نقشه راه GIS

درخواست مشاوره

09120049370

8 صبح تا 12 شب

09120049370

Telegram Whatsapp Youtube
کاربرد جی ای اس

 

خلاصه

اهداف این مطالعه عبارت بودند از: (1) نقشه برداری از سقف های آزبست سیمانی در یک منطقه شهری. و (ب) توسعه یک شاخص طیفی مربوط به وضعیت هوازدگی سقف. تصاویر هوایی از طریق سنسور طیف‌سنج تصویربرداری مرئی و مادون قرمز چندطیفی (MIVIS) جمع‌آوری شد که داده‌ها را در 102 کانال از محدوده طیفی مرئی تا مادون قرمز حرارتی به دست می‌آورد. یک طبقه بندی نظارت شده مبتنی بر تصویر با استفاده از الگوریتم نگاشت زاویه طیفی (SAM) انجام شد. SAM از طریق مجموعه ای از پیکسل های انتخاب شده بر روی سقف هایی از مواد مختلف آموزش داده شد. این نقشه میانگین دقت تولید کننده (PA) 86 درصد و دقت کاربر (UA) 89 درصد را برای کلاس آزبست سیمان نشان می دهد. یک شاخص طیفی جدید، ” شاخص زوال سطح” (ISD)، بر اساس اندازه‌گیری‌های جمع‌آوری‌شده با یک طیف‌سنج قابل حمل بر روی سقف‌های آزبست سیمانی که با وضعیت‌های مختلف هوازدگی مشخص می‌شوند، تعریف شد. سپس ISD بر روی تصاویر MIVIS محاسبه شد که امکان تمایز دو کلاس هوازدگی ( یعنی زیاد و کم) را فراهم می‌آورد. نقشه آزبست سیمان در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به منظور تامین منابع کاداستر هر ملک دارای سقف آزبست سیمانی به شهرداری ها رسیدگی شد. این ابزار می تواند برای شهرداری ها به عنوان کمکی برای اولویت بندی حذف آزبست بر اساس وضعیت هوازدگی سقف استفاده شود.
کلید واژه ها: 

آزبست سیمان ؛ سنجش از دور ؛ فراطیفی ; نظارت شهری ; گلسنگ ; خزه ها ; شاخص زوال ; کاداستر ; MIVIS ; طبقه بندی SAM

 

