتـ إنشاؤىا في النافذة الرئيسية ‪ENVI LiDAR .‬‬ ‫‪- 214 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫حيث يخمق معاينة عف طريق معالجة المنطقة المحددة في مربع التنقل في‬ ‫نافذة التنقل‪.‬‬

‫‪" Start Processing‬بدء المعالجة" ‪:‬إلجراء معالجة كاممة في المنطقة‬

‫المحددة مف قبل المستخدـ وانشاء اإلخراج؛ بدء المعالجة يحفع اإلعدادات‬ ‫ويعالج البيانات باستخداـ اإلعدادات الحالية وينشئ ناتج المنتج‪.‬‬

‫الموقع االفتراضي لإلأراج ىو دليل ‪ ، Products‬أسفل دليل المشروع ‪.‬‬ ‫بناء عمى أجيزة الكمبيوتر وحجـ المنطقة وكثافة‬ ‫يختمف وقت المعالجة ً‬ ‫النقطة وعدد ميزات المناظر الطبيعية‪ .‬يمكنؾ مراقبة التقدـ المحرز في نافذة‬

‫التنقل وفي سجل العمميات‪.‬‬

‫إليقاف المعالجة قبل اكتماليا ‪:‬‬

‫ال تتوقف المعالجة عمى الفور ‪ ،‬ولكنيا تسمح بإكماؿ كل عممية عمى كل‬

‫وحدة المعالجة المركزية؛ يتـ ترؾ المشروع في حالة "غير مكتممة‪".‬‬

‫يتـ حفع ممفات المنتج في الممف المخصص لممشروع ‪ Products‬لتغيير‬ ‫جديدا في حقل مجمد المنتجات أسفل‬ ‫اسما ً‬ ‫االسـ االفتراضي لمدليل ‪ ،‬أدخل ً‬ ‫عالمة التبويب المخرجات ؛ كما يمكف تصدير البيانات عف طريق ‪File .‬‬ ‫ومنيا ‪.Export‬‬

‫‪- 215 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫أريطة الكثافة‪:‬‬ ‫قبل معالجة البيانات ‪ ،‬يقضل إنشاء خريطة كثافة لمتحقق مف كثافة نقطة‬

‫بيانات ‪ LiDAR‬األولية‪ .‬كمما زاد عدد النقاط لكل متر مربع ‪ ،‬يمكف ؿ‬

‫‪ ENVI LiDAR‬بدقة أكبر تحديد ميزات الستخراجيا وتجنب القراءات‬

‫الخاطئة‪ .‬إف ‪ ENVI LiDAR‬قادرة عمى معالجة المباني واألشجار عندما‬ ‫تكوف الكثافة منخفضة مف نقطة إلى نقطتيف لكل متر مربع ؛ ومع ذلؾ ‪،‬‬

‫مف المحتمل أف تحتوي ىذه النتائج عمى قراءات خاطئة كثيرة‪ .‬لتحقيق نتائج‬

‫أفضل لمبناء واستخراج األشجار ‪ ،‬استخدـ البيانات بكثافة ال تقل عف ‪ 5‬إلى‬

‫‪ 6‬نقاط لكل متر مربع‪.‬‬ ‫إلنشاء أريطة مثافة‪:‬‬

‫مف ‪ Process‬؛ ‪Genrate Density map‬‬

‫يظير مربع الحوار تحديد التنسيق ؛ حدد تنسيق اإلخراج مف القائمة المنسدلة‬

‫‪ ،‬ثـ انقر فوؽ موافق‪.‬‬

‫‪- 216 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫يظير مربع حوار إظيار خريطة الكثافة‬

‫تُظير خريطة الكثافة أعمى وأقل كثافة حسب اختالؼ الموف‪ .‬يتـ عرض‬ ‫إحداثيات وكثافة موضع المؤشر في منطقة التنقل في مربع الحوار ‪،‬‬ ‫وتحديث المعمومات أثناء تحريؾ المؤشر فوؽ خريطة الكثافة‪ .‬إذا كاف لديؾ‬ ‫ممف ‪ Vetor‬موجود قد يساعد في االتجاه ‪ ،‬فيمكنؾ فتحو وعرضو كطبقة‬ ‫أعمى خريطة االرتفاع‪ .‬انقر فوؽ‬

‫‪ Load New Layer‬لتحميل ممف‬

‫‪ .Vetor‬يمكف عرض ممف واحد فقط في كل مرة ؛ إلزالة الطبقة التي تـ‬

‫‪- 217 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫تحميميا مسبًقا ‪ ،‬انقر فوؽ‬

‫‪UNLoad Last Layer‬عند االنتياء ‪ ،‬انقر‬

‫فوؽ "‪."OK‬‬

‫يحفع ‪ ENVI LiDAR‬خريطة الكثافة في دليل‬

‫حيث ‪ .fmt‬ىو امتداد‬

‫التنسيق المحدد‪ .‬كما أنو يحفع ممف ‪ TilesDensity.csv‬في نفس الدليل ‪.‬‬ ‫يمكنؾ فتح ممف ‪ .csv‬في تطبيق جدوؿ بيانات‪ .‬يسرد العمود األوؿ الكثافة‬ ‫بزيادات ‪ 0.2‬نقطة لكل متر مربع‪ .‬يعرض العمود الثاني عدد الكتل بيذه‬ ‫الكثافة‪.‬‬ ‫كما يمكننا منتجات ‪ ENVI LiDAR‬عمى برنامج ‪ Arc map‬مف خالؿ‬ ‫األيقونة ‪Launch Products in ArcMap‬‬

‫عمى شريط األدوات أو‬

‫مف خالؿ شريط القوائـ ومنو ‪ File‬واختار ‪Launch Products‬‬ ‫‪ArcMap‬‬ ‫مالحظة‪ :‬دعـ ‪ ArcMap‬مخصص لوضع ‪ 32‬بت فقط‬

‫‪- 218 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫فيظير المربع التالى‪Launch Generated Products‬‬

‫‪- 219 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫أختار المنتجات المطموب تسشغيميا ببرنامج ‪ Arc map‬ثـ إضغط‬ ‫‪.Launch‬‬ ‫كما يمكف أيضاً تشغيل المنتجات داخل برنامج اإلنفى مف خالؿ األيقونة‬ ‫أو مف خالؿ ‪ File‬ثـ اختيار ‪.Launch Products ENVI‬‬ ‫أداء ضمان الجودة بعد معالجة البيانات لمراجعة النتائج التي تم إنشاؤىا ؛‬ ‫ففي‬

‫‪، QA Mode‬يمكنؾ تغيير التصنيفات والمعممات‬

‫المحمية و‬

‫تمقائيا إلى وضع ضماف الجودة بعد‬ ‫يدويا ‪ ،‬تمكيف التبديل‬ ‫ً‬ ‫الطبقات ‪ً Vector‬‬ ‫تمقائيا إلى وضع ضماف الجودة ‪ ،‬يظير مربع حوار‬ ‫المعالجة‪ .‬عندما تنتقل‬ ‫ً‬

‫إلعالمؾ بأنؾ قد تحولت إلى وضع ضماف الجودة ؛ إذا تـ تعطيل التفضيل‬

‫تمقائيا إلى وضع ضماف الجودة ؛ انقر فوؽ الزر ‪QA‬‬ ‫‪ ،‬فمف تقوـ بالتبديل‬ ‫ً‬ ‫‪ Mode‬الموجود عمى شريط األدوات لمتبديل إلى ‪ QA Mode‬؛ في ‪QA‬‬ ‫‪ ،Mode‬تظير طبقات الفصل فوؽ سحابة النقطة األولية في النافذة‬ ‫الرئيسية ‪ ،‬وينقسـ ‪ DSM‬إلى شبكات في نافذة ‪ Navigate.‬يمكنؾ إدخاؿ‬ ‫شبكة وضع ضماف الجودة ذات الصمة الموضحة في نافذة التنقل مف خالؿ‬ ‫النقر عمى زر تبديل وضع‬

