تذكرني !

 




شذرات

العودة   ملتقى شذرات > مكتبة شذرات الإلكترونية > بحوث ودراسات منوعة

بحوث ودراسات منوعة أوراق بحثية ودراسات علمية

اكتشاف التغير باستخدام البيانات الرقمية للأقمار الصناعية دراسة تطبيقية على مدينة مكة المكرمة وما ح

حمل الدراسة من المرفقات اكتشاف التغير باستخدام البيانات الرقمية للأقمار الصناعية دراسة تطبيقية على مدينة مكة المكرمة وما حولها د. سعد أبو راس الغامدي

إضافة رد
 
أدوات الموضوع
  #1  
قديم 12-17-2012, 02:41 PM
الصورة الرمزية Eng.Jordan
Eng.Jordan غير متواجد حالياً
إدارة الموقع
 
تاريخ التسجيل: Jan 2012
الدولة: الأردن
المشاركات: 20,445
افتراضي اكتشاف التغير باستخدام البيانات الرقمية للأقمار الصناعية دراسة تطبيقية على مدينة مكة المكرمة وما ح

حمل الدراسة من المرفقات

دراسة تطبيقية على مدينة مكة المكرمة وما حولها
د. سعد أبوراس الغامدي

الملخص
إن مراقبة واكتشاف التغير الذي يلحق بغطاءات واستعمالات الأراضي لعلى أهمية كبيرة في التخطيط. وبيانات الأقمار الصناعية تقدم وسيلة مثالية في متابعة ذلك التغير بصورة منتظمة. وهناك عددٌ من أساليب اكتشاف التغير باستخدام معلومات الأقمار الصناعية. من بينها أسلوب تحليل المركبات الرئيسة.
وقد هدفت هذه الدراسة إلى اختبار فاعلية تحليل المركبات الرئيسة في اكتشاف التغير الذي طرأ على مدينة مكة المكرمة وما حولها ، في الفترة ما بين 1992 و 1998م . بالإضافة إلى ذلك، فقد هدفت هذه الدراسة إلى تطوير واختبار طرقٍ متعددةٍ في معالجة المركبات الرئيسة لاكتشاف التغير.
وقد طبق أسلوب تحليل المركبات الرئيسة على بيانات القمر الصناعي الفرنسي SPOT HRV-XS وذلك بأسلوبين رئيسين ، اشتملا على أربع طرق هي: ( 1 ) العتبة ( 2 ) التصنيف المدمج ( 3 ) التصنيف المدمج الانتقائي ( 4 ) التصنيف المفرد الانتقائي.
وقد تبين من هذه الدراسة أن أسلوب تحليل المركبات الرئيسة يقدم نتائج مرضية في الكشف عن التغير كمّاً ونوعا. كما اتضح أيضاً أن طريقة العتبة هي الأكثر صحة ، والأسهل إجراءً من الطرق الأخرى المستخدمة في هذا البحث للكشف عن التغير. على أن حد العتبة الذي يحدد التغير من عدمه غير ثابت ، ويختلف وفقاً لقناعات وأهداف المستخدم. كذلك بينت هذه الدراسة أن تحليل المركبات الرئيسة مكن من الكشف عن التغير كمّاً ونوعاً في منطقة الدراسة. ومن دراسة نتائج طريقة العتبة أتضح أن حجم التغير في الإنشاءات والنبات خلال فترة ست سنوات قد بلغ حوالي عشرة ملايين مترٍ مربع. 58% من هذا التغير كان لنبات فُقد أو اكتسب . أما النسبة المتبقية فهي لإنشاءات مدنية مستحدثة. كما تبين أن التغير شمل معظم أنحاء مدينة مكة المكرمة ، وإن تركز معظمه في الإنشاءات العامة، خاصة في شمال المدينة ، أما التغير في النبات ، فقد كان معظم الفاقد في المزارع الممتدة على جانبي وادي عرنة، بينما تركز المكتسب في داخل المدينة وعلى الطرق الدائرية على هيئة حدائق وجزر نباتية.


Change Detection Using Digital Satellite Data
Case study: The Holly City of Makkah and its Surroundings

Dr. SaadAboRas Al-Gamdi

Abstract
Monitoring and detecting changes of land cover and land use are very important in planning. Satellite data is an ideal tool to monitor changes on a regular basis. There are numbers of methods developed for using satellite data to detect changes. Among these methods is the principal component analysis (PCA).
This study aimed to evaluate the potentials of PCA for detecting changes in the City of Makkah and the surrounding areas during 1992-1998, using SPOT HRV-XS data. Another aim was to develop and test several PCA’s procedures for detecting changes.
Two methods containing four different procedures were used to achieve the objectives of this study. The procedures are: (1) threshold (2) classification of all merged PCs (3) classification of selected merged PCs (4) classification of selected individual PCs.
The study concluded that threshold is the most accurate and the simplest for change detection. However, defining threshold is value is very critical and could be influenced by the user’s opinion. This study also found the magnitude of changes in the study area is about 10 square kilometers. 58% of these changes is related to vegetation loss or gain. The remaining percentage is for ground construction build up.