چکیده گرافیکی

1. معرفی

اصطلاح آزبست برای اشاره به گروهی از مواد معدنی سیلیکات فیبری استفاده می شود. مقررات محدود به شش مورد از این مواد معدنی است که فقط تا حدی الیاف موجود و طبیعی را در بر می گیرد [ 1 ]. در میان این کانی های تنظیم شده، کریزوتیل بخشی از سرپانتین ها است، در حالی که اکتینولیت، آموزیت، آنتوپیلیت، کروسیدولیت و ترمولیت بخشی از آمفیبول ها هستند. همه آنها توسط آژانس بین المللی تحقیقات سرطان به عنوان ” سرطان زا برای انسان ” طبقه بندی شده اند.
خطر آزبست به دلیل الیافی است که در محیط رها می شوند و بنابراین قابل استنشاق هستند. در مورد سقف های آزبست سیمان (AC)، انتشار عمدتاً به دلیل هوازدگی ( یعنی باران، یخ و باد) است. چندین مطالعه نشان داد که قرار گرفتن در معرض الیاف آزبست باعث مزوتلیوما و ریه و همچنین سرطان حنجره و تخمدان می شود [ 2 ، 3 ، 4 ، 5 ]، و به این نتیجه رسیدند که هیچ سطح ایمن قرار گرفتن در معرض آن قابل پیش بینی نیست [ 6 ].
بین دهه‌های 1970 و 1990 در اروپا، آزبست به دلیل مقاومت فیزیکی و شیمیایی و همچنین ویژگی‌های عایق حرارتی و صوتی آن، عمدتاً در زمینه‌های صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار گرفت. استفاده از آن برای لوله ها، کاشی های کف، منسوجات و همچنین مصالح سقفی به شکل AC بسیار رایج بود. آزبست هنوز در سراسر جهان وجود دارد، اگرچه تعداد فزاینده ای از کشورها قبلاً آن را ممنوع کرده اند. در سطح اروپا، استفاده و بازاریابی آزبست از 1 ژانویه 2005 ممنوع شده است. در ایتالیا، تولید و استفاده از آن با قانون ملی “257/92” ممنوع شد. با این حال، ساختمان های قدیمی حاوی آزبست به طور گسترده باقی می مانند و منبع دائمی انتشار آزبست هستند، مگر اینکه برداشته یا محصور شود.به عنوان مثال ، PRAL) برای حذف آزبست تا سال 2016. برای اولین بار، PRAL شهرداری ها را ملزم کرد تا سرشماری مواد آزبست را با کمک خوداظهاری شهروندان انجام دهند. در میان اطلاعات مورد نیاز (به عنوان مثال، نوع ساختمان، سال چیدمان سقف، مکان، کمیت، مداخلات مرمتی برنامه ریزی شده) سالی که سقف گذاشته شد نقش مهمی در ارزیابی خرابی سقف ایفا می کند، زیرا سقف های قدیمی بیشتر احتمال دارد که هوازدگی کنند. در واقع، در سال 2008، سال ساخت سقف در قانون منطقه ای به عنوان متغیر برای تعریف وضعیت حفاظت از سقف AC معرفی شد ( یعنی، Decreto Direzione Generale Sanità “13237/2008”). با این حال، سرشماری تحت تأثیر درجه بالایی از عدم اطمینان است، به دلیل مشکلات بازرسی توسط مقامات محلی و/یا حذفیات در اظهارنامه‌های خود. سنجش از دور می تواند با ارائه نقشه هایی از AC که به عنوان مواد سقف استفاده می شود، به غلبه بر این حذفیات کمک کند. تکنیک‌های سنجش از راه دور هوایی در گذشته اخیر با موفقیت برای اهداف نقشه‌برداری آزبست استفاده شده است [ 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 ]. تا جایی که ما می دانیم، تنها یک مطالعه [ 12] به ارزیابی زوال AC از طریق باندهای تشخیصی طیفی می پردازد. نوارهای تشخیصی مربوط به درصد فیبرهای سطحی در ناحیه مادون قرمز موج کوتاه در 2.32 میکرومتر و در مادون قرمز حرارتی در 9.44 میکرومتر قرار دارند. با این حال، نسبت سیگنال به نویز (SNR) 277 برای تشخیص ویژگی جذب آزبست 2.32 میکرومتر توصیه می شود. این SNR را می توان در آزمایشگاه با استفاده از طیف سنج های میدانی به دست آورد، اما این الزامات توسط سنسور MIVIS (طیف سنج تصویربرداری مادون قرمز و مرئی چند طیفی) مورد استفاده در مطالعه ذکر شده برآورده نمی شود [ 12 ]. علاوه بر این، آنها پیشنهاد کردند که مادون قرمز حرارتی برای ارزیابی زوال آزبست امیدوارکننده است، اگرچه جداسازی انتشار و دما مستلزم برخی مسائل چالش برانگیز است. در مطالعه ما یک شاخص طیفی جدید (به عنوان مثال ، ISD، شاخص زوال سطح) که به طور مستقیم به الیاف سطحی مربوط نمی شود، بلکه بیشتر مربوط به فراوانی خزه ها و گلسنگ ها است که گزارش شده است که در زیرلایه های قدیمی تر و هوازده بیشتر توسعه یافته اند [ 13 ]. به طور خاص، ما از ویژگی جذب در طول موج‌های قرمز در حدود 0.68 میکرومتر استفاده کردیم که مشخص شد مربوط به حضور رنگدانه‌های فتوسنتزی خزه‌ها و گلسنگ‌های مستعمره سقف است.
با محاسبه ISD با استفاده از نواحی طیفی مرئی و مادون قرمز نزدیک، ما سعی کردیم یک شاخص جدید و عملیاتی سنجش از دور برای تعریف وضعیت هوازدگی سقف، و در نتیجه اولویت‌های حذف AC ارائه کنیم. اگرچه وجود خزه‌ها و گلسنگ‌ها ممکن است مانعی برای جدا شدن الیاف باشد [ 13 ]، اما ما فرض می‌کنیم که قدیمی‌ترین سقف‌ها دارای ماتریکس شکننده‌تری هستند که احتمال بیشتری دارد که توسط پوشش گیاهی مستعمره شود و الیاف را از قسمت‌های مستعمره نشده آزاد کند. بخش های سقف
این پروژه تحقیقاتی در پنج شهر در شمال ایتالیا ( مانند مونزا، موگیو، لیسونه، سرگنو، بیاسونو) انجام شد که مساحتی حدود 65 کیلومتر مربع با جمعیتی در حدود 248000 نفر را در بر می گرفت. یک روگذر هوایی با سنسور MIVIS انجام شد. اندازه‌گیری‌های زمینی نیز با یک طیف‌سنج میدانی قابل حمل بر روی سقف‌های انتخاب شده، که وضعیت هوازدگی متفاوتی دارند، به‌دست آمد. اهداف اصلی مطالعه را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

  • نقشه برداری سقف های AC;
  • ارتباط حضور AC به کاداستر به منظور ارائه ارجاعات ساختمان کاداستر به شهرداری ها؛
  • ارزیابی وضعیت هوازدگی هر سقف AC از طریق تعریف یک شاخص طیفی عملیاتی جدید ( به عنوان مثال ، ISD)، که مربوط به جزء پوشش گیاهی است که سقف‌های فرسوده را مستعمره می‌کند.

2. مواد و روشها

2.1. کمپین هوایی و جمع آوری داده های زمینی

بررسی هوابرد در 5 جولای 2013 بین ساعت 12:30 تا 1:15 بعد از ظهر (به وقت محلی) به منظور به حداقل رساندن اثرات سایه احتمالی انجام شد. پنج راه‌اندازی MIVIS در صفحه اصلی خورشیدی به دست آمد که داده‌ها را در 92 کانال بین ناحیه مادون قرمز مرئی و موج کوتاه (0.43-2.50 میکرومتر) و در 10 کانال در منطقه مادون قرمز حرارتی (8.20-12.70 میکرومتر) با میدان لحظه‌ای ثبت کرد. نمای 2 متری تصاویر در ارتفاع 1500 متری با فاصله 2847 متری، اندازه پیکسل 3 متر و همپوشانی 35 درصدی بین تصاویر مجاور به دست آمدند. منطقه مورد مطالعه در شکل 1 نشان داده شده استدر منطقه ای هموار با میانگین ارتفاع 200 متر از سطح زمین واقع شده است. طیف انعکاس زمین همزمان با دریافت تصویر با یک طیف‌سنج قابل حمل (Fieldspec FR, Analytical Spectral Devices Inc., Boulder, CO, USA) بر روی نه هدف انتخاب شده جمع‌آوری شد: سه برزنت کالیبراسیون (سفید، خاکستری و سیاه مواد اودیسه از Fareehamsprusce، و Kayosprusce). ، انگلستان)، یک خاک برهنه، سه هدف آسفالت و دو هدف چمن، به منظور ارزیابی کیفیت تصحیح جوی انجام شده بر روی داده های MIVIS.
علاوه بر این، بازتاب یازده قسمت سقف آزبست، که از نظر بصری در وضعیت هوازدگی آنها و با نمایش های مختلف متفاوت است، از یک سکوی کار مرتفع با همان طیف سنج قابل حمل اندازه گیری شد. این مجموعه داده و بازرسی بصری کیفی که به طور همزمان با اکتساب بازتاب انجام شد برای پشتیبانی از تعریف ISD استفاده شد.
Ijgi 04 00928 g001 1024
شکل 1. موزاییکی از پنج تصویر طیف سنج تصویربرداری مادون قرمز و مرئی چند طیفی (MIVIS) (تصویر رنگ واقعی RGB) ثبت شده در منطقه مورد مطالعه، شامل پنج شهر واقع در شمال ایتالیا: Biassono، Lissone، Monza، Muggiò و Seregno ( MB).