‫أيضا‪.‬‬ ‫‪ QA‬عمى شريط األدوات‪ .‬يمكنؾ ً‬

‫‪- 220 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫استخدـ أيقونة‬

‫‪Reset Perspective View‬‬

‫‪Isometric View‬‬

‫و ‪Reset‬‬

‫عمى شريط األدوات لمتبديل بيف عرض المنظور‬

‫والعرض متساوي القياس لمبيانات‪ .‬توفر وجية نظر المنظور فيماً أفضل‬ ‫لممشيد ‪ ،‬خاصة في المشاىد الحضرية الكثيفة ؛توفر طريقة العرض متساوي‬ ‫تحديدا أسيل لحدود المقطع العرضي‪.‬‬ ‫القياس‬ ‫ً‬ ‫عرض المقطع العرضى‪:‬‬ ‫استخدـ عرض المقطع العرضي لفحص وتحرير سحابة النقطة ؛ في طريقة‬

‫العرض ىذه ‪ ،‬يمكنؾ تحديد نقاط متعددة لتغيير التصنيف ‪ ،‬وتحرير واضافة‬

‫أيضا مقطع عرضي أفقي ‪ ،‬وىو مفيد‬ ‫متجيي خطوط البناء والكيرباء‪ .‬يتوفر ً‬ ‫يدويا استأدم ألد‬ ‫لتصنيف منطقة كبيرة يحدىا بحدود مميزة ‪ ،‬مثل النير‬ ‫ً‬ ‫اإلجراءات التالية إلنشاء مقطع عرضي‪-:‬‬ ‫انقر فوؽ األداة‬

‫‪ Cross Section‬عمى شريط األدوات أو مف‬

‫‪ View‬ثـ ‪ Select Cross Section Line‬ثـ انقر في النافذة الرئيسية‬

‫لتعييف بداية المقطع العرضي ‪ ،‬ثـ انقر مرة أخرى لتعييف نياية المقطع‬ ‫العرضي‪.‬‬

‫‪- 221 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫يظير إطار يمثل منطقة المقطع العرضي في النافذة الرئيسية ‪ ،‬ويتـ فتح‬

‫نافذة المقطع العرضي عمى النحو التالي‪:‬‬

‫لفتح مقطع عرضي أفقي ‪ ،‬انقر فوؽ الزر‬

‫"عرض المقطع العرضي‬

‫العموي" عمى شريط األدوات‪ .‬يظير العرض العموي في نافذة المقطع‬ ‫العرضي‪.‬‬

‫‪- 222 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫عرض المقطع العرضي األفقي‪:‬‬ ‫ىناؾ مجموعة مف اإلعدادات التالية في نافذة المقطع العرضي في‬

‫‪ thickness‬سماكة إطار المقطع العرضي و ‪ Movment‬الحركة و‬

‫‪ position‬موضعو وزاويتو‪. Angle‬‬

‫‪ thickness‬السماكة‪ :‬يضبط سمؾ اإلطار بالسنتيمتر ويمكف التحكـ‬ ‫فى السمؾ بإدخاؿ اؿقيمة المطموبة في الحقل ‪ ،‬أو قـ بتبديل أزرار األسيـ‬ ‫لزيادة القيمة أو إنقاصيا‪.‬‬ ‫‪ Movment‬اللرمة‪ :‬تحدد القيمة في الحقل مقدار تحريؾ إطار المقطع‬ ‫العرضي بالسنتيمتر‪.‬‬ ‫‪ Angle‬الزاوية‪ :‬ضبط زاوية إطار المقطع العرضي في النافذة الرئيسية ‪.‬‬ ‫‪ Frame‬إظيار اإلطار‪ :‬بشكل افتراضي ‪ ،‬يكوف إطار المقطع العرضي‬

‫مر ًئيا في النافذة الرئيسية ؛إلخفائو ‪ ،‬قـ بتعطيل خانة االختيار ‪. close‬‬ ‫إلغالؽ إطار المقطع العرضي ‪ ،‬انقر فوؽ عالمة ‪ X‬في أعمى يميف مربع‬

‫الحوار‪.‬‬

‫‪- 223 -‬‬

‫الفصل اخلامس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪ENVI LIDAR 5.3‬‬

‫‪ENVI LiDAR 3D Viewer‬‬ ‫يوفر ‪ ENVI LiDAR‬التنقل ثالثي األبعاد مف خالؿ الضغط عمى أيقونة‬ ‫‪ENVI LiDAR 3D Viewer‬‬

‫؛انقر فوؽ الزر عمى شريط األدوات‬

‫لعرض عرض ثالثي األبعاد لمبيانات‪ .‬لعرض قائمة بعناصر التحكـ المتاحة‬

‫لػ ‪ ENVI LiDAR 3D Viewer‬في النافذة ‪.‬‬

‫‪- 224 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫الفصل السادس‬

‫معاجلة بيانات الليدار‬

‫بربنامج ‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪- 225 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫خصائص بيانات الليدار( ‪ (LAS‬بربنامج ‪ArcGIS‬‬ ‫لقد ازداد استخدام بيانات الميدار في السنوات األخيرة ‪ ،‬والسبب فى ذلك‬

‫يرجع إلى أن ىذه التكنولوجيا يمكن أن تتيج تقنيات تصويرية عالية الجودة‬

‫وبتكمفة أقل‪.‬‬

‫كان التقدم في أجيزة المسح بالميزر سريع وكان أحد اآلثار الجانبية‬

‫الرئيسية لمتحول إلى التكنولوجيا المستندة إلى‬

‫‪ lidar‬التحديات المرتبطة‬

‫بزيادة حجم البيانات وتوسيع قدرات معالجة البرامج الالزمة‪ .‬يوفر برنامج‬

‫‪ ArcGIS‬العديد من األدوات إلدارة بيانات ‪ lidar‬واستنباط نتائج مفيدة منيا‬ ‫لممساعدة في البحث العممي واتخاذ القرار‪.‬‬

‫تتوفر بيانات الميدار بتنسيق ‪ LAS‬اختصار لـ‬

‫‪LASer‬‬

‫؛قد يكون ىذا‬

‫مخصصا في المقام األول‬ ‫التنسيق سيل لممبتدئين‪ .‬كان ىذا التنسيق‬ ‫ً‬ ‫أيضا لميدار األرضي‬ ‫لمتطبيقات المحمولة جواً ‪ ،‬ولكنو أصبح يستخدم ً‬ ‫والمتنقل‪.‬‬

‫يتميز ىذا التنسيق إنو ثنائي وفعال ومدعوم عمى نطاق واسع يعمل برنامج‬

‫‪ ArcGIS‬مع ‪ lidar‬بتنسيق ‪ LAS‬من جميع األنواع المحمولة جواً ‪،‬‬ ‫واألرضي ‪.‬‬

‫عند العمل مع بيانات ‪ lidar‬في ‪ ، ArcGIS‬ىناك العديد من التكوينات‬ ‫اعتمادا عمى ما تفعمو‪ .‬تتطمب بعض‬ ‫المختمفة إلدارة بياناتك والعمل معيا ‪،‬‬ ‫ً‬ ‫االحتياجات تنسيقات بيانات محددة‪ .‬عمى سبيل المثال ‪ ،‬إذا كنت تقوم‬

‫بتحرير تصنيفات ممفات ‪ ، LAS‬فستستخدم مجموعة بيانات ‪ LAS‬؛ أو‬ ‫‪- 226 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫إجراء تحميل عمى مجموعات ضخمة من البيانات متعددة النقاط التي تحتاج‬ ‫إلى تقميميا ‪ ،‬فستستخدم مجموعة بيانات التضاريس ؛ أو إذا كنت تريد إدارة‬ ‫جميع بياناتك‪ ،‬فستستخدم مجموعة بيانات ‪.Dataset‬‬ ‫فيما يمى سوف نحاول‬

‫التوجيو الختيار التنسيق المناسب الحتياجاتك‬

‫مع فمثالً إلجراء تحميل في بيئة ثالثية األبعاد‬ ‫وإلظيار كيفية عمل كل منيما ً‬ ‫باستخدام إضافة ‪ ArcGIS 3D Analyst‬لتحميل بيانات ‪ lidar‬الخاصة بك‬