المقدمة
إن معظم التغيرات التي تلحق بالمدن السعودية تنصب على التحول في استعمالات الأراضي. وهذا التحول يتطلب تحديثاً متواتراً على خرائط استعمالات الأراضي للمدن. ولأن معلومات الأقمار الصناعية المتعلقة بدراسة موارد الأرض تضمن تحديث معلوماتنا عن سطح الأرض
بشكلٍ مستمر ، فإن هذه المعلومات بما تتضمنه من مميزات متعددة تعتبر الوسيلة الأكثر ملاءمة لاستكشاف التغيرات التي تطرأ على السطح
(
Mouat, et al., 1993). والتغير إما أن يكون مستحدّثاً مستجداً كتحول أراضٍ فضاء إلى إنشاءات سكنية أو تجارية مثلا، أو أن يكون متجدداً كالزيادة في مستوى الخضرة أو النمو أو الكثافة بالنسبة للنباتات ، أو في المناطق الخاضعة للتطوير إجمالا.
وقد عولج اكتشاف التغير change detection من خلال معلومات الأقمار الصناعية في عددٍ من الدراسات. إلا أن المشكلة تكمن في تعـــدد أساليب اكتشاف التغيرات ، مع عدم الإجماع على أسلوب بعينه (Macleod and Congalton, 1998). وترتكز أساليب اكتشـــاف التغيرات على ملاحظة ما يطرأ من اختلاف على انعكاس الطاقة الكهرومغناطيسية ، والذي يمكن ملاحظته عن طريق مراقبة التغيرات في القيم الضوئية brightness values ، أو كما تسمى غالباً القيم الرقمية digital numbers للمرئيات الفضائية الرقميــــة
digital satellite images. والتغيرات في القيم الرقمية لهدف ما إما أن تكون بالزيادة ، كتحول أجزاء من أراضٍ زراعيةٍ أو جبليةٍ إلى منشآتٍ خرسانية. أو بالنقصان ، كتحول أجزاء من أراضٍ فضاء إلى مواقف إسفلتية ، أو إلى مستنقعات مائية مثلا. والاختلاف في انعكاس الطاقة لأي هدفٍ ما بين تاريخين مختلفين يوظف في معرفة التحولات التي طرأت على الهدف ذاته ، من حيث نوع التغير وحجمه. وكل ذلك يكتسب أهمية كبيرة في التخطيط الحضري والإقليمي والبيئي بشكلٍ عام.
ودراسة التغير باستخدام معلومات الأقمار الصناعية يتم على مستويين ، المستوى الأول : هو اكتشاف التغير من عدمه فقط، وهنا تستخدم الملاحظة البصرية visual observation لمجموعة من المرئيات المختلفة التواريخ. وغالباً ما تعرض هذه المرئيات بجانب بعضها البعض على وسائل عرضٍ إلكترونية، أو تطبع على ورقٍ ، ثم تخضع للفحص والمقارنة لمعرفة ما إذا كان هناك تغير من المرئيات الأقدم إلى الأحدث. أما المستوى الثاني فهو : معرفة نوع التغير واحتساب مقداره. وفي هذه الحالة لابد من اتباع أساليب آلية متعددة للوصول إلى النتائج ، عوضاً عن الملاحظة البصرية، وذلك من خلال ما يسمى إجمالا بمعالجة المرئية الرقمية digital image processing.
ومن بـين الأساليب الآلية في اكتشـاف التغيرات من خلال معلومات الأقمار الصناعــية ما يعرف بتحليل المركبـــات الرئيــــسة principal components analysis . وتحليل المركبات الرئيسة هــي عملية رياضــية تعيد توزيع البيانات الأصلية على عدة محـــاور ، للتخلص من الارتباط القوي بين مجموعات البيانات ، وبالتالي التركيز على التباين variance. والمحاور المستجدة تتكون من محور رئيسي principal axis يعكس التباين المشترك بين المتغيرات ، بينما تهتم المحاور الثانوية بما لم يفسَّر في المحور الرئيسي (Show and Wheeler, 1985). وبذلك فإن هذا التحول transformation للبيانات الأصلية ينتج قيماً جديدة ذات دلالة تفسيرية أفضل . وتحليل المركبات الرئيسة يعد من الأساليب ذات القيمة والشائعة الاستخدام في معالجة معلومات الأقمار الصناعية (Jensen, et al., 1997). وذلك لضغط بيانات النطاقات الطيفية spectral bands ذات الارتباط القوي ، وبالتالي التخلص من التكرار، أو للتركيز على التباين الذي يبرز خصائص بعض الأهداف بشكل أفضل.
