فهرست مطالب

فصلنامه سنجش از دور و GIS ایران
سال ششم شماره 3 (پیاپی 23، پاییز 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/09/19
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی اکبر متکان، علیرضا شکیبا، بابک میرباقری، رضا فلاحی صفحه 1
    از میان روش های معمول درون یابی، روش های کریجینگ و کوکریجینگ به عنوان بهترین برآوردگرهای خطی نااریب، کاربرد فراوانی در درون یابی داده های بارش دارند. مدل های مذکور به رغم مزیت شان نمایش همواری از پدیده تحت مطالعه به دست می دهند و چون براساس میانگین محلی داده ها عمل می کنند، مقادیر حداکثر را کمتر و مقادیر حداقل را بیشتر از مقدار واقعی پیش بینی می کنند. بنابراین استفاده از این مدل ها به تنهایی در مواردی که هدف ارزیابی میزان ریسک و بررسی تغییرپذیری یک پدیده است، مناسب نیست. تغییرپذیری پدیده با استفاده از عدم قطعیت اندازه گیری می شود. در پژوهش حاضر به منظور محاسبه عدم قطعیت محلی و مکانی متغیر بارندگی، از الگوریتم های شبیه سازی زمین آماری SGS و CO-SGS استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهند الگوریتم های SGS و CO-SGS در نمونه های شبیه سازی با بازسازی مقادیر محتمل حداکثر و حداقل و همچنین حفظ دامنه نوسانات بارندگی در هر واحد مکانی، واریانسی نزدیک به واریانس نمونه های اصلی تولید می کنند. اختلاف واریانس شبیه سازی در مقایسه با نمونه اصلی بسیار ناچیز است، درحالی که واریانس روش های درون یابی اختلاف فاحشی با واریانس نمونه های اصلی دارد. همچنین نتایج نشان می دهند که این الگوریتم ها می توانند عدم قطعیت محلی و مکانی پدیده های مکانی ازجمله بارش را به درستی محاسبه کنند.
    کلیدواژگان: بارندگی، عدم قطعیت، شبیه سازی زمین آماری، الگوریتم SGS، الگوریتم CO، SGS
  • هادی عبدالعظیمی، سیدکاظم علوی پناه، محمدحسین مهدیان صفحه 17
    استفاده از پیشرفت های تکنیکی اخیر در شناسایی و نقشه برداری شوری خاک ها، گامی به جلو در مدیریت خاک های شور است. هدف پژوهش حاضر، استفاده و ارزیابی روش های گوناگون برآورد شوری خاک سطحی در عمق صفر تا پنج سانتی متر اطراف دریاچه طشک و بختگان با وسعت 8062 هکتار است. شوری خاک در این ناحیه عامل مهمی در عملکرد محصولات کشاورزی است. در پژوهش حاضر از سه روش متفاوت برای برآورد شوری خاک استفاده شد و نتایج این سه روش با داده های شوری اندازه گیری شده روی زمین مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، 143 نمونه برداشت شد و مقادیر هدایت الکتریکی عصاره استخراج شده از گل اشباع یا ECe آنها تهیه شد. نمونه های مرتبط به صورت منظم روی شبکه ای 750متری برای ارزیابی مدل رگرسیون (RM) و روش کریجینگ معمولی (OK) جمع آوری شدند. برای روش سوم نیز طبقه بندی نظارت شده (Scl) تصاویر ماهواره ای مربوط به سنجنده LISS-III به کار گرفته شد. در این پژوهش از مدل های رگرسیونی خطی، توانی و نمایی به منظور تخمین مقادیر شوری استفاده شد و مقادیر رقومی تصاویر ماهواره ای در آنها به عنوان متغیر مستقل و مقادیر Ece به عنوان متغیر وابسته در نظر گرفته شدند. برای تولید نقشه تخمین شوری از روش کریجینگ استفاده شد. در مورد تصاویر ماهواره ای، پیکسل های آموزشی با الگوریتم حداکثر احتمال مشابهت، طبقه بندی و سپس نقشه پوشش زمین تهیه شدند. نتایج پژوهش نشان دادند که مدل های رگرسیونی نمی توانند مقادیر شوری را به خوبی تخمین بزنند و شاخص های پوشش گیاهی همبستگی ضعیفی با مقادیر شوری خاک سطحی دارند. در مکان هایی که مقادیر شوری بیشتر از 16 دسی زیمنس بر متر بود، درصدهای شوری منتج از طبقه بندی نظارت شده و روش کریجینگ معمولی تقریبا مشابه بودند اما در سایر کلاس های شوری، مقادیر به دست آمده از این دو روش با یکدیگر تفاوت داشتند. در طبقه بندی نظارت شده داده های سنجنده LISS-III، سطوح خاک بایر با مقادیر شوری بیش از 16 دسی زیمنس بر متر، با موفقیت شناسایی و تفکیک شدند. مدل رگرسیون، 100درصد محدوده مطالعه شده را شور برآورد کرد و روش کریجینگ، 6/87 درصد از خاک های منطقه را به عنوان خاک شور، <4 دسی زیمنس برمتر، طبقه بندی کرد در حالی که طبقه بندی نظارت شده داده های سنجنده LISS-III، 5/62 درصد از خاک های منطقه را شور تشخیص داد. هر کدام از این روش ها محدودیت هایی دارند، از این رو به منظور برآورد شوری خاک، تلفیق آنها پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: شوری خاک سطحی، مدل های رگرسیونی، کریجینگ معمولی، طبقه بندی نظارت شده