‫‪ ،‬ستقوم بإضافة ممفات ‪ LAS‬إلى مجموعة بيانات ‪ LAS‬أو تحويميا إلى‬ ‫فئات ميزة متعددة النقاط واضافتيا إلى مجموعة بيانات التضاريس‪ .‬كل من‬ ‫مجموعة بيانات ‪ LAS‬ومجموعة بيانات التضاريس تدعم القيود عمى‬ ‫السطح‪.‬‬

‫يتم تقديم مجموعة بيانات ‪ LAS‬كسطح النقاط ‪ ،‬في حين يتم تقديم مجموعة‬ ‫ف‬ ‫بيانات التضاريس كسطح مثمث‪ .‬توفر مجموعة بيانات التضاريس ترُقًقا‬ ‫لتوافر ( ‪ ،( z‬والذؼ يمكن استخدامو إلجراء تحميل عمى البيانات الرقيقة‬ ‫لمبيانات السطحية ‪.‬‬ ‫‪- 227 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫أيضا عمى الترخيص واإلضافات‬ ‫تعتمد األدوات وكيفية تحميل بيانات ‪ً lidar‬‬

‫التي لديك لـ ‪ ArcGIS.‬تسمح لك مجموعة بيانات ‪ LAS‬بإنشاء ممفات‬

‫‪ LAS‬وتحميميا باستخدام ‪ ArcGIS for Desktop Standard‬أو‬ ‫‪ Advanced.‬مع إضافة ممحق ‪ D Analyst 3‬يمكنك بناء وتحميل‬ ‫مجموعات بيانات التضاريس‪.‬‬ ‫إجراء تحليل النقطية (باستخدام ملحق ‪ ArcGIS Analyst‬المكاني أو‬ ‫األدوات النقطية) ‪:‬‬

‫عند استخدام بيانات ‪ lidar‬لتحميميا باستخدام أدوات تتطمب إدخال بيانات‬

‫نقطية ‪ ،‬يوصى باستخدام مجموعة بيانات ‪ Dataset‬بدالً من إنشاء‬

‫مجموعة بيانات نقطية‪ .‬تتطمب مجموعة البيانات النقطية كتابة مجموعة‬ ‫البيانات النقطية بأكمميا إلى القرص ‪ ،‬بينما تشير مجموعة البيانات‬

‫‪ Dataset‬إلى الممفات المصدر فقط (مثل مجموعة بيانات ‪ ، )LAS‬وبذلك‬

‫أيضا تعديل نوع‬ ‫تستيمك مساحة أقل بكثير وتكون أسرع في اإلنشاء‪ .‬يمكنك ً‬ ‫السطح في مجموعة بيانات ‪ Dataset‬؛ ومع ذلك ‪ ،‬يمكن تخزين مجموعة‬ ‫البيانات النقطية فقط باستخدام نوع سطح واحد ال يمكن تغييره‪ .‬ولذلك ‪ ،‬فإن‬

‫مجموعة بيانات ‪ Dataset‬ىي أكثر تنوعا‪.‬‬ ‫إلنشاء مجموعة بيانات ‪ Dataset‬من ممفات ‪ LAS‬يمكنك إضافتيا مباشرة‬

‫‪ ،‬أو إذا كنت بحاجة إلى تطبيق قيود ‪ ،‬يمكنك إنشاء مجموعة بيانات ‪LAS‬‬

‫أو مجموعة بيانات التضاريس واضافتيا إلى مجموعة بيانات ‪.Dataset‬‬

‫‪- 228 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫والجدير بالذكر أن إدارة مجموعات ‪ lidar‬متعددة في كثير من األحيان ‪ ،‬يتم‬ ‫استخدام بيانات ‪lidar‬‬

‫فقط عمى أساس كل مشروع ويمكن تخزينيا بطريقة‬

‫منظمة أو عشوائية ويوجد طريقة واحدة لفيرسة جميع مجموعات ‪lidar‬‬ ‫الخاصة بك وجعميا متاحة باستخدام مجموعة بيانات‬

‫‪Dataset‬؛ في‬

‫دائما مشاىدة آثار كل مجموعة ‪ ،‬وحتى‬ ‫مجموعة بيانات ‪ ، Dataset‬يمكنك ً‬ ‫مشاىدة السطح الناتج عنيا وفًقا لنوع السطح الذؼ تختاره‪ .‬باإلضافة إلى‬ ‫ذلك ‪ ،‬يمكنك االستعالم عن البيانات الموجودة في مجموعة بيانات‬ ‫‪ Dataset‬لتحديد مجموعات بيانات معينة قد ترغب في العمل بيا ‪ ،‬من‬ ‫خالل معمومات مثل الموقع والتاريخ ‪.‬إلنشاء سطح نقطي يحتوؼ عمى العديد‬ ‫من التنسيقات عندما تحتاج إلى إنشاء سطح نقطي يحتوؼ عمى مصادر‬ ‫بيانات متعددة ‪.‬‬ ‫يمكن أن تحتوؼ مجموعة بيانات ‪ Dataset‬عمى مجموعات بيانات نقطية‬ ‫متعددة وممفات ‪ LAS‬ومجموعات بيانات ‪ LAS‬وتضاريس‪ .‬سيتم إنشاء‬ ‫‪- 229 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫الصورة الموزونة باستخدام أؼ من األسطح لعرض مجموعة بيانات واحدة‬ ‫غير متجانسة‪.‬‬

‫يمكنك إضافة ممفات ‪ LAS‬مباشرة ‪ ،‬ولكن إذا كنت بحاجة إلى فرض قيود‬ ‫عمى السطح ‪ ،‬فستحتاج إلى إنشاء مجموعة بيانات ) ‪ (LAS‬أو مجموعة‬ ‫بيانات التضاريس ‪ ،‬ثم إضافة مجموعة البيانات إلى مجموعة بيانات‬ ‫‪ Dataset.‬لممشاركة كخدمة لمشاركة بيانات ‪ lidar‬باستخدام ‪ArcGIS‬‬ ‫‪ ،for Server‬يمكنك نشرىا كخدمة صور‪ .‬ىذا يعني أنو يجب عميك‬ ‫إضافة البيانات إلى مجموعة بيانات‬

‫‪ Dataset‬ونشر مجموعة بيانات‬

‫‪ Dataset‬كخدمة صور‪ .‬بدالً من ذلك ‪ ،‬يمكنك إنتاج مجموعة بيانات‬ ‫نقطية واحدة ونشرىا كخدمة صور‬

‫‪.‬‬

‫‪- 230 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫عند المشاركة كخدمة صور ‪ ،‬سيشاىد المستخدمون البيانات كصور ؛ ومع‬ ‫ذلك ‪ ،‬يمكن إعداد خدمة الصور لتوفير الوصول المباشر إلى الممفات‬ ‫المصدر باستخدام خيار التنزيل‬

‫وتنزيل ممفات ‪ LAS‬المصدر أو ممفات‬

‫البيانات النقطية ‪.‬‬

‫‪- 231 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫تحميل البيانات في نظم المعلومات الجغرافية‬ ‫بمجرد الوصول إلى البيانات وتنزيميا كممف نقطي أو ممف نقطي أو ممف‬

‫خط ‪ ،‬يتم عرضيا ومعالجتيا بشكل شائع في نظام ‪ GIS‬مع بيانات‬ ‫إضافية‪ .‬وىذا يبرز أىمية تحديد البيانات بتنسيق واسقاط ووحدة قياس وممف‬ ‫متوافق مع البيانات اإلضافية المستخدمة أو عمى األقل معرفة ىذه القيم‪.‬‬

‫يعد نظام ‪ ArcGIS‬من ‪ Esri‬أحد أكثر أنظمة نظم المعمومات الجغرافية‬ ‫بيئة قوية ومرنة لتراكب األسطح المستمدة من‬

