اخبار ، مقالات و تحقیقات گروهی را دنبال کنید.
آموزش تهیه نقشه ارتفاع ساختمان ها با تصاویر ماهواره ای
تأثیر فعالیت های انسانی بر زمین و خصوصا در مناطق شهری باعث شده است تا تغییرات محیطی در بسیاری از مناطق رخ دهد. در نتیجه، پدیده های محیطی با دگرگونی روبه رو شده است. جمعیت شهرها به صورت روز افزون در حال افزایش است. در حال حاضر، سه چهارم جمعیت ایران در شهرها زندگی می کنند و انتظار می رود…
تأثیر فعالیت های انسانی بر زمین و خصوصا در مناطق شهری باعث شده است تا تغییرات محیطی در بسیاری از مناطق رخ دهد. در نتیجه، پدیده های محیطی با دگرگونی روبه رو شده است. جمعیت شهرها به صورت روز افزون در حال افزایش است. در حال حاضر، سه چهارم جمعیت ایران در شهرها زندگی می کنند و انتظار می رود که روند مهاجرت به شهرها بدون وقفه ادامه یابد. در حالی که شهرها فقط بخش کوچکی از سطح پوشش زمین را تشکیل می دهند، تأثیر آنها بسیار گسترده است.
به عنوان مثال، شهرها حدود 80٪ کل انرژی را مصرف می کنند و 75٪ انتشار کربن نیز مربوط به محیط های شهری است. از این رو درک فرایندهای مربوط به مناطق شهری و تاثیرات محیطی آن اهمیت دارد. اطلاع از ارتفاع ساختمان ها و ساختار مکانی آنها از جمله ویژگی های مهم در آنالیز محیط شهری است. بنابراین ساختار عمودی شهرها به عنوان یک پارامتر اصلی برای سیستم سازی شهری در ساختار چند بعدی شناخته شده است.
دولت ها، شهرداری ها و شرکت های محلی نیاز دارند تا مولفه های مختلف محیطی را در مناطق شهری ارزیابی کنند و برای کاهش اثر پدیده های مضر اقدام کنند. مولفه های مختلفی با ارتفاع ساختمان ها دارای رابطه هستند. به عنوان مثال، حجم سه بعدی ساختمان که شامل اطلاعات ارتفاع است شاخص مهمی برای تخمین مصرف انرژی است. همچنین اطلاعات ارتفاع محیط شهری در انتشار گازهای گلخانه ای، سطح رفاه انسان، اثرات جزیره حرارتی شهری و توزیع جمعیت موثر است. بحث توزیع جمعیت از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا دانش در مورد توزیع و تمرکز جمعیت می تواند به درک بهتر خطر شیوع بیماری های عفونی کمک کند.
با وجود اینکه، مناطق شهری و خصوصیات عمودی آنها دارای تاثیرات متنوع و گستردهای بر محیط زیست هستند، هنوز اطلاعات مناسبی با وضوح مکانی بالا در دسترس قرار ندارد. اطلاعات نقشه شهرها به صورت دوبعدی توسط منابع مختلفی تولید شده است (از جمله نقشه تولیدی پوشش اراضی 13 کلاسه ایران با رزولوشن 10 متر)، اما هیچ کدام حاوی اطلاعات سه بعدی از قبیل ارتفاع ساختمان ها نیستند.
توضیحات آموزش
استفاده از تصاویر سنجنده های رایگان موجود در سطح جهان برای پردازش داده ها و تخمین ارتفاع ساختمان در مقیاس بزرگ و با وضوح مناسب ضروری است. در میان صدها ماهواره سنجش از دور، تنها تعداد کمی از سامانه ها این الزامات را برآورده می کنند. برنامه اروپایی کوپرنیکوس شامل ماهواره های سنتینل-1 و سنتینل-2 دارای پتانسیل بالایی برای تولید نقشه ارتفاع ساختمان هستند.