2.2. پردازش تصویر

تصحیح هندسی توسط ارائه دهنده داده با تعریف نقاط کنترل زمین انجام شد و منجر به دقت متوسط ​​2 پیکسل (6 متر) شد.
نرم افزار ATCOR (تصحیح ATmospheric) [ 14 ] برای تصحیح جوی داده های ثبت شده از فاصله طیفی مادون قرمز مرئی تا موج کوتاه استفاده شد. ویژگی های جوی به عنوان نوع آئروسل شهری، غلظت بخار آب برابر با 2.9 گرم در سانتی متر مربع تنظیم شد .و دید 10 کیلومتر با توجه به داده های حرارتی، دمای روشنایی استفاده شد. مقایسه بین بازتاب اهداف مرجع (اندازه گیری شده بر روی زمین با طیف سنج میدانی) و بازتاب تصاویر هوایی میانگین خطای 6.4٪ را نشان داد. به طور خاص، میانگین اختلاف در امواج مرئی 2/3 درصد، در امواج مادون قرمز نزدیک 5/6 درصد و در امواج مادون قرمز موج کوتاه 6/9 درصد بود. مقایسه بین بازتاب پیکسل‌های متناظر در بخش‌های همپوشانی تصاویر مجاور، تفاوت میانگین کمتر از 3 درصد را نشان داد، به این معنی که تصحیح اتمسفر اعمال شده در اجراهای منفرد، نتایج ثابتی را نشان داد.
نسبت سیگنال به نویز (SNR) محاسبه شد [ 15 ]، و باندهایی با SNR کمتر از 8 از پردازش بیشتر داده حذف شدند. سپس نوارهای بازتاب و دما حفظ شده برای تبدیل MNF (کسر نویز حداقل) [ 16 ] استفاده شد.
این روش به طور جداگانه برای باندها در بازه طیفی منعکس شده (از مرئی به مادون قرمز موج کوتاه)، و در ناحیه منتشر شده (مادون قرمز حرارتی)، به منظور سنتز اطلاعات اصلی در تعداد کمتری از اجزای MNF و همچنین حذف استفاده شد. نویز باقیمانده در داده ها 10 جزء اول MNF که از باندهای بازتابنده به دست می‌آیند، و 2 مؤلفه اول MNF از باندهای حرارتی – که بیش از 98 درصد از کل واریانس داده‌ها را تشکیل می‌دهند – در یک تصویر جدید ادغام شدند و برای طبقه‌بندی استفاده شدند.
انسجام فضایی بین تصاویر MIVIS و شکل فایل ساختمان به منظور تضمین همپوشانی خوب دو لایه ارزیابی شد. شکل فایل ساختمان بر روی تصاویر MIVIS در ArcMap نسخه 10.1 (ESRI، Redlands، CA، USA) با دقت متوسط ​​3 متر ارجاع داده شد.
پردازش و طبقه بندی تصویر با استفاده از ENVI نسخه 5 (Exelis Visual Information Solutions, Boulder, CO, USA) انجام شد.

2.3. روش طبقه بندی و ارزیابی دقت

الگوریتم طبقه‌بندی SAM (نقشه‌دار زاویه طیفی) [ 17 ] بر اساس نتایج امیدوارکننده به‌دست‌آمده در مطالعات قبلی [ 8 ، 10 ] بر روی اجزای منتخب MNF اعمال شد . مزیت استفاده از این الگوریتم این است که به شدت تحت تأثیر تغییرات باقیمانده در روشنایی صحنه پس از اصلاح قرار نمی گیرد. این الگوریتم برای طبقه‌بندی مواد مختلف که نمونه‌ای از مناطق شهری هستند (به عنوان مثال، AC، بتن، کاشی، آلومینیوم و مصالح سقفی غشایی پی وی سی (وینیل)) با استفاده از یک مجموعه انتهایی طیفی تعریف شده بر روی تصاویر MIVIS و انتخاب پیکسل های خالص از سقف های مختلف. سه عضو انتهایی طیفی برای هر ماده به منظور بهبود عملکرد الگوریتم تعریف شد. مقدار 0.50 رادیان به صورت تجربی به عنوان آستانه برای انتساب کلاس ها با رویکرد آزمون و خطا انتخاب شد.
دقت طبقه‌بندی با محاسبه زیر ارزیابی شد: (i) دقت تولیدکننده AC (PA)، که به احتمال اینکه سقف طبقه‌بندی‌شده توسط الگوریتم به‌عنوان AC، در مرجع زمین به این صورت برچسب‌گذاری شود، اشاره دارد. و (ii) دقت کاربر AC (UA)، که به احتمال اینکه سقف مرجع با برچسب AC به کلاس AC در نقشه تعلق دارد، اشاره دارد. برای ارزیابی دقت، از چند ضلعی های ساختمانی شکل فایل کاداستر استفاده شد. با توجه به وضوح فضایی 3 متری تصاویر، تمام سقف هایی با مساحت کمتر از 36 متر مربع را از تحلیل حذف کردیم ( یعنی، 4 پیکسل). زیرمجموعه ای از 1050 سقف از طریق یک نمونه گیری تصادفی طبقه بندی شده بر روی طبقات مختلف ارائه شده در طبقه بندی انتخاب شد: 250 سقف AC، 200 سقف بتنی، 200 سقف کاشی، 200 سقف غشایی آلومینیومی و PVC (وینیل) و 200 سقف طبقه بندی نشده. حقیقت زمین برای هر سقف از طریق تفسیر بصری ارتوفتو با وضوح بالا همراه با تجزیه و تحلیل طیف بازتاب MIVIS ارزیابی شد.
طبقه‌بندی دوم متعاقباً فقط بر روی پیکسل‌هایی انجام شد که به‌عنوان AC طبقه‌بندی شده بودند تا UA طبقه‌بندی را بهبود بخشد. با استفاده از یک مجموعه اعضای انتهایی طیفی متشکل از آزبست و مواد سقف بتنی، الگوریتم SAM برای تصاویر بازتابی اعمال شد. دقت طبقه بندی دوم با استفاده از همان روشی که در بالا توضیح داده شد محاسبه شد.