واستخدام تحليل المركبات الرئيسة في دراسة التغير السطحي يبدو قديماً نسبيا. ففي سنة 1980م أنجز بيرن وآخرون (Byrne, at el., 1980) دراسة لهم حول فاعلية استخدام تحليل المركبات الرئيسة في الكشف عن التغير الذي يطرأ على استعمالات الأرض. وبتتبع الباحث للدراسات المتاحة والمتعلقة باستخدام تحليل المركبات الرئيسة في مراقبة التغيرات، وجد أن هناك تبايناً بين هذه الدراسات في تقرير مدى فاعلية استخدام تحليل المركبات في الكشف عن التغير، إذ تراوحت درجة الصحةaccuracy level في الكشف عن التغيـر بواسطة تحليل المركبـات الرئيسة ما بين 94% إلى 53%
(Fung, 1992; Macleod and Congalton, 1998; Martin, 1989; Michener and Houhoulis, 1997). كما لوحظ على الدراسات السابقة أن معظمها قد ركز على تتبع التغير في البيئات الطبيعية الغنية بالنبات، بينما تعلق عددٌ قليلٌ منها بالتغير في النسيج الحضري. وربما يعود ذلك إلى ما ذكره جرين وزملاؤه Green, et al., 1994)) من أن رصد التغيرات في مناطق الغابات أسهل من المناطق الخالية من النبات. وحتى الدراسات التي تعرضت للتغير في المدن فإنها اختصت بدراسة مدنٍ تتصف بنمطية حديثة في المركبات العمرانية وغنىً في النبات ، لاسيما في الضواحي، كما هو الحال في دراسة فونغ لمدينة هونغ كونغ (Fung, 1992)، أو في دراسـة تشاربونيو وآخرين لمدينة مونتريـال الكنديـة (Charbonneau, at al., 1993) ، أو كما في دراسة جينسين ((Jensen, 1981 لإحدى ضواحي مدينة بولدر الأمريكية.
كذلك فإن معظم هذه الدراسات قد ركزت على استخدام مركبٍ واحدٍ في الكشف عن التغير بدلاً من تطوير أساليب أخرى لتوظيف المركبات الأخرى في الكشف عن التغير. ويستثنى من هذا دراسة متميزة لمكوني وهاك (Muchoney and Haack, 1994) حيث استخدما أسلوبين في تحليل المركبات لاكتشاف التغير في أوراق الغابات الناتج عن أمراض النبات. وكان الأسلوب الأول يتعلق بدمج جميع المركبات معاً ثم تصنيفها، أما الأسلوب الآخر فهو اختيار مركبٍ واحدٍ وفقاً للمتجهات والقيم الذاتية eigenvectors and eigenvalues ثم إخضاع ذلك المركب للتصنيف. وقد وجدا أن كلا الأسلوبين نافعان في الكشف عن التغير ، وإن حقق أسلوب المركب الوحيد المصنف درجة صحة بنسبة أفضل قليلا.
وهذه الدراسة تهدف إلى اختبار فاعلية تحليل المركبات الرئيسة في الكشف عن التغيرات التي طالت استعمالات الأراضي في مدينة مكة المكرمة و ضواحيها، وذلك من خلال تتبع ما استجد من إنشاءات Constructions ، وما أضيف أو تلاشى من نبات. كذلك تهدف هذه الدراسة أيضاً إلى تطبيق عدة طرق أو أساليب لمعالجة المركبات الرئيسة ، بغرض معرفة الطريقة الأكثر صحة لتمييز التغيرات.
وتكمن أهمية هذه الدراسة في أن هناك ضرورة للتحديث المستمر للمعلومات ، ومتابعة التغيرات في المدن السريعة النمو، كمدينة مكة المكرمة. فهذه المدينةشهدت نموّاً سريعاً ، خاصة في العقدين الأخيرين. فقد زاد عدد السكان بمقدار ثلاثة أضعاف عن عام 1403 هـ. وخلال هذه الفترة نمت الأحياء على أطراف مكة نموّاً كبيرا، خاصة في شمالها وجنوبها، بل وتكونت أحياء جديدة. وقد قدرت المساحة المعمورة في عام 1405هـ لمدينة مكة المكرمـة بحـوالي 48كم2 ( الصنيع ، 1415هـ )، أرتفعت هذه المساحة إلى حوالي 220 كم2 في عام 1418 ( أمانة العاصمة ، 1418هـ ).
كذلك فإن أهمية هذه الدراسة تكمن في اختبار أساليب جديدة حين تطبيق تحليل المركبات الرئيسة لاكتشاف التغيرات، خاصة في محيط بيئة جافة كمكة المكرمة. كذلك في كونها أول دراسة من نوعها ، وفق الأساليب المتبعة في هذه الدراسة ، يتم تطبيقها على إحدى المدن السعودية كنموذجٍ لتقويٍم سريعٍ للكشف عن التغير في فترة زمنية محددة، وهو ما يعتقد بأن البلديات وأجهزة التخطيط في المملكة العربية السعودية بحاجة إليه.
منهج الدراسة