ماهواره راداری سنتینل-1 (SAR) در تمام شرایط جوی، و ساعات شبانه روز قادر است داده هایی با رزولوشن مکانی 10 متر فراهم کند. استفاده از داده سنتینل-1 برای تخمین اطلاعات سه بعدی شهرها هنگام تولید نقشه ارتفاع ساختمان ها میتواند مفید باشد. یعنی هر پیکسل میتواند نشان دهنده یک ارتفاع متوسط از ارتفاع ساختمان و سطوح اطراف باشد. این واقعیت به این نکته اشاره دارد که به طور کلی اندازه سیگنال سنتینل-1 با ارتفاع ساختمان دارای همبستگی مثبت است.
رابطه بین سیگنال بازگشتی راداری و ارتفاع ساختمان، یک موضوع شناخته شده است. هدف ما کاهش اثر جهت ساختمان با استفاده از قطبش های مختلف تصویر برداری راداری در هر دو مدار راداری صعودی و نزولی است. سایر اثرات هندسی مانند طرح ها و سازه های شهری میتواند باعث double-bouncing شوند و همچنین اثرات overlay نیز می تواند با افزایش تراکم ساختمان بر داده های راداری اثر بگذارد. در حالی که چنین اثرات هندسی تقریباً در داده های نوری به نظر نمی رسد و بر خلاف داده های رادار، تصاویر نوری نیز تحت تأثیر ساختارهای سطحی قرار نمی گیرند. همچنین پوشش های متراکم درختی می تواند بر پیش بینی ارتفاع ساختمان با داده های راداری تأثیر منفی بگذارد.
از سوی دیگر، تصاویر نوری سنجش از دور با وضوح متوسط برای استخراج اطلاعات ارتفاع سه بعدی ساختمان کافی نیست. بنابراین، به نظر می رسد افزودن اطلاعات از تصاویر نوری به تصاویر راداری این امکان را فراهم می کند که اطلاعات مبهم در سیگنال راداری را تکمیل کند و ارتباط سیگنال با ارتفاع ساختمان را بهبود بخشد. ماموریت ماهواره سنتینل-2 مشاهدات نوری چند طیفی در 13 طول موج با رزولوشن مکانی 10 تا 60 را فراهم می کند.
بنابراین، تلفیق داده های چند زمانی راداری و چند طیفی می توانند به خوبی مکمل باشند. در این پژوهش، هدف ما ایجاد یک روش برای تخمین ارتفاع ساختمان از تصاویر رایگان ماهواره ای با استفاده از روش های یادگیری ماشین است. ما یک نقشه ارتفاع ساختمان برای با رزولوشن مکانی 10 متر تولید کردیم.
برای این منظور، ما از سری های زمانی ماهواره های راداری سنتینل-1 و چند طیفی سنتینل-2 استفاده می کنیم و از داده های آموزش و تست بسیار دقیق از مناطق مورد مطالعه استفاده میکنیم. در نتیجه، نقشه ارتفاع ساختمان در شهرهای ایران را تولید شد.
به طور کلی، نتایج حاصل از مدل ما نشان دهنده یک همبستگی مثبت بین ارتفاع ساختمان در نقشه پیشنهادی و مراجع بررسی زمینی است.
اپلیکیشن گوگل ارث انجین (GEE App) از طریق لینک زیر قابل دسترسی است.
https://temporary.users.earthengine.app/view/height2iran
در شکل های زیر به ترتیب، نقشه ارتفاع ساختمان ها در بابل، تهران، اصفهان و تبریز نشان داده شده است.
آموزش مرتبط زیر را نیز ببینید:
22 دیدگاه. ارسال دیدگاه جدید
سلام
بسیار کار ارزنده ای هس
آیا مقدوره نقشه ها را دانلود کرد
سلام . خواهش میکنم
در حال حاضر خیر.. ان شالله پس از چاپ مقاله، نقشه ها هم منتشر میشوند
خیلی خوب
با سلام و عرض ادب و احترام خدمت جناب مهندس عزیز ضمن سپاس از ارائه مطلب بی نظیرتان چطور میشود به کد اون دسترسی داشت و فایل رو ذخیره کرد؟
سلام
دسترسی به فایل های رستری ارتفاع ساختمان ها فعلا مقدور نیست. ان شالله پس از چاپ مقاله، فایل های مربوطه نیز منتشر میشوند.