‫استخداما‪ .‬يعد ‪ArcGIS‬‬ ‫ً‬ ‫الميدار مع طبقات بيانات ‪ GIS‬الشائعة األخرػ واجراء التحميل عمييما‪.‬‬

‫تتضمن حزم برامج ‪ GIS‬األخرػ التي تتعامل مع بيانات الميدار بشكل جيد‬ ‫‪Global Mapper‬و )‪ AutoCad Map (Land Survey‬باإلضافة إلى‬

‫ذلك ‪ ،‬العديد من البرامج الخاصة‪lidar‬‬

‫مثل الحزم متوفرة كبرنامج إضافي لـ ‪ ArcGIS‬أو ‪.ENVI LIDAR‬؛ فتوفر‬

‫ىذه الحزم ‪ ،‬مثل ‪ ، LAS tools‬خوارزميات متطورة وفعالة لمغاية في كثير‬

‫من األحيان لتحميل البيانات والتصدير الالحق لممنتجات إلى تنسيقات ‪GIS‬‬

‫عادة ستوفر الحزم الخاصة بالميدار قدرة أكبر عمى التعامل مع‬ ‫الشائعة و‬ ‫ً‬ ‫بيانات النقاط أكثر من الحزم الموجية إلى نظام ‪ GIS‬أو ‪.CAD‬‬ ‫‪ Lidar Data‬و‪: Arc GIS‬‬

‫تقميديا ىو األسيل أو‬ ‫لم يكن برنامج ‪ ArcGIS for Desktop‬من ‪Esri‬‬ ‫ً‬ ‫األقوػ‬ ‫نظاما الستخدامو مع بيانات نقطة ‪ lidar‬بسبب التعقيد وحجم النقاط‬ ‫ً‬

‫في مجموعات بيانات ‪ lidar‬النموذجية‪ .‬ومع ذلك ‪ ،‬فإن ىذا البرنامج ىو‬ ‫الحزمة الجغرافية المكانية التي يتم استخداميا عمى نطاق واسع داخل مجتمع‬

‫‪- 232 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫اإلدارة الساحمية ‪ ،‬لذلك تركز ‪ NOAA‬عمييا بدالً من الحزم األخرػ التي قد‬ ‫تكون أكثر خصوصية‪.‬‬

‫قدمت ‪ Esri‬مجموعات بيانات التضاريس التي توفر إمكانيات محدودة‬

‫لمعمل مع ممفات ‪ LAS.‬فى اإلصدارات القديمة لكن مع إصدار ‪ArcGIS‬‬

‫دعما أكثر قوة لسحب نقاط ‪ ، lidar‬مما يسمح‬ ‫‪10.1‬قدمت الشركة‬ ‫ً‬ ‫لممستخدمين بدمج بيانات ‪ LAS‬في ثالثة أنواع من‬ ‫‪terrain data sets, mosaic data sets, and LAS data‬‬ ‫‪sets‬‬

‫يشير النوع األخير إلى ممفات ‪ LAS‬الموجودة ويسمح لممستخدمين بعرض‬

‫السحب ذات النقاط واألسطح المثمثة بأبعاد ثنائية وثالثية األبعاد وتنفيذ‬ ‫مجموعة متنوعة من العمميات التحميمية وعرض النقاط المصفاة والمصنفة‬ ‫وتحرير النقاط إلخ ‪.‬‬

‫اعتبار دقيًقا حيث‬ ‫طا و ًا‬ ‫يتطمب العمل مع بيانات الميدار في ‪ ArcGIS‬تخطي ً‬ ‫يتم تمثيل بيانات بواسطة العديد من األشكال المختمفة (مثل النقاط والخطوط‬ ‫واألسطح) ويمكن تسميميا لممستخدمين في العديد من التنسيقات‪ .‬ومع ذلك ‪،‬‬

‫ال يدعم ‪ ArcGIS‬جميع التنسيقات ‪ ،‬لذلك يجب عمى المستخدمين فيم‬

‫التنسيقات المتوافقة مع إصدارىم ومستوػ الترخيص الخاص بيم‪ .‬عمى سبيل‬

‫شيوعا‬ ‫المثال ‪ ،‬تعد ممفات ‪ ASCII‬النصية أو ‪ LAS‬ىي التنسيقات األكثر‬ ‫ً‬

‫لمنقاط ‪ ،‬ولكن يمكن فقط لبعض اإلصدارات ( مثل ‪ArcGIS 10.1‬‬

‫واإلصدارات األحدث) قراءة ومعالجة ممفات ‪ LAS‬بكفاءة ‪ ،‬وستكون ىناك‬

‫حاجة إلى امتداد جية خارجية لقراءة إصدار ‪ LAZ‬المضغوط من جامعة‬

‫الدول العربية‪.‬‬

‫‪- 233 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫تتوفر البيانات النقطية (الشبكية) في بعض األحيان كـ ‪ ، Esri Grids‬ولكن‬

‫غالبا ما تكون تنسيقات شبكة ‪ ASCII‬أو التنسيقات الثنائية‬ ‫ليس باستمرار ؛ ً‬ ‫تحويال إلى‬ ‫(غير المسجمة الممكية) ىي األنواع الوحيدة المتاحة وقد تتطمب‬ ‫ً‬ ‫تنسيقات أخرػ قبل استخداميا‪ .‬من ناحية أخرػ ‪ ،‬فإن الخطوط الكنتورية‬

‫عادة كممف صور مدعوم من ‪.Esri‬‬ ‫تكون متاحة ً‬ ‫‪Contours‬‬

‫يمكن إنشاء ‪ Contours‬في ‪ ( ArcGIS‬باستخدام ‪ Spatial Analyst‬أو‬ ‫‪ )D Analyst3‬أو تنزيميا كمنتجات من مصادر عبر اإلنترنت ( عمى سبيل‬ ‫المثال ‪ )Digital Coast ،‬كتنسيقات (‪ shp‬أو ‪. ) dxf‬‬ ‫بغض النظر عن كيفية الحصول عمى المعالم ‪ ،‬عادة ما يكون السطح‬ ‫يمكن إنشاء السطح باستخدام العديد من المواصفات أو‬ ‫مطموبا إلنشائيا‪ .‬ف‬ ‫ً‬

‫التقنيات المختمفة ‪ ،‬والتي يمكن أن تؤثر عمى موقع الخطوط العريضة‬ ‫وىندستيا وشكميا‪.‬‬ ‫يمكن تحسين المظير من خالل "تبسيطو" أو تجانسو ‪“simplifying” or‬‬ ‫‪ smoothing‬في ‪ ArcGIS‬؛ ومع ذلك ‪ ،‬ىذا سوف يقمل من دقة مالمحو‬ ‫؛ ولتحسين المعالم بشكل كامل ‪ ،‬مع الحفاظ عمى نفس الدقة ‪ ،‬يمزم توفير‬ ‫معمومات إضافية‪.‬‬

‫‪- 234 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫وغالبا ما يتم جمع‬ ‫ىناك العديد من المعايير المختمفة لتصنيف دقة المعالم ‪،‬‬ ‫ً‬ ‫بيانات الغطاء لتمبية ىذه المعايير المحددة‪ .‬وفى الجدول التالى يوضح كيف‬

‫تقارن دقة الجذر التربيعي (‪ )RMSE‬لخطأ المربع (بالسمات) لبيانات الميدار‬ ‫بناء عمى فئات ومعايير مختمفة؛ بشكل عام يتم جمع معظم الميدار لتمبية أو‬ ‫ً‬ ‫تجاوز مواصفات الخطوط ثنائية القدم في معايير ‪ ASPRS‬من الفئة ‪ 1‬أو‬ ‫معايير دقة الخريطة الوطنية (‪.)NMAS‬‬ ‫‪Contour Intervals (CI) in Feet and Various Accuracy Standards in Centimeters‬‬

