عنوان پایان‌نامه
اندازه گیری و ارزیابی حجم توده جابجا شده ناشی از زمین لغزش با استفاده از تصاویر سنجنده ی IRSP۵بدون استفاده از نقاط کنترل زمینی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - نقشه برداری - فتوگرامتری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3117;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71786
- تاریخ دفاع
- ۳۰ آذر ۱۳۹۴
- چکیده
- یکی از سوانح طبیعی، پدیده زمین لغزش می باشد که سالانه خسارات جانی و مالی زیادی را در سر تا سر جهان به جای می گذارد. برای جلوگیری از این خسارت ها، می توان با استفاده از مدل های پیش بینی زمین لغزش، اقدامات مدیریتی لازم را انجام داد. پارامتر جابه جایی به عنوان یکی از پارامترهای مورد نیاز برای مدل های زمین لغزش می تواند مورد استفاده قرار گیرد. هدف از این تحقیق، تعیین حجم توده جابه جاشده ناشی از زمین لغزش با استفاده از تصاویر ماهواره ای IRSP5 با قدرت تفکیک 5/2 متر حاوی ضرایب رشنال بدون استفاده از نقاط کنترل زمینی، در اپوک های زمانی 2008 و 2009 در منطقه ای در استان اردبیل است. اساس کار در تعیین حجم توده جابه-جاشده، تولید مدل های رقومی ارتفاعی در دو اپوک زمانی و مقایسه آن ها با هم می باشد. به دلیل استفاده از تصاویر ماهواره ای اپتیکی حاوی ضرایب رشنال، مدل های رقومی ارتفاعی تولید شده، نسبی بوده و دارای خطای شیفت و دریفت می باشند به همین دلیل برای هم مرجع سازی مدل های رقومی ارتفاعی در دو اپوک نیاز به استفاده از نقاط کنترل زمینی است. در این تحقیق نشان داده شده است که هم مرجع سازی مدل های رقومی ارتفاعی در دو اپوک را، می توان با استفاده از تبدیل هلمرتز در مناطق کوچک و با استفاده از مدل افاین سه بعدی در مناطق بزرگ، با دقت قابل قبولی و بدون استفاده از نقاط کنترل زمینی انجام داد. یکی از عوامل مؤثر در افزایش دقت تعیین حجم، خطای درون یابی می باشد. به همین منظور در ادامه تحقیق، روشی پیشنهاد شده است که بتواند با استفاده از روش VLL (Vertical Line locus) خطای درون یابی را حذف کند. پس از پیاده سازی روش تعیین حجم با استفاده از روش VLL، مشاهده شده است که مقدار خطای مربعی متوسط باقیمانده ها در راستای ارتفاع در نقاط خارج از محدوده زمین لغزش (نقاط ثابت) از 3/3 متر به 4/1 متر تغییر و حجم برآورد شده کاهش می یابد. با توجه به کاهش مقدار خطای مربعی متوسط باقیمانده ها، می توان گفت که تعیین حجم با دقت بالاتری انجام گرفته است. در تصویر عقب نگر سنجنده ی IRSP5، خطای کشیدگی ناشی از خطای Aspect Ratio وجود دارد که باعث کاهش تشابه بین تصاویر استرئو و در نهایت کاهش دقت تناظریابی می شود. علاوه بر خطای Aspect Ratio در تصویر عقب نگر، شیب و یا توپوگرافی نیز خطای کشیدگی در تصاویر استرئو به وجود می آورد که باعث کاهش دقت تناظریابی می شود. دقت تناظریابی یکی دیگر از عوامل مؤثر در افزایش دقت تعیین حجم می باشد. به همین دلیل در ادامه به منظور افزایش دقت تناظریابی، مدلی جهت حذف خطای کشیدگی ناشی از خطای Aspect Ratio و خطای کشیدگی ناشی از شیب پیشنهاد و پیاده سازی شده است. در نهایت مشاهده شده است که دقت تناظریابی برآورد شده از 66/0 پیکسل به 15/0 پیکسل تغییر و حجم برآورد شده کاهش می یابد. با توجه به افزایش دقت تناظریابی نقاط، می توان تخمین زد که تعیین حجم با دقت بالاتری انجام گرفته است. در نهایت در حدود 92000 متر مکعب حجم توده جابه جاشده با تلورانس 1600 مترمکعب برآورد شده است. واژگان کلیدی: زمین لغزش، ضرایب رشنال، تبدیل هلمرتز، افاین سه بعدی،درون یابی، آنالیز حجمی،VLL
- Abstract
- Landslide is a natural disaster with economic and fatality consequences. Landslide inventory and hazard mapping is regarded as an important preliminary step for landslide susceptibility risk assessments. Landslide inventory dataset include the boundary of the affected area, the size of the land displacement and the volume of the displaced mass. The main purpose of this research is to implement a precise photogrammetric technique for the measurement of the volume of the displaced mass without using ground control points (GCPs). The proposed method incorporates the stereo HRSI satellite imageries with supplied RPCs for generating the digital elevation data of the affected area in two different epochs. To assess the volume of the displaced mass, the DEM generated for the first epoch is regarded as the reference datum. The DEM generated for the second epoch is then transferred to the first epoch. The transformation parameters are determined using the common fixed points identified outside the displaced area. This enables the elimination of the RPC’s systematic errors by the transformation parameters without using GCPs. This is followed by the calculation of the volume of the displaced mass. To improve the accuracy of the computed volume of the mass, the sources of the errors are identified and accuracy improvement is conducted based on the following successive pinpointing strategies: (1) the error due to DEM interpolation is eliminated using the Vertical Line Locus (VLL) image matching approach, (2) the peak of the normalized correlation coefficient (NCC) function is determined by computing the maximum point of the second order NCC curve, (3) the matching precision is improved by modeling the sensor aspect-ratio, induced due to the satellite viewing angle, (4) differential ortho-rectification is performed to model the deformation in the matched windows caused by the local terrain slope. IRS-P5 satellite stereo images of two different epochs over an area affected by landslide are used for the assessment of the proposed strategy. The calculated displaced mass before implementing the above mentioned pinpointing procedures is estimated as 137000 cubic meters. The evaluated volumes after successively implementing the pinpointing procedures (cases 1 to 4) are about 129000, 116000, 100000, and 92000 cubic meters with the associated rmse of height values as: 2.1, 1.4, 1.05 and 0.79 meters respectively. The overall precision of the point measurement in image space, using the error propagation approach, indicates the precision figures of 0.39, 0.26, 0.19 and 0.15 pixels respectively. Compared to the rmse value before the pinpointing stage, the results indicate the success of the proposed strategy. The proposed method may also be adopted for the soil erosion assessment in heavily deforested areas in which large amount of soil erosion is occurred. Keywords: Landslide, Rational Coefficients, Helmerts transformation, 3D affine, Interpolation, Volumetric analysis, VLL