تعتمد هذه الدراسة على استخدام تحليل المركبات الرئيسة في معالجة بيانات الأقمار الصناعية الرقمية، وذلك للكشف عن التغيرات في محيط مدينة مكة المكرمة. وقد انتهج الباحث عدداً من الطرق الآلية في معالجة البيانات الأصلية للأقمار الصناعية، وفي معالجة المركبات الرئيسة. وفي كل ذلك ، فإن الباحث قد قصر اهتمامه على مظهرين :
1.الإنشاءات المدنية ، وتحديداً المباني التي استحدثت أو تجددت أيّاً كان نوعهـا أو حجمها منـذ عـام 1992م ، في ظل ما تتيحه درجة الوضوح المكاني spatial resolution للبيانات المستخدمة في الدراسة.
2. النباتات التي استجـدت أو تلاشت منـذ عام 1992م ، أي الكسب أو الفقد النباتي. وتتصف منطقة الدراسة بقلة الأمطار وتذبذبها ، وعدم انتظام سقوطها وهطولها على هيئة زخات سريعـة فجائية ( أحمد ، 1412هـ ). ولأن النباتات الحولية الفقيرة المرتبطة بسقوط الأمطار هي ظاهرة وقتية، فإن الباحث قد ركز على النباتات الأكثر غنىً ، والتي يعتمد نموها في الغالب على المياه الجوفية. ومن أمثلة ذلك الأراضي الزراعية و الحدائق ، بالإضافة إلى التجمعات النباتية في المناطق التي تتصف بارتفاع رطوبة التربة ، خاصة في مصارف الأودية.
منطقة الدراسة:يبين الشكل رقم (1) حدود منطقة الدراسة، وهي تشتمل على المنطقة الحضرية المتصلة ومركزها الحرم المكي الشريف، بالإضافة إلى ضواحي المدينة المتعددة. وتبلغ مساحة منطقة الدراسة حوالي 930 كم2 . وتمتد منطقة الدراسة من وادي سرف في الشمال إلى منطقة العكاشية في الجنوب، ومن وادي عرنة وعرفة شرقاً إلى غربي مخطط الحمراء عند المدخل الغربي للمدينة.
البيانات المستخدمة في الدراسة:توفر للباحث بيانات اللاقط HRV-XS المحمول على القمر الصناعي سبوت SPOT. هذه البيانات ذات درجة وضوح مكاني قدره عشرون متراً، حيث رصدت الطاقة المنعكسة في ثلاثة نطاقات هي : النطاق الأول وامتداده 50. – 59. ميكرومتر. النطاق الثاني وامتداده 61. – 68. ميكرومتر. والنطاق الثالث يغطي الطول الموجي 79. – 89. ميكرومتر. والبيانات الأقدم لهذا اللاقط تعود إلى شهر فبراير من عام 1992م، أما البيانات الأحدث فتعود إلى شهر أبريل من عام 1998م (شكل2).
المعالجة الآلية الأولية للبيانات: عند استخدام مرئيتين مختلفتي التاريخ ، فإنه لابد من ضبط الأبعاد الهندسية لكليهما، وذلك بتسجيل إحداثيات إحداهما إلى الأخرى عن طريق ما يسمى بالتصحيح الهندسي geometric correction. وفي هذه الدراسة، اختيرت 80 نقطة تحكم من المرئية الأحدث وسجلت إحداثياتها إلى المرئية الأقدم بدرجة صحة بلغت 30% أو أقل من الخلية. ثم اقتطع من كل مرئية مصححةٍ نافذةٌ تطابق الأخرى في إحداثياتها تشتمل على منطقة الدراسة فقط. ونظراً للاختلاف الزمني بين المرئيتين، فإن الباحث وجد أنه من المستحسن إجراء نوع من التصحيح الراديومتري. وذلك لأن الاختلافات الزمنية للخصائص الجوية، وكذلك أوضاع القمر نفسه تؤدي إلى تغيير في الطاقة المستقبلة بواسطة أجهزة الاستشعار
(
Hoofer and Lee, 1990). وباستخدام نظام الصفوف والأعمدة، فقد عينت 100 خلية لها نفسها الإحداثيات على كلا المرئيتين وذلك لمقارنة القيم الرقمية بين المرئيتين لمعرفة مقدار تأثير العوامل المشار إليها آنفا. وقد روعي في اختيار هذه الخلايا أنها لمواقع لم يحدث لها أي تغيير أو تبدل على الأرض في الفترة ما بين التاريخين. كذلك أخذ في الاعتبار أن تمثل هذه الخلايا تبايناً في السطوع، من انعكاسات عالية ( مثل خزان مياه المعيصم أو الحرم المكي الشريف) إلى انعكاسات منخفضة كما هو الحال في مناطق الظلال. ومن تسجيل القيم الرقمية لهذه الخلايا في جميع النطاقات لكلا المرئيتين، تم إيجاد متوسط الفرق the mean difference في الانعكاسات المسجلة بين كل نطاقين متماثلين لكلا المرئيتين. ثم باستخدام طرح متوسط الفـرق صححت مرئية 1998م إلى مرئية 1992م . وأخيراً دمجت النطاقات الستة لكلا المرئيتين تمهيداً لاستخدام أسلوب تحليل المركبات الرئيسة.




