نموذج التضرس المحلي: ما تخفيه الجبال عن الخريطة
طريقة تُزيل شكل التضاريس العام من نموذج الارتفاعات، فلا يبقى إلا ما يعلو أو ينخفض عن محيطه بأمتار قليلة: المصاطب والقطوع والردم والمجاري. طبّقناها على مكة المكرمة بنموذج ارتفاعات 2.5 م.
في المدن الجبلية مثل مكة يطغى فرق الارتفاع بين الجبل والوادي، وهو بمئات الأمتار، على التفاصيل الصغيرة التي تهم المخطط والمهندس، وهي بأمتار قليلة.
نموذج التضرس المحلي (Local Relief Model) يطرح من الارتفاعات سطحاً عاماً يمثل شكل التضاريس، فتظهر كل مصطبة وقطع وحافة بارتفاعها النسبي عن محيطها.
نفّذنا الخطوات السبع للمنهج في ArcGIS Pro على 137 كم² من مكة، في أقل من ثلاث دقائق لكل نافذة تنعيم.
لماذا لا يكفي التظليل التضاريسي؟
التظليل التضاريسي (Hillshade) أشهر طريقة لعرض التضاريس، لكنه يعتمد على جهة إضاءة وهمية: الحافة المواجهة للضوء تظهر، والموازية له تختفي. وفي مكة، حيث يتراوح الارتفاع داخل منطقة الدراسة بين 229 و869 م، يطغى تظليل الجبال الكبيرة على كل ما هو أصغر منها. أما التدرج اللوني لنموذج الارتفاعات، فكل لون فيه يغطي عشرات الأمتار، فلا تُرى المصطبة التي ترتفع مترين عن الطريق المجاور.
الفكرة في جملة
نسأل كل خلية: كم ترتفعين أو تنخفضين عمّا يُتوقع في مكانك لو كانت الأرض ملساء؟ الإجابة الموجبة (بالبني) تعني شكلاً محدّباً كالمصطبة أو الحافة أو الردم، والسالبة (بالأزرق) تعني شكلاً مقعّراً كالقطع أو المجرى أو الحفرة. وبهذا تصبح الجبال والأودية كلها على مستوى واحد، ويبقى التضرس المحلي وحده.
الخطوات السبع
المنهج وضعه Hesse عام 2010 لكشف الآثار في بيانات الليدار، ونشر David Novák عام 2014 أداة ArcGIS تطبقه. والأداة الأصلية مكتوبة لإصدارات ArcGIS 10.x، فأعدنا بناء خطواتها ببايثون في ArcGIS Pro:
- تنعيم نموذج الارتفاعات بمرشّح متوسط (Focal Statistics) داخل دائرة نصف قطرها 50 م.
- طرح النموذج المنعّم من الأصلي، فنحصل على نموذج الفرق (Difference Model).
- رسم خطوط الصفر في نموذج الفرق، وهي الحدود بين الأشكال المحدّبة والمقعّرة.
- استخلاص قيم الارتفاع من النموذج الأصلي على امتداد خطوط الصفر.
- تحويلها إلى نقاط.
- بناء سطح TIN من النقاط وتحويله إلى بيانات شبكية (راستر) باستيفاء خطي (Linear)، وهو سطح التضاريس العام (Purged DTM).
- طرح السطح العام من النموذج الأصلي، فنحصل على نموذج التضرس المحلي.
قد يبدو أن الخطوة الثانية تكفي، لكن التنعيم وحده يشوّه الحواف: عند قاعدة المنحدر يرفع المتوسط السطحَ فوق الأرض، وعند قمته يخفضه، فتظهر أشكال وهمية على طول كل منحدر. أما السطح العام المبني من ارتفاعات خطوط الصفر فيمثل الشكل العام للأرض دون تشوّه المنحدرات، ولهذا يعطي الطرح الأخير ارتفاعات نسبية يمكن قياسها بالمتر.
مقطع واحد يشرح الفكرة
على هذا المقطع يرتفع الطريق من 300 إلى أكثر من 470 م، ومع ذلك يتراوح التضرس المحلي بين 10 م تحته و10 م فوقه تقريباً. فالمنحنى البرتقالي يتبع الشكل العام للجبل، والمساحات الملوّنة تحته هي المصاطب والقطوع التي يتكون منها هذا المنحدر.
نافذة التنعيم تحدد ما تراه
نصف قطر التنعيم هو أهم إعداد في المنهج. فالنافذة الصغيرة (25 م) تُظهر الأشكال الدقيقة كحواف الطرق والجدران الاستنادية، والكبيرة (100 م) تُظهر المصاطب والكتل الواسعة، وتبقى فيها الأشكال الصغيرة لكنها تبدو باهتة بجانب قيم الكتل الكبيرة. ولهذا نختار النافذة بحسب حجم ما نبحث عنه، وقد نسلّم أكثر من نسخة لمنطقة واحدة.
أين يفيد في مشاريعنا؟
- الأعمال الترابية في المدن الجبلية: تحديد مواقع القطع والردم والمصاطب القائمة قبل تخطيط أعمال جديدة.
- المخططات على السفوح: قراءة تدرّج المنحدرات والمصاطب التي بُنيت عليها الأحياء، وحدود الأراضي المستوية فعلاً.
- التصريف السطحي: إبراز المجاري الصغيرة والقطوع التي توجّه الجريان، وهي مدخل لدراسات السيول.
- الآثار والتراث: المنهج صُمّم أصلاً لكشف المعالم الأثرية المدفونة أو الباهتة، كالأسوار والمدرجات الزراعية.
- الإخراج الكارتوغرافي: طبقة خلفية تُبرز شكل الأرض في الخرائط التخطيطية أوضح من التظليل وحده.
ما الذي تستلمه؟
| البند | التفاصيل |
|---|---|
| نموذج التضرس المحلي | بيانات شبكية (راستر) GeoTIFF بالأمتار، بنصف قطر تنعيم أو أكثر حسب الطلب |
| السطح العام | راستر GeoTIFF للسطح العام بعد إزالة الأشكال المحلية |
| نموذج الارتفاعات | 2.5 م، مع التظليل التضاريسي |
| الإخراج | ملف طبقة جاهز بالألوان المستخدمة هنا، وخرائط للطباعة عند الطلب |
| الأداة | سكربت ArcGIS Pro يطبّق الخطوات السبع على أي نموذج ارتفاعات لديك |
| نظام الإحداثيات | WGS 84 أو UTM حسب منطقة الدراسة |
كيف تطلبه؟
- ادخل صفحة المنتج في مكتبة البيانات على موقع GIS Solve.
- اختر منطقة الدراسة، أو ارفع حدود مشروعك.
- حدد نصف قطر التنعيم إن كنت تعرف حجم ما تبحث عنه، أو اتركه لنا لنقترح الأنسب.
للتواصل
نقدم نماذج الارتفاعات ومشتقاتها، من التضرس المحلي والانحدار (Slope) إلى الأعمال الترابية ودراسات السيول، للمدن الجبلية والمخططات على السفوح. إذا كان مشروعك في منطقة وعرة فلا تتردد في التواصل معنا.
