تقييم الدقة الرأسية لنموذج الارتفاع الرقمي (SRTM) في بيئتين تضاريسيتين متباينتين: بيئة طرابلس الساحلية وبيئة غريان الجبلية

Vertical Accuracy Assessment of the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Digital Elevation Model in Two Contrasting Topographic Environments: The Coastal Environment of Tripoli and the Mountainous Environment of Gharyan

عثمان يوسف

DOI: https://doi.org/10.64489/xt3w8j40

الملخص

تعد نماذج الارتفاعات الرقمية العالمية المفتوحة (Global Open-Access Digital Elevation Models - DEMs) أداة حيوية في التطبيقات الجيومكانية والهندسة المدنية نظراً لتغطيتها الشاملة ومجانيتها. يهدف هذا البحث إلى تقييم الدقة الرأسية (Vertical Accuracy) لنموذج الارتفاعات الرقمية العالمي المشتق من بعثة الرادار الفضائية الطوبوغرافية (Shuttle Radar Topography Mission - SRTM) بمقياس تمييز مكاني يبلغ 1 ثانية قوسية (ما يعادل حوالي 30 متراً) وتحديد مدى صلاحيته لإنتاج الخرائط الطوبوغرافية والكنتورية في دولة ليبيا. اعتمدت الدراسة على المنهج الوصفي التحليلي المقارن عبر فحص أداء النموذج في بيئتين تضاريسيتين متباينتين: منطقة طرابلس (بيئة ساحلية متوسطة التضاريس) ومنطقة غريان (بيئة جبلية وعرة ذات انحدارات حادة)، وذلك بالاعتماد على عينة مكونة من (27) نقطة تحكم أرضية (Ground Control Points - GCPs) حقيقية عالية الدقة مرصودة عبر تقنيات نظام الملاحة الفضائي العالمي (Global Navigation Satellite System - GNSS). أظهرت النتائج الإحصائية المبنية على حساب جذر متوسط مربعات الخطأ (Root Mean Square Error - RMSE) تأثراً طردياً حاداً لدقة النموذج الفضائي بمدى وعورة السطح. وخلصت الدراسة هندسياً إلى عدم صلاحية نموذج بعثة الرادار الفضائية الطوبوغرافية (SRTM) لإنتاج خطوط الكنتور التي تقل فترتها الكنتورية عن 10 أمتار في الخرائط الطوبوغرافية للمناطق متوسطة التضاريس بمقاييس رسم 1:25000 أو أكبر، وكذلك عدم صلاحيته للفترات الكنتورية الأقل من 10 أمتار في المناطق الجبلية الوعرة لمقاييس رسم 1:50000 أو أكبر. كما أثبت البحث وجود قصور واضح في موثوقية النموذج الفضائي عند اشتقاق القطاعات الطولية(Terrain Profiles) القصيرة التي يقل طولها عن 30 كيلومتراً في البيئات الجبلية نتيجة لتراكم الأخطاء الرأسية. يوصي البحث بضرورة قصر استخدام النماذج الفضائية المجانية على الدراسات الإقليمية الاستكشافية ذات المقاييس الصغيرة (1:100000 أو أصغر)، والاعتماد على الرفع المساحي الأرضي في المشاريع الهندسية الحساسة.

Abstract

Global Open-Access Digital Elevation Models (DEMs) represent a vital tool in geospatial applications and civil engineering due to their comprehensive coverage and free availability. This research aims to assess the vertical accuracy of the global digital elevation model derived from the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) at a spatial resolution of 1 arc-second (approximately 30 meters) and to determine its suitability for generating topographic and contour maps in Libya. The study adopted a comparative descriptive-analytical approach by evaluating the model's performance in two distinct topographic environments: the Tripoli region (a coastal environment with moderate terrain) and the Gharyan region (a rugged mountainous environment with steep slopes). This evaluation relied on a sample of twenty-seven (27) high-accuracy, real Ground Control Points (GCPs) surveyed via Global Navigation Satellite System (GNSS) techniques. Statistical results based on the calculation of the Root Mean Square Error (RMSE) revealed a sharp, directly proportional impact of surface ruggedness on the spaceborne model's accuracy. From an engineering perspective, the study concluded that the SRTM DEM is unsuitable for generating contour lines with a contour interval of less than 10 meters in topographic maps for moderate terrain at scales of 1:25,000 or larger. Similarly, it is unsuitable for contour intervals of less than 10 meters in rugged mountainous regions at scales of 1:50,000 or larger. Furthermore, the research d emonstrated a clear deficiency in the reliability of the spaceborne model when deriving short terrain profiles of less than 30 kilometers in mountainous environments due to the accumulation of vertical errors. The study strongly recommends restricting the use of free spaceborne models to exploratory regional studies at small scales (1:100,000 or smaller) and relying on terrestrial surveying for sensitive engineering projects.

الكلمات المفتاحية: : الخطوط الكنتورية، الدقة الرأسية، طرابلس، غريان، ليبيا، نموذج الارتفاع الرقمي لبعثة الرادار الفضائية الطوبوغرافية (Shuttle Radar Topography Mission - SRTM).