2.4. شاخص زوال سطح

یک شاخص طیفی جدید با استفاده از نوارهای مرئی و مادون قرمز نزدیک به منظور ارائه یک شاخص عملیاتی از زوال سقف مربوط به حضور خزه‌ها و گلسنگ‌ها، که معمولاً در زیرلایه‌های قدیمی‌تر و فرسوده ایجاد می‌شوند، معرفی شد [ 13 ]. شاخص طیفی برای جذب رنگدانه‌های فتوسنتزی پوشش گیاهی و رنگ AC که معمولاً در سقف‌های فرسوده تیره‌تر است. شاخص طیفی به صورت زیر فرموله می شود:

I S D = سیآر0.68آر0.74ISD =سیآر0.68آر0.74
با جزئیات بیشتر، CR 0.68 مقدار بازتاب حذف شده پیوسته در 0.68 میکرومتر است – نوار MIVIS نزدیک‌ترین به پیک جذب کلروفیل (0.60-0.70 میکرومتر) [ 18 ] – و R 0.74 بازتابی است که 0.74 میکرومتر را شامل می‌شود. سطح روشنایی ماتریس سیمانی حذف پیوسته روشی است که برای تعیین کمیت ویژگی های جذب در طول موج های خاص استفاده می شود و طیف بازتاب را به یک خط پایه مشترک عادی می کند [ 19 ]]. یک حذف پیوسته اعمال می‌شود، که زنجیره را با اتصال حداکثرهای طیفی محلی از طریق بخش‌های خط مستقیم تقریب می‌کند. در این تقریب مقدار 1 به ماکزیمم های محلی اختصاص داده می شود و مقداری بین 0 و 1 در مطابقت با ویژگی های جذب به دست می آید. ما بازتاب باندهای MIVIS را در 0.60 و 0.74 میکرومتر درون یابی کردیم تا خط پایه پیوسته را بسازیم و عمق ویژگی جذب کلروفیل را در 0.68 میکرومتر محاسبه کنیم.
ISD بر روی سقف های AC طبقه بندی شده توسط الگوریتم SAM محاسبه شد. یک تجزیه و تحلیل آماری ANOVA برای آزمایش این فرضیه که ISD با سطح زوال AC ناشی از سن و قرار گرفتن در معرض سقف مرتبط است، در سطح تصویر انجام شد، همانطور که از بررسی میدانی و اندازه‌گیری‌های زمین طیفی ثابت شد. میانگین مقدار ISD شصت سقف به طور تصادفی انتخاب شده برای تجزیه و تحلیل به عنوان متغیر وابسته در نظر گرفته شد، در حالی که سال ( به عنوان مثال ، سالی که در آن سقف گذاشته شد، توسط مالکان اعلام شد) و نوردهی ( به عنوان مثال ، نوردهی سقف تعریف شده از عکس ارتوفتو) ) به عنوان پیش بینی کننده های طبقه بندی اصلی در نظر گرفته شدند. در رابطه با سالداده های شصت سقف انتخاب شده به طور تصادفی در شش کلاس تعریف شده بر اساس 5 سال گروه بندی شدند: (i) 1960-1964. (ii) 1965-1969; (iii) 1970-1974; (IV) 1975-1979; (v) 1980-1984 و (vi) 1985-1989. قرار گرفتن در معرض ، برای هر سقف، توسط دو کلاس نشان داده شد: (1) نمای شمالی ( به عنوان مثال ، سقف هایی که تابش مستقیم خورشیدی دریافت نمی کنند) و (2) نمایش دیگر ( به عنوان مثال ، سقف هایی که تابش مستقیم در طول روز دریافت می کنند). تفاوت بین میانگین مقدار ISD هر کلاس با آزمون حداقل تفاوت معنی دار فیشر (LSD) ارزیابی شد.
در نهایت، یک آستانه برای مقادیر ISD برای جدا کردن دو کلاس زوال ( یعنی بالا و پایین) به منظور پیشنهاد اولویت‌ها در مداخلات حذف آزبست اعمال شد.

