ارزيابي دقّت مدل‌هاي رقومي ارتفاع (DEMs) و الگوريتم هاي GIS در تحليل هاي مورفومتري رودخانه‌اي (نمونه ي مورد مطالعه: حوضه ي آبريز رباط قره بيل در خراسان شمالي)

Assessing the Quality and Accuracy of Drainage Morphometric Analyses of Drainage Networks Extractedfrom Digital Elevation Models: A Case Study on Robate Gharebil Catchment in Northern Khorasan

اين تحقيق به ارزيابي كيفيت و دقّت DEMهاي نوع ASTER والگوريتم هاي رايانه اي نرم افزار ArcGIS در تحليل‌هاي مورفومتري رودخانه‌اي مي پردازد. براي آزمون DEM و همچنين الگوريتم هاي مذكور، ابتدا نقشه ي شبكه-ي زه‌كشي منطقه ي مورد مطالعه از طريق عكس‌هاي هوايي و تصاوير ماهواره‌اي استخراج و به عنوان نقشه ي پايه يا زمين واقعي مورد استفاده قرار گرفت. سپس به كمك ابزار هيدرولوژي در نرم‌افزار ArcGIS، شبكه ي زه‌كشي رسترسي منطقه در دامنه‌هاي سلولي 500 تا 25 سلول براي كل حوضه ي‌ آبريز و سپس واحدهاي ژيومورفولوژي مختلف استخراج و خصوصيات هيدروگرافي حوضه بر مبناي نقشه‌هاي به دست آمده مقايسه شدند. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد كه هم DEM ها و هم الگوريتم هاي رايانه اي در تحليل‌هاي هيدرولوژي داراي نقايص اساسي اند. بدين‌معنا كه نتايج مربوط به مورفومتري آبراهه‌ها گرچه در تحليل‌هاي رسترسي براي كل حوضه ي آبريز تشابه نسبتاً خوبي را با لايه ي مستخرج از عكس‌ها و تصاوير ماهواره‌اي ارايه مي‌نمايد، اما در تحليل‌هاي برداري كه لازمه ي برخي تحليل‌هاي مورفومتري است، نتايج به دست آمده با خطاهاي بسيار بزرگي روبرو مي شود. الگوريتم هاي رايانه-اي استخراج آبراهه از DEM ها در مناطق كم‌شيب براي تجزيه و تحليل‌هاي طول رود ناتوان و در مناطق پرشيب با خطاهايي همراه است. بهترين آستانه ي سلولي در استخراج شبكه ي زه كشي براي DEMهاي 30 متري در مناطق كوهستاني 25، در مناطق دشت سر ناهموار 50 تا 100 ، در دشت سر هموار و مخروط افكنه‌ها 100 تا 250 و در دشت تراكمي 500 سلول به دست آمده است.

This paper aims to assess the quality and accuracy ASTER DEMs and the ArcGIS alogorthms used for hydrologic analyses. To this end, first the plan of drainage networks in the region was extracted from aerial photographs and high resolution satellite images and was set as the real ground. In the next step, using the hydrology tool in ArcGIS software, raster networks of the region for the whole catchment area were determined in cell domains with 25 to 500 cells and then several geomorphologic units were extracted and the hydrographic features of the region were compared to the plans used as real ground. The results of the study show that the DEMs and the algorithms suffer from major imperfections. Although morphometric analysis of drainage networks are relatively compatible with the natural networks observed in raster format, there are still many large differences between the two; these differences were revealed using vector datasets for analyzing separate land features. The best threshold values for extraction of rivers from ASTER DEMs are 25 cells for head waters in the mountains, 50-100 cells for pediments, 100-250 cells in alluvial fans and 500 cells in plain domains.