‫نقاط ‪: Points‬‬ ‫أيضا تنسيق بيانات ليدار األصمي‬ ‫التنسيق ‪ Vector‬اآلخر ىو النقاط ‪ ،‬وىو ً‬ ‫و تنسيق الممفين المشتركين لمنقاط ىما ‪ LAS‬و ‪ASCII‬؛ توجد مشكالت في‬ ‫الحجم والتنسيق عند استخدام نقاط في ‪ ArcGIS‬يمكن أن تعقد العممية‪ .‬إال‬ ‫أن اإلصدارات الجديدة تحتوػ عمى أدوات تساعد بشكل كبير في استخدام‬ ‫نقطة ‪.lidar‬‬

‫‪- 235 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫يمكن أن يحتوؼ ممف نقطة ليدار لمساحة صغيرة نسبياً من التحقيق عمى‬ ‫ما بين مميون إلى ‪ 2‬مميون نقطة ‪ ،‬والتي يمكن أن تبطئ الطمب بشكل كبير‬ ‫إذا كان ذلك في شكل ممف‪ .‬ليذا السبب ‪ ،‬من الميم إما استبعاد النقاط‬ ‫البعيدة من المشروع أو تحديد نوع النقاط التي تيتم بيا فقط (عمى سبيل‬ ‫ميتما بالطوبوغرافيا فقط ‪ ،‬يمكنك تصغير النقاط إلى‬ ‫المثال ‪ ،‬إذا كنت ً‬ ‫األرض المصنفة فقط )‪.‬‬ ‫عادة ما يكون لممفات ‪ ASCII‬نص محدد وتنسيق مفصول بفواصل كما في‬ ‫ً‬

‫ىذا المثال‪:‬‬

‫‪Longitude,Latitude,Elevation‬‬ ‫‪75.998765,36.463294,12.54‬‬ ‫‪75.998766,36.463293,12.36‬‬ ‫يتطلب فتح ملف نقطة ‪ ASCII‬في ‪ ArcGIS‬إلى ما يلي‪:‬‬ ‫التحويل إلى تنسيق نص محدد أو قاعدة بيانات أو تنسيق جدول بيانات‬‫مفصول بفواصل‪.‬‬ ‫ إضافة البيانات الجدولية (في ‪ File :ArcGIS‬ثم ‪ Add Data‬ثم‬‫‪Add XYData‬‬

‫‪- 236 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫وتحديد حقول ‪ x‬و ‪ y‬و ‪ z‬الصحيحة ونظام اإلحداثيات الصحيح‪.‬‬ ‫كما يمكن إنشاء ممف( ‪ csv‬أو ‪ ) dbf‬باستخدام برامج شائعة مثل‬ ‫‪ Microsoft Excel‬أو ‪ ،Access‬يعد ‪ Microsoft Access‬ىو األفضل‬ ‫‪ ،‬حيث يقتصر عمى حوالي ‪ 65000‬نقطة ‪.‬‬ ‫ممفات نقطة ‪ LAS‬ىي تنسيقات ثنائية يمكن قراءتيا بواسطة ‪( ArcGIS‬قبل‬ ‫اإلصدار ‪ )10.1‬ولكنيا تتطمب معالجة مسبقة باستخدام أدوات ‪ ArcGIS‬أو‬ ‫أداة خارجية‪ .‬تتوفر العديد من األدوات المساعدة المجانية لممساعدة في جمب‬ ‫بيانات ‪ LAS‬إلى‪ .‬أبسطىا قارغ ‪ LAS‬لـ‪( ArcGIS‬‬ ‫‪ ، (www.geocue.com/support/utilities.html‬والذؼ يسمح لـ‬ ‫باستخدام ىذه األداة المساعدة ‪ ،‬تظير‬ ‫محميا ؛ف‬ ‫‪ ArcGIS‬بقراءة ممفات ‪ً LAS‬‬ ‫ممفات ‪ LAS‬عند عرض ممفات البيانات في ‪ ArcCatalog‬أو عند إضافة‬

‫البيانات في ‪.ArcMap‬‬

‫‪- 237 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫يتم تحميل ‪ Lidar‬كطبقة أصمية (‪ )LAS‬باستخدام ‪ LAS Reader‬وكجدول ‪XYZ Dbase‬‬

‫ىناك خيار آخر ىو مربع أدوات معالجة ‪ LAStools LiDAR‬من‬ ‫(‪ )http://rapidlasso.com‬الذؼ يسمح باالستفادة من المجموعة الفعالة‬ ‫من أدوات ‪ LAStools‬من ‪ .ArcGIS‬حيث تتم إضافة مربع األدوات‬ ‫ببساطة إلى ‪ ، ArcToolbox‬وتتوفر أدوات معالجة مختمفة إلنشاء أشكال‬ ‫ثالثية األبعاد متعددة النقاط و ‪ ، DEM‬وأكثر من ذلك‪ .‬الحع أن ‪LAS‬‬ ‫‪ tools‬متاحة ألغراض التقييم ‪ ،‬لكن قيود الترخيص تنطبق عمى حاالت‬ ‫استخدام معينة ‪.‬‬ ‫توضح حقول جداول السمات لمممفات التي تم تحميميا بتنسيق ‪ dbf.‬ومع‬ ‫‪ LAS Reader‬االختالفات بين تقنيات استيراد البيانات إلى ‪.GIS‬‬

‫‪- 238 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪ Z‬معمومات السمة المستوردة من جدول ‪Dbase‬‬

‫معمومات سمة ‪ - LAS‬تتضمن االرتفاع والتصنيف والشدة ورقم اإلرجاع‬

‫يقوم ‪ LAS Reader‬وبرامج ‪ "LAStools "las2shp‬بتعيين نقاط إحداثيات‬ ‫ثالثية األبعاد (‪ )Point Z‬؛ولكنيا تتضمن حقل االرتفاع في جدول السمات‬ ‫الذؼ يمكن تحديده لتعريف ‪ symbology‬أو إنشاء سطح‪.‬‬ ‫يتم تحميل ‪ Lidar‬كطبقة أصمية (‪ )LAS‬باستخدام ‪ LAS Reader‬وكجدول‬ ‫‪XYZ Dbase‬‬

‫‪- 239 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫بمجرد إضافة النقاط ‪ ،‬يمكن استخداميا بشكل مستقل لترمز االرتفاع أو‬ ‫استخداميا لمزيد من التحميالت مع أحد امتدادات ‪ ArcGIS‬إلنشاء أسطح‬ ‫أو معالم ويمكن إنشاء ‪ DEM‬بسيولة ‪.‬‬ ‫األسطح‪:‬‬ ‫شيوعا ىو سطح ارتفاع (‪ grid‬أو ‪)raster‬؛ حيث‬ ‫أكثر منتجات الميدار‬ ‫ً‬

‫تبرز األسطح المطورة من بيانات ‪ Lidar‬القيمة الجوىرية لمبيانات ؛ الدقة‬

‫العالية عمى المساحات الكبيرة؛ وىي األساس ألشكال متعددة من المنتجات‬ ‫المشتقة‪.‬‬ ‫نموذج االرتفاع الرقمي (‪)DEM‬‬ ‫نموذج التضاريس الرقمية (‪)DTM‬‬ ‫نموذج سطح رقمي (‪.)DSM‬‬ ‫عادة ما‬ ‫عادة كوصف عام لسطح االرتفاع؛ و ً‬ ‫يستخدم المصطمح "‪ً "DEM‬‬

‫منتجا ييدف إلى تقديم أفضل‬ ‫منتجا مكشوًفا لألرض ‪ ،‬أو ً‬ ‫يكون "‪ً "DTM‬‬ ‫تمثيل لمتضاريس ‪ ،‬وقد يتضمن معمومات مساعدة لتمثيل السطح بشكل‬

‫تحديدا ويمكن أن يشمل‬ ‫مصطمحا أكثر‬ ‫أفضل‪ .‬كما يعد مصطمح "‪"DSM‬‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫سطحا عمى قمم‬ ‫سطحا ‪ ،‬سواء أكان ترًابا أو‬ ‫أؼ نوع من المنتجات يمثل‬ ‫ً‬ ‫ً‬