3. نتایج و بحث

3.1. آنالیز طیفی آزبست سیمان

در شکل 2 دو سقف ساخته شده در سال های مختلف (1980 و 1994) به عنوان نمونه هایی از وضعیت خرابی و هوازدگی مختلف مربوط به سن سقف نشان داده شده است. برای سقف گذاشته شده در سال 1980، مشاهده شد که: (1) رنگ ماتریس تیره تر بود و (2) جزء پوشش گیاهی توسعه یافته تر بود. رنگ تیره‌تر و حضور پوشش گیاهی بیشتر نیز در سقف‌هایی که به سمت شمال قرار گرفته‌اند، در مقایسه با سقف‌هایی با نوردهی متفاوت مشاهده شد. ویژگی‌های فوق‌الذکر هر دو ویژگی‌های طیفی به‌دست‌آمده از این موارد را تحت تأثیر قرار می‌دهند: (i) طیف‌سنج قابل حمل که بر روی سکوی کار مرتفع کار می‌کند و (ب) حسگر MIVIS. طیف های جمع آوری شده روی زمین (نمونه برداری مجدد بر روی باندهای MIVIS) و طیف های استخراج شده از پیکسل های مربوط به تصاویر MIVIS در شکل 2 گزارش شده است.a، b به ترتیب. طیف #2 و #5 با داده های به دست آمده بر روی سقف ها در شکل 2 c که به ترتیب در سال های 1980 و 1994 نشان داده شده اند، مطابقت دارند. مشاهده می شود که به طور کلی طیف های زمینی و طیف های MIVIS مشابه هستند و هر دو متاثر از سال چیدمان سقف و نمای آن هستند. با جزئیات بیشتر، رنگ ماتریس بر بازتاب تأثیر می گذارد و باعث ایجاد تغییرات در طول موج های مرئی و مادون قرمز نزدیک با روشنایی کمتر در مورد سقف های قدیمی می شود ( یعنی طیف #3: قبل از 1980، #4: 1980، #5: 1994). حضور پوشش گیاهی باعث جذب در طول موج های قرمز شد، همانطور که می توان آن را به ویژه در طیف #2 در شکل 2 a,b مشاهده کرد. علاوه بر این، نمایش بر طیف‌ها نیز تأثیر گذاشت ( یعنیطیف #1: جنوب، #2: شمال، #3 مسطح: سقف‌های نورده شمالی در طول موج‌های قرمز روشنایی کمتر و جذب بالاتری را نشان می‌دهند که در نتیجه رنگ ماتریس تیره‌تر و حضور بیشتر خزه‌ها و گلسنگ‌ها به دلیل رطوبت بیشتر است. شرایط محیطی.
Ijgi 04 00928 g002 1024
شکل 2. ( الف ) امضاهای طیفی به دست آمده بر روی پشت بام ها با طیف سنج میدانی و نمونه برداری مجدد بر روی باندهای حسگر MIVIS. ( ب ) امضاهای طیفی استخراج شده از تصاویر MIVIS روی همان اهداف. محدوده طول موج مرئی و نزدیک مادون قرمز (0.48-0.82 میکرومتر) نشان داده شده است. ( ج ) تصاویری که در سال 1980 و 1994 بر روی پشت بام‌ها گرفته شده و سطوح مختلف استعمار و روشنایی پوشش گیاهی را نشان می‌دهد.
به منظور افزایش تغییرات ویژگی جذب در طول موج های قرمز، حذف پیوسته در بازه طیفی 0.60-0.74 میکرومتر محاسبه شد. در شکل 3 انعکاس پیوسته حذف شده از طیف های زمینی نمونه برداری مجدد بر روی باندهای MIVIS نشان داده شده است: جذب رنگدانه خزه و گلسنگ در مقایسه با علائم بازتابی در شکل 2 ب افزایش یافته است. سقف‌های قدیمی و/یا سقف‌هایی که به سمت شمال قرار گرفته‌اند ( یعنی طیف‌های #1 تا #4) به دلیل حضور گسترده‌تر خزه‌ها و گلسنگ‌ها در مقایسه با سقف در سال 1994 ( یعنی طیف #5) جذب بالاتری را نشان می‌دهند. علاوه بر این، ISD که ویژگی های طیفی وضعیت هوای مختلف سقف های AC را ترکیب می کند، در شکل 3 نشان داده شده است.b: بالاترین مقادیر ISD مربوط به سقف های فرسوده است.
Ijgi 04 00928 g003 1024
شکل 3. ( الف ) ویژگی‌های جذب کلروفیل از طیف‌های بازتابی حذف‌شده پیوسته محاسبه‌شده بر روی طیف‌های جمع‌آوری‌شده بر روی زمین نمونه‌برداری مجدد روی باندهای MIVIS بین 0.60 و 0.74 میکرومتر و ( b ) مقادیر متناظر ISD (شاخص زوال سطح).
ISD محاسبه شده از کل مجموعه طیف های زمینی (ISD ASD ) جمع آوری شده در یازده قسمت سقف و ISD محاسبه شده از طیف های MIVIS (ISD MIVIS ) استخراج شده از پیکسل های مربوطه روی تصاویر، در مقابل یکدیگر رسم شدند، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است. . توافق خوب مشاهده شده ( R2 = 0.62، p = 0.004) تأیید می کند که ISD ممکن است از داده های هوابرد MIVIS محاسبه شود.
Ijgi 04 00928 g004 1024
شکل 4. رگرسیون خطی بین ISD محاسبه شده از طیف زمین (ISD ASD ) و از طیف MIVIS (ISD MIVIS ) ( R2 = 0.62) ( n = 11).

