باحثة من البوليتكنك تبتكر نظاماً "لاستخراج بصمات الأبنية من الصور الجوية باستخدام التعلم العميق

الخليل- معا- في ظل التطور الصناعي والتكنولوجي الذي نشهده في أيامنا الحالية حققت طالبة الماجستير ايمان نافذ ناصر شرباتي الباحثة من جامعة بوليتكنك فلسطين مشروعاً ابتكارياً بعنوان "استخراج بصمات الأبنية من الصور الجوية باستخدام التعلّم العميق" بإشراف الدكتور هاشم التميمي.

فكرة واعدة

خلال النمو السريع للتوسع العمراني أصبح الترسيم التلقائي للأبنية أداة مهمة للعاملين في مجال نظم المعلومات الجغرافية، حيث يتم استخدام طبقة الأبنية في العديد من التطبيقات لأغراض متنوعة، فهي تعتبر اللبنة الأولى في بناء نظام جغرافي محوسب للأبنية. إضافة إلى ذلك، تساعد الحكومات والمجتمعات على نمذجة مباني المدن والدول على الخرائط، وبناء المدن الذكية، والحصول على بعض المعلومات الإحصائية، خاصة في حالات الكوارث، والعديد من المزايا.

حلولاً إبداعية

أصبح استخراج مكوّنات الصورة الجوية من المواضيع المُهمة للعديد من الباحثين، وتعد مُشكلة استخراج الأبنية من الصورة الجوية من أبرز المواضيع في هذا المجال، والتي تتجاوز مسألة التمييز بين مكونات الصورة الجوية المُختلفة من شوارع ومباني وأماكن زراعية وغيرها، إلى تمييز المباني وتحديد الحدود الخارجية لها، وهذا ما يسمى "باستخراج بصمات الأبنية".

وخلال العقدين الماضيين، قدّم العديد من الباحثين حلولًا لهذه المشكلة، بعض الأساليب كانت تعتمد على خوارزميات مُعالجة الصور، والآخر كان يعتمد على التعلّم العميق. في هذه الدراسة، قدمت الباحثة نهجًا قائمًا على التعلّم العميق لاستخراج المباني تلقائيًا. ويحتوي النموذج المُقترح على جزأين رئيسيين، الأول لعمل صورة تمثل قناعاَ للمباني في الصورة الجوية، والجزء الثاني هو تحويل المضلعات داخل صورة القناع إلى أشكال ذات إحداثيات قابلة للقراءة لتخزينها واستخدامها في تطبيقات مُختلفة.

ليست المحاولة الأولى

وفي سياق مُتصل أكّدت الباحثة من خلال الدراسة بأنّه تم تدريب أربعة نماذج مُختلفة من التعلّم العميق على مجموعة الصور، والتي تم إنشاؤها باستخدام الصورة الجوية لمدينة الخليل، ثم مُقارنة أداء هذه النماذج، حيث حقق نموذج "Unet" أفضل النتائج من بين النماذج الأخرى. بعد ذلك تم تدريب النموذج مرة أخرى واستخدامه للتنبؤ بصور قناع المباني ومن ثم استخراج المُضلعات من الأقنعة باستخدام خوارزميات متخصصة، للحصول أخيراً على طبقة الأبنية على شكل إحداثيات يمكن تخزينها في قواعد البيانات واستخدامها في التطبيقات المختلفة.

نتائج مُثمرة

وتوصلت الباحثة الى أنّه تم عمل التطبيق واستخراج النتائج باستخدام صور جوية لمدينة الخليل. وبيّنت النتائج مدى مُساهمة الطريقة المُقترحة بشكل كبير في تقليل الوقت والجهد اللازمين لرسم المباني يدويًا من الصورة الجوية.

تقنيات التعلُّم العميق

يقوم الخبراء عادةً بتزويد الحاسوب بالمعلومات والبيانات الضخمة دون فرزها أو تصنيفها، ثم يقوم برنامج حاسوبي صُمِّم وفقًا لقواعد تقنيات التعلُّم العميق في البحث عن الأنماط المتشابهة في البيانات، ويُعيد ترتيبها، وربط بعضها ببعض، بناءً على سماتها الفيزيائية وخواصها الكيميائية.