با سلام، آیا این روش برای بدست آوردن ارتفاع گیاهان بالای 1 متر هم وجود دارد؟
سلام
آیا برای مسئله مورد نظر شما (ارتفاع گیاهان بالای 1 متر) گراند تروث با رزولوشن مناسب وجود دارد؟
با رزولویشن پیکسل 10 متر وجود دارد البته هلی شات هم موجو است که یک تصویر مناسب میگیرد با تصویر 4k و همچنین یک پهپاد eBee SQ هم هست که پیکسل کمتر از 30 سانتی متر هم در اختیار میده، آیا مدنظر شما این است؟
خیر، منظور این نبود. البته داده ورودی و ویژگی های آن اهمیت دارد و به نظر میرسد که فقط داده های نوری دارید؟
اما منظور از ground truth این است که آیا مقدار واقعی ارتفاع گیاهان را هم به صورت نقشه در اختیار دارید؟
مساحت منطقه مورد بررسی چقدر است؟
ارتفاع گیاهان به صورت واقعی موجود است امام بصورت عددی و نقشه ای نیست. مساحت بررسی شده تقریباً 7000 هکتار
یعنی چه به صورت واقعی؟! اگر به صورت عدد و نقشه نیست پس به چه شکلی موجود است؟
به صورت عددی موجود است، مثلا موقعیت یک ایستگاه ارتفاع برابر : مثلاً 210 سانتی متر موقعیت بعدی با ارتفاع 160 سانتی متر و به همین ترتیب که حدود 1000 ایستگاه موجود است با عدد و موقعیت
برای شبکه عمیق نیاز دارید که
1- تعداد زیادی نمونه داشته باشید
2- نمونه ها را به صورت نقشه در اختیار داشته باشید
که هیچ کدام برای مسئله شما صدق نمیکند
از طرفی روش شما و داده های ورودی باید بسیار دقیق باشد. چون در همین مثالی که زدید ارتفاع گیاهان مثلا 50 سانتی متر اختلاف دارند و نمیتوانید از روشی استفاده کنید که 1-2 متر خطا داشته باشد!
نیاز به داده های ورودی دقیق تری دارید، مثلا داده ورودی لیدار با نقشه واقعی از منطقه.
موفق باشید
با سلام
آیا امکانش هست که اموزش تهیه ی چنین نقشه ای رو هم تهیه بفرمایین؟ مثلا شاید ما بخواهیم برای کارمان نقشه ای با دامنه ارتفاعی متفاوت تری داشته باشیم یا اینکه برای کل ایران ،حتی جاهایی که شما انجام ندادین داشته باشیم و.. اموزش کامل این محصول به چه صورتیه؟
سلام
جزییات روش پیشنهادی پس از انتشار مقاله منتشر خواهد شد.
موفق باشید
سلام و عرض ادب.هنوز زمان بارگزاری آموزش محاسبه ارتفاع ساختمان ها در سایت مشخص نیست.
سلام
خیر، فرایند چاپ مقالات بسیار زمان بر است و تخمینی وجود ندارد!
اما یک محصول کلی برای استفاده از مدل های یادگیری عمیق در تصاویر سنجش از دور در حال تولید است که ان شالله به زودی عرضه میشود.
موفق باشید
سلام دکتر روی آپ مورد نظر میریم فقط تصویر ماهواره ای نشان می دهد …و رنگ بندی ارتفاعی ندارد
سلام
نسخه اپ تغییر کرده و از منوی سمت چپ شهر مورد نظر را انتخاب کنید تا برای شما نمایش داده شود.
موفق باشید
درود و خسته نباشید به آقای دکتر کاکوئی و تیم:
کار ارزشمندی در حوزه شهری است و بارها شده اطلاعات مربوط به تعداد طبقات ساختمانی در اختیار پژوهشگران قرار نگرفته.
با تشکر. AM
باسلام و درود
خسته نباشید
هنوز اموزش منتشر نشده.دلیلش منتشر نشدن مقاله هست؟
سلام
یکی از مقالات مرتبط با این کار اخیرا چاپ شده است و میتوانید از لینک زیر به آن دسترسی داشته باشید
Spatial-Temporal analysis of urban environmental variables using building height features
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212095523003309
https://authors.elsevier.com/c/1i2XX7s~EVsvkj
فعلا برنامه ای برای تولید آموزش های بیشتر وجود ندارد.
موفق باشید