‫األشجار‪.‬‬

‫‪- 240 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫يتم تقديم أفضل تطبيقات االرتفاع عن طريق ‪ DEMs‬أو ‪ .DTMs‬كما ىو‬ ‫موضح سابًقا ‪ ،‬يتطمب ىذا إزالة النقاط التي تقع عمى ميزات غير التضاريس‬ ‫(مثل األشجار والسيارات والمنازل) ؛ و يتم التعامل مع ىذا النوع من‬ ‫العمميات ‪ ،‬في معظم األحيان ‪ ،‬باستخدام برامج خاصة ‪.‬‬ ‫حيث يمكن لـ ‪ ، ArcGIS‬مع ‪ Analyst 3D‬أو ‪، Spatial Analyst‬‬ ‫إقحام ‪ DEMs‬من بيانات النقطة ‪ ،‬ويمكن لـ ‪ ArcGIS‬بدون أؼ امتدادات‬ ‫قراءة وعرض العديد من تنسيقات ‪ DEM‬المختمفة التي تم إنشاؤىا باستخدام‬ ‫برنامج منفصل‪.‬‬ ‫كما سبق وأن ذكرنا أنو يمكن لـ ‪ ArcGIS‬التعامل مع العديد من التنسيقات‬ ‫الشبكية بما في ذلك ‪ (tif ( GeoTiffs‬و ‪ Esri Grids‬و ‪ERDAS‬‬ ‫‪. Imagine‬‬ ‫إذا تم التخطيط ألؼ نوع من التحميل ‪ ،‬فسيحتاج معظم المستخدمين إلى‬ ‫وجود محمل ثالثي األبعاد أو محمل مكاني‪ .‬ثم إنشاء مجموعة بيانات ‪TIN‬‬ ‫(شبكة غير منتظمة ثالثية) أوالً ثم تحويميا إلى شبكة (نقطية)‪ .‬تم أخذ‬ ‫البيانات من مجموعة بيانات نقاط تم تصنيفيا‪ .‬تم إنشاء ‪( DSM‬الشكل‪)45‬‬ ‫باستخدام جميع النقاط ‪ ،‬وتم إنشاء ‪( DTM‬الشكل‪ )46‬عن طريق اختيار‬ ‫التصنيف‪.‬‬

‫‪- 241 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪DTM‬‬

‫‪DSM‬‬

‫وقد يتضمن تحميل "التصور"”‪ visualization‬اإلضافي لمسطح في‬ ‫‪ ArcGIS‬باستخدام إما محمل ثالثي األبعاد أو محمل مكاني إنشاء صورة‬ ‫‪.hillshade‬‬ ‫تبرز ‪ Hillshading‬الجوانب األكثر دقة لمبيانات ويمكن أن تساعد في‬ ‫تسميط الضوء عمى الميزات األصغر وأيضاً العيوب أو جوانب تجميع‬ ‫البيانات وال تحتوؼ خطوط المسح التي تم إنشاؤىا في ‪ ArcGIS‬عمى قيم‬ ‫"االرتفاع" ؛ بل ىي مجرد صور باألبيض واألسود‪.‬‬

‫‪- 242 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪Hillshade‬‬

‫ومع ذلك ‪ ،‬يمكن جعل طبقات تظميل ‪ Hillshade‬شبو شفافة ويتم إدراجيا‬ ‫فوق بيانات االرتفاع إلنشاء "تراكب ‪ "DEM‬مركب باإلضافة إلى ذلك ‪،‬‬ ‫أيضا إنشاء صور مركبة عمى ‪ Hillshade‬عن طريق ادراج التقويم‬ ‫يمكن ً‬ ‫عمى شبكة االرتفاع ‪.‬‬

‫‪Hillshaded, Color-Ramped DEM‬‬

‫‪- 243 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪Hillshaded Image‬‬

‫أخير ‪ ،‬ىناك تحميل شائع لمسطح ىو إنشاء ‪ ،contours‬والذؼ يمكن أن‬ ‫ًا‬ ‫يمثل متوسط ارتفاع المياه أو متوسط مستوػ سطح البحر كما ُذكر سابًقا ‪،‬‬ ‫لن يكون لمخطوط الكنتورية الناتجة عن بيانات الميدار مظير سمس ‪ ،‬حتى‬ ‫لو كانت تستخدم األرض المجردة فقط ‪ ،‬حيث تحتوؼ البيانات عمى‬ ‫"ضوضاء" مثل وجود الكثير من النقاط المتباعدة مع قيم ارتفاع متباينة‪.‬‬ ‫يمكن إنشاء خطوط الكنتور باستخدام إما محمل ثالثي األبعاد أو محمل‬ ‫شائعا ‪،‬إال أنو تجدر اإلشارة إلى أن الكثير‬ ‫منتجا ً‬ ‫مكاني ؛ وعمى الرغم كونيا ً‬ ‫من البيانات يتم فقدانيا ‪.‬‬

‫‪- 244 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪Contours overlain on bare-earth surface‬‬

‫ىذه أمثمة لبعض تقنيات " ”‪ " visualization‬البسيطة التي يمكن أن تفيد‬ ‫معظم التطبيقات ؛ سوف يعتمد المزيد من التحميل إلى حد كبير عمى‬ ‫االستخدام المحدد أو تطبيق البيانات‪ .‬أصبح التصور ثالثي األبعاد أكثر‬ ‫جانبا أكثر سيولة إلى البيانات‪.‬‬ ‫ً‬ ‫شيوعا بشكل سريع ويضيف ً‬

‫‪- 245 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫إنشاء ‪ LAS Dataset‬و استكشاف بيانات الليدار بربنامج‪:Arc GIS‬‬ ‫لدينا ممف بيانات ليدار من نوع‬

‫‪ LAS‬لمنطقة ما والمطموب عمل بعض‬

‫التحميالت عميو فيتم أوالً عمل معالجات أولية ثم عمل المعالجات عمى النحو‬

‫التالى ‪:‬‬

‫‪-Create a LAS dataset‬‬

‫‪- Explore the properties of the LAS dataset‬‬ ‫‪Reclassify lidar points‬‬

‫‪-‬‬

‫‪- View the LAS dataset in 3D‬‬

‫‪- 246 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪- 1‬إنشاء ‪: LAS Dataset‬‬ ‫تتوفر بيانات الميدار بتنسيق ‪ LAS‬عبارة عن‬ ‫ يتم فتح برنامج ‪.ArcGIS‬‬‫ من نافذة ‪ Arc catalog‬وعمى الممف المراد إنشاء المشروع داخمو‬‫واختار ‪ New‬ثم ‪.LAS Dataset‬‬

‫يتم كتابة اسم الممف ثم الضغط (‪)D.C‬‬ ‫‪- 247 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫وبالضغط عمييا دبل كميك يظير لنا خصائص ‪ LAS‬؛‬

‫لحذف ملف ‪LAS‬‬

‫‪- 248 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫يتم إضافة الممف الذػ تم تحميمو والذػ يحتوػ عمى بيانات الميدار من‬

‫خالل ‪ Add files‬أو ‪ Add Folders‬فتظير النافذة الخاصة بإختيار‬ ‫مكان الممف ؛ فيتم اختيار الممف ثم الضغط عمى ‪.open‬‬

‫فتظير لدينا البيانات ولو ضغطنا عمى‬

‫نجد أن الممف لم يتم‬

‫حساب إحصائياتو فنضغط عمى ‪ force recalculate‬فتظير نافذة‬

‫المعالجة ؛‬

‫‪- 249 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫وبعدىا نجد تم حساب إحصائيات البيانات لتظير كما موضح بالنافذة‬ ‫التالية ‪:‬‬

‫وبنقل الممف عمى ‪ ARC map‬يظير الممف عمى النحو الموضح أدناه ؛‬ ‫‪- 250 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫لكن نالحع أنو الممف غير معرف مكانياً " فال بد من عمل إرجاع‬

‫جغرافى لو وذلك لضمان دقة البيانات " وإلضافة اإلرجاع الجغرافى يمكن‬ ‫تحميل ممف بإمتداد ( ‪ )PRJ‬فى نفس مسار البيانات ولنفس المنطقة ؛‬ ‫وإلضافة إحداثيات ىذا الممف فى برنامج (‬