3.2. نقشه سقف آزبست سیمان و شاخص تجزیه و تحلیل زوال سطح

مساحت سقف طبقه بندی شده به عنوان AC معادل 9 درصد از کل مساحت سقف پنج شهرداری است. نقشه نهایی با استفاده از الگوریتم SAM در دو مرحله به دست آمد: ابتدا به اجزای MNF و سپس به باندهای بازتابی. نمایی از نتیجه طبقه بندی در شکل 5 نشان داده شده است . PA و UA برای هر تصویر به طور جداگانه (به عنوان مثال ، RUN 2-5) پس از مراحل طبقه بندی اول و دوم محاسبه شد. RUN 2 با RUN 1 در منطقه شهری همپوشانی داشت، بنابراین ارزیابی به RUN 2 محدود شد که برای نقشه نهایی استفاده شد. نتایج در جدول 1 و جدول 2 گزارش شده است. جزئیات مربوط به سقف های AC (طبقه بندی MIVIS و داده های مرجع) به منظور اثبات حذف و راه اندازی AC در کلاس های مختلف گزارش شده است. نتایج بین تصاویر مختلف که UA و PA مشابه و همچنین کمیسیون AC مشابه و حذف بین کلاس‌ها را نشان می‌دهند سازگار است. به طور خاص مشهود است که خطاهای حذف AC عمدتاً با سقف های طبقه بندی نشده رخ می دهد، اغلب به دلیل وضوح فضایی تصویر (3 متر) که برای نقشه برداری از سقف های ساختمان های کوچک و باریک بهینه نیست ( مثلاً، گاراژها، سوله ها). عدم انسجام هندسی بین کاداستر و نقشه سقف AC (ریشه میانگین مربعات خطا = 3 متر) نیز بخشی از خطاهای حذف را توضیح می دهد. اشتباهات کمیسیون عمدتاً به دلیل مواد دیگری مانند غشای PVC (وینیل) و آلومینیوم است، موادی که معمولاً برای سقف ساختمان‌های صنعتی یا تجاری اخیر استفاده می‌شوند. این روش 2 مرحله‌ای باعث بهبود طبقه‌بندی PA از میانگین 75% به میانگین 86% شد که به طور قابل توجهی خطاهای کمیسیون را کاهش داد.
خط طبقه بندی آزبست سیمان (AC) تعداد سقف هایی را که به درستی به عنوان AC طبقه بندی شده اند و تعداد اختصاص داده شده به کلاس های متفاوت از AC (خطاهای کمیسیون) را نشان می دهد. خط مرجع AC حقیقت زمین اختصاص داده شده به سقف‌های انتخابی تصادفی را از طریق ارزیابی بصری عکس‌های ارتوفتو با وضوح بالا نشان می‌دهد و خطاهای حذف را به تصویر می‌کشد. دقت به صورت دقت تولید کننده (PA) و دقت کاربر (UA) بیان می شود.
Ijgi 04 00928 g005 1024
شکل 5. نمونه ای از نتایج طبقه بندی به دست آمده از طریق الگوریتم SAM (Spectral Angle Mapper) در یک منطقه شهری (Seregno, MB, Italy).
جدول
جدول 1. مرحله 1: ارزیابی دقت طبقه بندی برای RUN 2، 3، 4 و 5.
جدول
جدول 2. مرحله 2: ارزیابی دقت طبقه بندی برای RUN 2، 3، 4 و 5.
ISD از طریق رابطه (1) برای هر سقف طبقه بندی شده به عنوان AC محاسبه شد. در جدول 3 نتایج تجزیه و تحلیل ANOVA انجام شده بر روی شصت سقف، به منظور بررسی تاثیر سال و نوردهی بر مقادیر ISD، گزارش شده است. هر دو پیش‌بینی‌کننده طبقه‌بندی اصلی، سال و قرار گرفتن در معرض ، به طور قابل‌توجهی بر ISD تأثیر گذاشتند، در حالی که قرار گرفتن در معرض در طول زمان ( سال × قرار گرفتن در معرض ) تأثیر قابل‌توجهی بر مقادیر ISD نشان نداد، بنابراین تعامل معنی‌داری بین دو پیش‌بینی‌کننده وجود ندارد. مقادیر میانگین و خطاهای استاندارد آنها در شکل 6 نشان داده شده است. سال و قرار گرفتن در معرضطبقات با برچسب حروف مختلف با توجه به آزمون LSD فیشر تفاوت معنی داری داشتند. بالاترین مقادیر ISD برای قدیمی‌ترین سقف‌ها و برای سقف‌هایی که به سمت شمال قرار دارند مشاهده شد. تجزیه و تحلیل آماری مشاهدات زمینی را تأیید کرد: ISD از MIVIS با وضعیت هوازدگی AC مرتبط است و عمدتاً به سن و نمای سقف بستگی دارد.
جدول
جدول 3. نتایج تجزیه و تحلیل ANOVA بر اثر سال و قرار گرفتن در معرض در ISD ( n = 60). آزمون فیشر و مقدار p گزارش شده است.
Ijgi 04 00928 g006 1024
شکل 6. مقادیر میانگین ISD و خطاهای استاندارد سقف ها در تحلیل ANOVA در نظر گرفته شده است ( 60 = n ). داده ها نشان داده شده است ( الف ) گروه بندی شده بر اساس سال و ( ب ) گروه بندی بر اساس قرار گرفتن در معرض . نتایج تست ال اس دی فیشر با حروف مختلف گزارش می شود.
به منظور ارائه ابزار عملیاتی برای شهرداری ها برای شناسایی سقف هایی با وضعیت هوای متفاوت، آستانه ای بر روی مقدار ISD تعریف شد. آستانه بر اساس این واقعیت انتخاب شد که سال 1980 سن متمایزی است که در قانون منطقه ای برای تعریف وضعیت هوازدگی سقف ها ذکر شده است. یک ISD از 4 کاملاً به خوبی متمایز است، همانطور که توسط دو توزیع نرمال که نمایانگر سقف‌های پیش از سال 1980 و سقف‌هایی که پس از سال 1980 گذاشته شده‌اند در شکل 7 نشان داده شده است. بنابراین، پیکسل‌های با ISD مساوی یا کمتر از 4 به کلاس « تخریب کم » و پیکسل‌های با ISD بیشتر از 4 به کلاس « تخریب زیاد » مربوط به اولویت حذف کم و زیاد اختصاص داده شدند.
روش پیشنهادی ارزیابی زوال قرار نیست جایگزین روش‌های سنتی شود، که شامل شمارش الیاف از طریق آزمایش‌های کشش است و معمولاً توسط مقامات طبق پروتکل‌های رسمی استفاده می‌شود. در عوض، این روش به شیوه ای سریع اطلاعاتی را در مورد وضعیت هوازدگی سقف فراهم می کند و امکان ادغام تکنیک های سنتی برای ارزیابی سطح زوال آزبست را فراهم می کند.
Ijgi 04 00928 g007 1024
شکل 7. هیستوگرام فرکانس ISD که نمایانگر سقف هایی است که قبل از سال 1980 و بعد از 1980 گذاشته شده اند.