المصدر: ملتقى شذرات


h;jaht hgjydv fhsjo]hl hgfdhkhj hgvrldm ggHrlhv hgwkhudm ]vhsm j'fdrdm ugn l]dkm l;m hgl;vlm ,lh p

الملفات المرفقة
نوع الملف: doc اكتشاف التغير باستخدام البيانات الرقمية للأقمار الصناعية.doc‏ (122.5 كيلوبايت, المشاهدات 16)
__________________
رد مع اقتباس
إضافة رد
إضافة رد

العلامات المرجعية

« الفدرالية ومستقبل العراق | دور العامل الطبغرافي في تشكيل وتوجيه أنماط التنمية الحضرية في مدينة السلط - الأردن »

يتصفح الموضوع حالياً : 1 (0 عضو و 1 ضيف)
 
أدوات الموضوع

ضوابط المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا يمكنك اضافة مرفقات
لا يمكنك تعديل مشاركاتك

BB code متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

ضوابط المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا يمكنك اضافة مرفقات
لا يمكنك تعديل مشاركاتك

BB code متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة


المواضيع المتشابهه
الموضوع كاتب الموضوع المنتدى مشاركات آخر مشاركة
دور العلاقات العامة فى القطاع الدبلوماسى: دراسة تطبيقية على مكاتب السفارات العربية والأجنبية Eng.Jordan بحوث ودراسات منوعة 0 11-03-2013 09:01 PM
تقييم كفاءة الأداء المؤسسي للهيئات العامة لأسواق المال مع دراسة تطبيقية على هيئة السوق المالية السعودية Eng.Jordan بحوث الإدارة والإقتصاد 2 03-05-2013 02:53 PM
الرضا الوظيفي وعلاقته بالانتاجية: دراسة تطبيقية لموظفي جمارك الرياض Eng.Jordan بحوث الإدارة والإقتصاد 1 12-08-2012 11:11 PM
صور مدينة مكة المكرمة قديماً تراتيل التاريخ الإسلامي 1 04-13-2012 12:17 AM
تقرير مصور لقناة cnn صور للأقمار الصناعية توضح حجم الدمار في حمص تراتيل أخبار عربية وعالمية 0 02-10-2012 10:49 PM

 

 

 
 

 

 
     
 

  sitemap  forummap

 


جميع الأوقات بتوقيت GMT +3. الساعة الآن 04:00 AM.

الاستايل الأصلي من تصميم استضافة لمسات


Powered by vBulletin® Version 3.8.7
Copyright ©2000 - 2017, Jelsoft Enterprises Ltd.
Adsense Management by Losha
جميع المواضيع والمشاركات المطروحة تعبر عن وجهة نظر كاتبها ولا تعبر بالضرورة عن رأي إدارة الموقع
جميع الحقوق محفوظة لـ موقع شذرات
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68