‫‪ 10.3‬وما قبمو ال بد من تحميل أداة خارجية (‬

‫‪ )Arc GIS‬فى اإلصدار‬

‫‪Define LAS‬‬

‫‪ ) Projection‬لكن فى اإلصدارات األحدث فتتوفر ىذه األداة ‪.‬‬

‫طريقة أخرػ إلنشاء ‪ LAS dataset‬؛ من مجموعة أدوات ‪Arc tool box‬‬

‫المتوفرة داخل برنامج ‪Arc GIS‬‬

‫‪- 251 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪ - 1‬إضافة ملفات جديدة‬ ‫‪1‬‬

‫‪ - 2‬إلنشاء ملف ‪.LAS‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ - 3‬حساب إحصائيات‬ ‫الملف‪.‬‬

‫‪1‬‬

‫‪4‬‬

‫‪ - 4‬لحذف ملف ‪ LAS‬تم‬ ‫إدخاله‪.‬‬

‫‪1‬‬

‫‪-5‬‬

‫‪- 252 -‬‬

‫‪3‬‬ ‫‪1‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫يتم إدخال البيانات المطموبة ثم الضغط عمى ‪.ok‬‬ ‫بعد اإلنتياء من إنشاء ‪ LAS dataset‬؛ وبالنظر فى جدول المحتويات نجد‬ ‫‪ Data percentage‬وىى تشير إلى نسبة عرض نقاط البيانات من‬

‫إجمالى النقاط الموجودة وىنا تظير بنسبة ‪ %7‬ولموصول إلى نسبة عرض‬ ‫‪ %100‬نعمل ‪ zoom‬عمى البيانات حتى نصل إلييا ‪.‬‬

‫‪- 253 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫بعد عمل ‪Zoom‬‬

‫لمتغيير فى خصائص البيانات؛ من ‪ LAS‬الموجودة بجدول المحتويات ؛ ثم‬

‫الضغط كميك يمين واختيار ‪Properts‬‬

‫‪- 254 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪ : General‬لتغيير اإلسم ووضع مقياس محدد لعرض البيانات‪.‬‬

‫‪- 255 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪ :Source‬إمتداد البيانات ونوعيا ومصدرىا والتصنيفات الموجودة بيا‪.‬‬

‫‪- 256 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪3‬‬

‫‪ : Synthetic - 1‬نقاط تم إنشاؤىا خارج بيانات الميدار (مثال تم عمل رسم‬ ‫لنقاط معينة من خالل ‪.)Editing‬‬ ‫‪ : Key- point - 2‬تعتبر نقطة أساسية فى بيانات الميدار وال يمكن حجبيا‪.‬‬ ‫‪ :Overlap - 3‬مناطق التداخل فى خطوط الطيران‪.‬‬ ‫‪ :Withheld - 4‬يجب حجبيا حيث ال يجب إدراج النقطة فى المعالجة‬ ‫والتحميل‪.‬‬

‫‪- 257 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪ : Filter‬تشير إلى نبضات الميزر الموجودة داخل البيانات ؛ والمرشحات‬

‫األكثر شيوعاً ىى ‪ Ground , Non Ground‬؛ كما يوجد نوعان لمعالجة‬

‫" فمترة البيانات " ىى ‪Classification , Returns‬‬

‫حيث أن لكل نبضة ليزر‬ ‫عوائد متعددة فهنا فى‬ ‫المثال ‪ 4‬عوائد بوضع‬ ‫عالمة على ‪Retum1‬‬ ‫يكون رقم إرجاع ‪1‬‬ ‫وبوضع على ‪ 2‬يكون‬ ‫اإلرجاع ‪ 2‬وهكذا‪.‬‬

‫حيث يتم تصنيف بيانات الليدار‬ ‫إلى أصناف كاألرض ‪ ،‬الماء ؛‬ ‫فعند اختيار ‪ Ground‬يعنى‬ ‫بيانات الليدار التى تمثل نقاط‬ ‫أرضية‬

‫‪ : Display‬تتحكم فى عرض نقاط البيانات ؛ من خالل التحكم فى حجم‬ ‫النقطة عمى أساس عدد النقاط المستخدمة فى عممية التثميث وذلك من خالل‬

‫( ‪ ) Point limit‬ويكون البرنامج تمقائياً محددىا بـ ( ‪. )80000‬‬ ‫بيبنما يتم التحكم فى كثافة النقااط من خالل (‬

‫‪ )Point denesty‬حيث‬

‫يوجد م}شر عند تحريكو إلى اليمين نحصل عمى أعمى دقة سطحية وبتحريكو‬ ‫إلى اليسار نصل إلى سطح خشن ‪ ،‬وتحريك ىذا المؤشر مرة واحدة يتغير‬

‫عدد النقاط تمقائياً عمى العرض من ‪ 1‬إلى ‪. 10‬‬

‫‪- 258 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫مقياس الدقة‬ ‫كامأل‬

‫المؤشر أقصى اليمين‬

‫أقصى اليسار‬

‫‪- 259 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫لتغيير لون حدود‬ ‫الخط واألسماء‬

‫لعرض الدائم للمربعات‬ ‫التى تحتوى على بيانات‬ ‫‪LAS‬‬

‫عرض النسبة‬ ‫المئوية للبيانات‬ ‫فى جدول‬ ‫المحتويات‬

‫لعرض قيمة اإلرتفاع‬ ‫بإعتبارها ‪Maptips‬‬

‫إلضافة الشفافية إلى الطبقات‬ ‫العليا ورؤيتها أثناء عرض‬ ‫البيانات األساسية‬

‫رموز المقياس‬ ‫المرجعى‬

‫‪ : Symbology‬تستخدم لتمثيل البيانات وترميزىا والتحكم فى التدرج‬ ‫المونى ليا كما يظير فى النافذة التالية ‪:‬‬

‫‪- 260 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫للتحكم فى عرض البيانات ؛ فالبضغط‬ ‫على ‪ Add‬تظهر قائمة بالبيانات التى‬ ‫يتم عرضها على النحو التالى‬

‫‪- 261 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫فبإختيار ‪ Contour with the same Symbol‬يظير خطوط الكنتور‬ ‫عمى النحو التالى‬

‫وبإختيار ‪ Face elevation with graduated color ramp‬تظير‬ ‫تضاريس المنطقة وذلك عمى النحو التالى ‪:‬‬

‫‪- 262 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫نضغط عمى ‪Add‬‬ ‫فتظير النافذة التالية‬

‫‪- 263 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫يمكن التحكم فى التدرج المونى وبالضغط عمى ‪ OK‬تظير لنا تضاريس‬

‫المنطقة ‪.‬‬

‫شريط أدوات ‪ LAS‬؛ بالضغط كميك يمين اعمى الشاشة الستيراد شريط‬

‫أدوات ‪ LASDATASET‬؛ فيظير الشريط عمى النحو التالى ‪:‬‬

‫‪ :Pan Options‬حيث يسمح بالتحرك داخل البيانات بإتجاه محدد ومسافة‬ ‫محددة‪.‬‬

‫‪- 264 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪ : Profile Tool Options‬لمتحم فى الحد األقصى لعدد النقاط التى يتم‬ ‫عرضيا فى نافذة عرض ‪.2D‬‬

‫طرق عرض البيانات داخل برنامج ‪Arc MAP‬‬ ‫العرض على‬ ‫أساس اإلرتفاع‬ ‫العرض على‬ ‫أساس رمز‬ ‫التصنيف‬ ‫العرض على‬ ‫أساس إرجاع‬ ‫لنبضة الليدار‬

‫لتمثيل سطح البيانات ( خطوط الكنتور – نموذج ارتفاع – اتجاه االنحدار –‬

‫ميل السطح)‪.‬‬

‫‪- 265 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪ : Filters‬حيث تستخدم لفمترة ومعالجة البيانات وتم شرحيا سابقا‪.‬‬