3.3. مدیریت داده ها در یک سیستم اطلاعات جغرافیایی

داده های برداری موجود ( به عنوان مثال ، شکل فایل کاداستر هر شهرداری) با داده های شطرنجی ( به عنوان مثال ، طبقه بندی AC و نقشه ISD) همپوشانی شد و بیشتر در ArcMap تجزیه و تحلیل شد. مناطق همپوشانی طبقه‌بندی AC و چند ضلعی‌های ساختمان کمی‌سازی شدند و درصد AC با توجه به کل مساحت سقف محاسبه شد. همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است، هر ساختمان به کلاس ISD تخصیص داده شد که بیشتر در بین پیکسل های سقف نشان داده شده است . بر اساس کلاس ISD، هر سقف در نهایت به اولویت حذف بالا (ISD > 4) یا پایین (ISD ≤ 4) اختصاص داده شد. اطلاعات مربوط به حضور AC و وضعیت هوازدگی آن به شکل فایل اصلی ساختمان اضافه شد.
Ijgi 04 00928 g008 1024
شکل 8. ( الف ) جزئیات نقشه ISD در چهار ساختمان ترسیم شده در تصویر MIVIS: پیکسل های با ISD > 4 با رنگ قرمز، پیکسل ها با ISD ≤ 4 به رنگ سبز نشان داده شده اند. ( ب ) هر سقف به یک کلاس ISD منحصربه‌فرد اختصاص داده شد و روی یک ortphoto پوشانده شد: سقف‌های قرمز مربوط به سقف‌هایی با اولویت حذف بالا (ISD > 4)، بام‌های سبز برای سقف‌هایی با اولویت حذف پایین (ISD ≤ 4) است.
تعداد ساختمان های با سقف AC نقشه برداری شده در منطقه مورد مطالعه 3170 ساختمان بود که 8 درصد از کل ساختمان ها را نشان می دهد. در میان سقف های نقشه برداری شده به عنوان AC، 1263 به عنوان اولویت حذف بالا (40٪) و 1907 به عنوان اولویت حذف پایین (60٪) طبقه بندی شدند.

4. نتیجه گیری

این مطالعه پتانسیل استفاده از داده‌های سنجش از دور فراطیفی را برای شناسایی سقف‌های AC با طبقه‌بندی نظارت شده مبتنی بر تصویر با استفاده از الگوریتم نگاشت زاویه طیفی (SAM) نشان داد. سقف های AC با دقت کاربر 86% و دقت تولید کننده 89% شناسایی شدند. یک شاخص جدید برای شناسایی سقف‌هایی که با وضعیت هوازدگی متفاوت مشخص می‌شوند پیشنهاد شده‌است تا سطوح اولویت متفاوتی را برای مداخلات حذف پیشنهاد کند. بر اساس ISD، 40 درصد از سقف های آزبست به عنوان اولویت حذف طبقه بندی شدند. شهرداری های درگیر ممکن است این اطلاعات را با معیارهای اضافی مانند تراکم جمعیت، توزیع جمعیت و فاصله از اهداف با حساسیت بالا ادغام کنند ( به عنوان مثال، مدارس و بیمارستان ها)، به منظور برنامه ریزی استراتژی حذف. پیوند بین چند ضلعی های ساختمان کاداستر، طبقه بندی AC و نقشه ISD امکان شناسایی املاکی که نیاز به مداخله دارند را فراهم می کند تا مالکان بتوانند از آن مطلع شوند. این نتایج قابل توجه هستند زیرا همانطور که در مقدمه بحث شد، الیاف آزبست توسط آژانس بین المللی تحقیقات سرطان به عنوان ” سرطان زا برای انسان ” طبقه بندی می شوند.
نظارت سنتی حضور AC توسط بازرسی بصری مقامات محلی بسیار وقت گیر است، به ویژه در مناطق بررسی گسترده، در حالی که اظهارات مالک ممکن است نادقیق یا ناقص باشد. این مطالعه تایید کرد که نقشه برداری از سنجش از دور ابزار ارزشمندی برای تخمین آزبستی است که هنوز به عنوان مواد سقف وجود دارد. علاوه بر این، با ISD، یک معیار عملیاتی جدید برای برنامه ریزی مداخلات حذف ارائه کرد.