‫تستخدم لمتحكم فى عرض البيانات وتحركيا داخل برنامج ‪.Arc‬‬ ‫‪ : LAS Dataset view‬لعرض البيانات عرض ثنائى‬

‫ينشط المؤشر عمى شكل ‪ +‬نضع نقطة بداية لمقطاع ومجرد وضع النقطة‬ ‫يظير طول الخط عمى الشاشة ؛ اضغط عمى مفتاح ‪ shift‬بموحة المفاتيح‬

‫لتعيين الخطوط وعمى مفتاح ‪ esc‬لإللغاء‪.‬‬

‫‪- 266 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪LAS Dataset 3D Viwe‬‬

‫حيث تسمح بعض البيانات عمى شكل ثالثى األبعاد مما يتيح الفرصة‬

‫لمتعرف عمى المنطقة ‪.‬‬

‫إنشاء مقاطع تضاريسية‪:‬‬ ‫‪- 1‬تحويل بيانات ‪ LAS‬إلى ‪ : TIN‬من أدوات ‪ ، ARC Toolbox‬من‬

‫مجموعة أدوات ‪conversion ، 3Danalysist‬؛ ‪LAS Data set to TIN‬‬

‫دبل كليك تظهر النافذة التالية‬ ‫‪- 267 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫ملف بيانات ‪LAS‬‬

‫لتقليل نقاط البيانات‬ ‫لتصبح أقل كثافة‬

‫طريقة تقليل البيانات إلى‬ ‫أقصى حد أو إلى أدنى حد‬

‫‪- 268 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫من شريط أدوات ‪3D Anlyst‬‬

‫يتم إختيار ‪TIN‬‬

‫ثم بعد ذلك رسم حدود القطاع من اآلداة‬ ‫الضغط عمى ‪profile graph‬‬

‫‪Interpolate line‬ثم‬

‫فيتم رسم القطاع عمى النحو‬

‫الموضح أدناه ‪.‬‬

‫كما يمكن إجراء باقى التحليالت على (‪ )TIN‬والمتوفرة بشريط أدوات‬

‫‪ " 3DAnalysis‬يمكن الرجوع إلى كتاب الرسم والتحليل ببرنامج ‪Arc‬‬

‫‪ GIS‬الجزء الثانى‪.‬‬

‫‪- 269 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫إنشاء نماذج اإلرتفاعات الرقمية من بيانات الليدار‪:‬‬ ‫تعتبر بيانات الميدار من األدوات اليامة جداً لمحصول عمى نموذج‬

‫اإلرتفاع الرقمى خاصة فى حالتى‬

‫‪ Ground‬والتى سبق وان تحدثنا‬

‫عنيا ؛ فينتج نموذج تضاريس رقمى من نوع (‬

‫‪ )DEM‬والذػ يبين‬

‫تضاريس المنطقة ‪ ،‬وكذلك من نوع العائد األول ‪ Afirst return‬لينتج‬

‫نموذج السطح الرقمى ( ‪ )DSM‬؛ ويركز عمى الجزء العموػ من المبانى‬ ‫واألشجار ‪.‬‬

‫فى حين أنو يمكن حساب نموذج ( ‪ )DHM‬وىو الفرق بين ( ‪ )DSM‬و‬

‫(‪ )DEM‬ليوضح المسافة بين األرض واعمى المبانى أو األشجار‪.‬‬ ‫خطوات انشاء نماذج اإلرتفاعات الرقمية من بيانات الليدار‪:‬‬ ‫أوالً ‪ :‬نموذج التضاريس الرقمى (‪:)DEM‬‬ ‫‪ -‬يتم فمترة البيانات واختيار ‪Ground‬‬

‫‪- 270 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫‪ -‬من أدوات‬

‫‪ ، ARC Toolbox‬من مجموعة أدوات‬

‫‪ conversion‬ثم ‪to Rater‬‬

‫ثم منها ‪LAS Dataset to Raster‬‬

‫‪- 271 -‬‬

‫‪tool‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫مكان حفظ الملف‬ ‫الجديد واالسم‬

‫اختيار ملف‬ ‫بيانات ‪LAS‬‬

‫القيمة التى يتم على أساسها‬ ‫انشاء النموذج ويوجد ثالثة‬ ‫خيارات‬ ‫‪ : Elvetion‬حيث يكون‬ ‫األساس بيانات اإلرتفاع‪.‬‬ ‫‪ : INTENSITY‬استخدام‬ ‫معلومات الكثافة‪.‬‬ ‫‪ : RGB‬نقاط المسح " البند"‬

‫لموصول إلى نموذج ارتفاعات عالى الدقة يتم تغيير حجم الخمية إلى ‪1‬‬

‫‪- 272 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫ثانياً نموذج السطح الرقمى ‪:DSM‬‬ ‫‪ -‬يتم فمترة البيانات واختيار ‪FIRST Retum‬‬

‫ثم إجراء نفس الخطوات السابقة‪.‬‬ ‫‪- 273 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫ثالثاً إنتاج نموذج إرتفاع ( ‪ : )DHM‬وهو يساوى‬ ‫(‪)DEM( - )DSM‬‬ ‫من مجموعة أدوات ‪ ARC Tool box‬نختار ادوات ‪3DAnylyst‬‬ ‫‪ Tools‬ومنها ‪ Raster Math‬ثم ‪.Minus‬‬

‫تظهر النافذة التالية‪:‬‬

‫‪- 274 -‬‬

‫الفصل السادس ‪ :‬معاجلة بيانات الليدار بربنامج‪Arc GIS 10.5‬‬

‫إدخال ‪DSM‬‬ ‫إدخال ‪DEM‬‬

‫وبالتالى يكون توفرت لدينا نماذج اإلرتفاع الرقمى والتى يمكن إجراء تحليل‬

‫طبوغرافى وهيدرولوجى عليها‪.‬‬

‫‪- 275 -‬‬

‫قائمة املراجع‬

‫قائمة املراجع‬

‫‪- 276 -‬‬

‫قائمة املراجع‬

‫املراجع‬

-Cavalli, M., Tarolli, P., Marchi, L., and Fontana, G.D., 2008. The effectiveness of airborne LiDAR data in the recognition of channel-bed morphology. CATENA, 73: 249–260. -Crosby, C.J., Arrowsmith, J.R., and Prentice, C.S., 2006. Application of LiDAR data to -constraining a late Pleistocene slip rate and vertical deformation of the Northern San Andreas Fault, Fort Ross to Mendocino, California: Collaborative research between Arizona State University and the U.S. Geological Survey. In: 3rd Annual

Northern -California Earthquake Hazards Workshop Abstract Volume, Menlo Park, CA, 18–19 January, 2006. -Dong, P., 2012. Editorial: Applications of light detection and ranging (LiDAR) in geosciences. -Dong, P., 2014. LiDAR data for characterizing linear and planar geomorphic markers in tectonic geomorphology. Journal of

Geophysics and Remote Sensing, 4: 136. doi: 10.4172/21690049.1000136. -E. Baltsavias ,2008. Introduction to Airborne LiDAR and Physical Principles of LiDAR Technology. - 277 -

‫قائمة املراجع‬ -Glenn, N.F., Streutker, D.R., Chadwick, D.J., Thackray, G.D., and Dorsch, S.J., 2006. Analysis of LiDAR-derived topographic information for characterizing and differentiating landslide morphology and activity. Geomorphology, 73: 131–148. -Journal of Geology and Geosciences, 1:e102, doi: 10.4172/jgg.1000e102. -Takashi Fujii,2005 Laser Remote Sensing. -Qihao Weng ,2018, LiDAR Remote Sensing and Applications Indiana State University Terre Haute, Indiana, U.S.A. - White,

S., C. Parrish, B. Calder, S. Pe’eri, and Y. Rzhanov.

2011. “LIDAR-Derived National Shoreline: Empirical and Stochastic Uncertainty Analyses.” Journal of Coastal Research. Special Issue 62.

- 278 -

LIDAR Techniques Information revolution DR

Rasha Saber Nofal 2019