منابع

  1. Favero-Longo، SE; تورچی، اف. فوبینی، بی. کاستلی، دی. Piervittori, R. Lichen زوال آزبست و کانی های آزبستی شکل سنگ های سرپانتینیت در آلپ غربی. بین المللی زوال زیستی. تجزیه زیستی 2013 ، 84 ، 342-350. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  2. روگلی، وی.ال. وولمر، RT بیست و پنج سال تجزیه و تحلیل فیبر: چه آموخته ایم؟ هوم پاتول. 2008 ، 39 ، 307-315. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  3. مگنانی، سی. فرانته، دی. بارون آدسی، ف. برتولوتی، ام. تودسکو، آ. میرابلی، دی. Terracini، B. خطر سرطان پس از قطع قرار گرفتن در معرض آزبست: مطالعه کوهورت کارگران سیمان آزبست ایتالیایی. اشغال کنید. محیط زیست پزشکی 2008 ، 65 ، 164-170. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  4. فرانته، دی. برتولوتی، ام. تودسکو، آ. میرابلی، دی. Terracini، B. Magnani، C. مرگ و میر ناشی از سرطان و بروز مزوتلیوما در گروهی از همسران کارگران آزبست در Casale Monferrato، ایتالیا. محیط زیست چشم انداز سلامتی 2007 ، 115 ، 1401-1405. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  5. رافن، ای. ویلادسن، ای. انگهولم، جی. Lynge، E. سرطان ریه در کارگران آزبست سیمان در دانمارک. اشغال کنید. محیط زیست پزشکی 1996 ، 53 ، 399-402. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  6. هیلردال، جی. مزوتلیوما: موارد مرتبط با مواجهه غیر شغلی و دوز پایین. اشغال کنید. محیط زیست پزشکی 1999 ، 56 ، 505-513. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  7. فیومی، ال. کونگدو، ال. Meoni, C. توسعه روش‌شناسی سریع برای نقشه‌برداری پوشش سقف آزبست سیمان بر روی قلمرو منطقه لاتزیو. Appl. Geomat. 2014 ، 6 ، 37-48. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  8. فراسی، اف. کاندیانی، جی. رامینی، م. میانتی، پ. مارکسی، ا. نوداری، FR; از طریق، GD؛ آلبونیکو، سی. Gianinetto، M. نقشه برداری سقف آزبست سیمانی با سنجش از دور فراطیفی بر روی یک منطقه کوهستانی بزرگ از آلپ غربی ایتالیا. سنسورها 2014 ، 14 ، 15900-15913. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ][ نسخه سبز ]
  9. فیومی، ال. کامپوپیانو، آ. کاسیاردی، اس. رامیرز، دی. روش اعتبارسنجی برای شناسایی سقف آزبست سیمانی. Appl. Geomat. 2012 ، 4 ، 55-64. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  10. مارینو، سی ام. پانیگادا، سی. Busetto، L. کاربردهای سنجش از دور ابرطیفی هوابرد در مناطق شهری: شناسایی و نقشه برداری ورق بتن آزبست. در مجموعه مقالات سنجش از دور و تلفیق داده ها در مناطق شهری، کارگاه مشترک IEEE/ISPRS 2001، رم، ایتالیا، 8 نوامبر 2001 تا 9 نوامبر 2001. ص 212-216.
  11. سابو، اس. بورای، پ. کواچ، ز. سابو، جی. کرنی، ا. فزکاس، آی. پالادی، م. بودای، تی. الگوریتم های تست برای شناسایی سقف آزبست بر اساس داده های فراطیفی. محیط زیست مهندس مدیریت J. 2014 , 13 , 2875-2880. [ Google Scholar ]
  12. بسانی، ج. کاوالی، RM; کاوالکانته، اف. کومو، وی. پالمبو، ا. پاسکوچی، اس. Pignatti، S. وضعیت بدتر شدن ورق های سقف آزبست سیمان با تجزیه و تحلیل داده های فراطیفی ارزیابی شده است. سنسور از راه دور محیط. 2007 ، 109 ، 361-378. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  13. Favero-Longo، SE; کاستلی، دی. فوبینی، بی. Piervittori، R. گلسنگ ها روی سقف های آزبست سیمانی: اثرات زیست هوا و پوشش زیستی. جی. هازارد. ماتر 2009 ، 162 ، 1300-1308. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  14. ریشتر، آر. Schläpfer, D. تصحیح اتمسفر/توپوگرافی برای تصاویر هوابرد . گزارش فنی؛ مرکز هوافضای آلمان (DLR): Wessling، آلمان، 2011; پ. 194. [ Google Scholar ]
  15. Gao، BC یک روش عملیاتی برای تخمین نسبت سیگنال به نویز از داده های به دست آمده با طیف سنج های تصویربرداری. سنسور از راه دور محیط. 1993 ، 43 ، 23-33. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  16. سبز، AA; برمن، م. سوئیس، پی. Craig, MD A Transformation برای سفارش داده های چند طیفی از نظر کیفیت تصویر با مفاهیمی برای حذف نویز. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1988 , 26 , 65-74. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  17. Kruse، FA; Lefkoff، AB; بوردمن، جی دبلیو. هایدبرشت، KB; شاپیرو، AT; بارلون، پی جی. گوتز، AFH سیستم پردازش تصویر طیفی (SIPS) – تجسم تعاملی و تجزیه و تحلیل داده های طیف سنج تصویربرداری. سنسور از راه دور محیط. 1993 ، 44 ، 145-163. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  18. توماس، جی آر. گاوسمن، HW برگ بازتاب در مقابل . غلظت کلروفیل و کاروتنوئید برگ برای هشت محصول آگرون. J. 1977 , 69 , 799-802. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  19. کلارک، RN; روش، طیف‌سنجی بازتاب TL: تکنیک‌های تحلیل کمی برای کاربردهای سنجش از دور. جی. ژئوفیس. Res. 1984 ، 89 ، 6329-6340. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]

;کاربردهای GISمقالات

آموزش کاربردی ArcGISالهام ابراهیم زادهکاربرد جی ای اسکاربرد جی ای اس در زمین شناسی

بدون نظر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همواره حمایت دانشجویان عزیزمان همراه ما بوده و این سببب شده که گامی محکم به‌سوی ایجاد یک مرجع برای آموزش GIS برداریم. با این امید که بتوانیم قدردان حمایت شما بزرگواران باشیم.

  • خانه
  • آموزش
  • فیلم آموزشی
  • تماس با ما
  • درباره ما
  • وبلاگ
  • سمنان /خیابان کاشانی/ساختمان فناوری اطلاعات/پ 8
  • 09120049370