  • کاظم تباکی بجستانی، سیدجمال الدین خواجه الدین، احمدرضا مختاری، رضا جعفری صفحه 31
    انرژی زمین گرمایی از جمله انرژی های تجدیدپذیر و پاک محسوب می شود و با توجه به امتیازات آن از قبیل بی خطر بودن نسبی، کمک به حفظ محیط زیست، و ارزانی جایگزینی مناسب برای سوخت فسیلی به شمار می رود. در این مطالعه به منظور شناسایی منابع زمین گرمایی در منطقه مستعد زمین گرمایی فردوس در استان خراسان جنوبی، از داده های سنجنده ETM+ لندست7 ژئوفرانس شده به نقشه توپوگرافی 1:50000 شهرستان فردوس استفاده شد. رقم پیکسل باندهای حرارتی به رادیانس طیفی تبدیل گردید و سپس دمای تابشی محاسبه شد. از باندهای مرئی و مادون قرمز نزدیک، شاخص NDVI محاسبه و لایه توان تشعشعی محاسبه گردید. با تلفیق دو دمای تابشی و تشعشعی، دمای سطحی زمین تعیین شد. با روش برازش حداقل مربعات، لایحه نواحی مستعد اکسیدهای آهن و کانی های رسی تولید گردید و گسل های منطقه از نقشه زمین شناسی 1:100000 منطقه مشخص شد. با تلفیق لایه های تولیدی با روش هم پوشانی وزن دار، منطقه مستعد زمین گرمایی فردوس شناسایی شد. با این لایه های اصلی مرتبط با تشکیل ذخایر ژئوترمال، دو منبع زمین گرمایی مستعد به منظور بهره برداری از انرژی آنها مشخص شد. این دو منبع زمین گرمایی شناسایی شده با شواهد زمین گرمایی موجود از جمله چشمه آبگرم و دو آتشفشان خاموش منطقه همبستگی مکانی دارد. بنا به یافته های تحقیق حاضر، سنجش از دور روش مقرون به صرفه ای برای تشخیص ناهنجاری های دمای سطح زمین، ویژگی های زمین شناسی منطقه مانند تشخیص واحدهای سنگی و آلتراسیون ها است. ترکیبی از سنجش از دور حرارتی با تجزیه و تحلیل زمین شناسی و درک صحیح از سازوکارهای زمین گرمایی، رویکردی دقیق و کارآمد برای تشخیص منابع زمین گرمایی خواهد بود.
    کلیدواژگان: سنجش از دور، انرژی زمین گرمایی، درجه حرارت سطحی، لندست
  • الناز محمد زنجانی پور، مسعود ورشوساز، محمد سعادت سرشت صفحه 51
    عوامل گوناگونی بر کیفیت نتایج حاصل از لیزراسکنر زمینی اثرگذارند و از آنجا که دقت اسکنر تا حد زیادی با خطاهای دستگاهی سیستماتیک محدود می شود، باید کالیبره شود. کالیبراسیون در عمل پیش نیازی است برای استخراج اطلاعات دقیق و قابل اعتماد سه بعدی از ابرنقاط. تاکنون مدل های مختلفی که هر یک چند پارامتر فیزیکی را در بر می گیرند برای بهبود کیفیت داده های لیزر اسکنر ارائه شده است. در ادامه بعد از مشاهده نمودار مقادیر باقی مانده، پارامترهای تجربی به مدل های آنها اضافه شده است. این مسئله سبب ایجاد این ضعف در مدل می شود که فقط برای همان دسته از مشاهده ها قابل استفاده اند، چون ممکن است این پارامترهای تجربی در جای دیگری کارساز و پایدار نباشند و می بایست پارامترهای دیگری را جایگزین آنها کرد. در مطالعات گذشته نویسندگان مدل جدیدی ارائه شد که به صورت پارامتریک است و با استفاده از آن امکان کالیبراسیون لیزراسکنر به طور عام وجود دارد. ازآنجاکه پایداری پارامترهای مدل ها اهمیت زیادی دارد، در نوشتار حاضر براساس ساختار داخلی دستگاه، پایداری پارامترهای یک مدل پارامتریک که برای کالیبراسیون ابرنقاط به دست آمده ارائه شده است و وابستگی آنها با تغییر ساختار دستگاه به طور دقیق و از طریق آزمایش های متعدد در این مقاله بررسی شده است. با محاسبه پارامترهای مدل و ارزیابی وابستگی آنها و اعمال آنها بر داده های ابرنقاط مشاهده می شود که این مدل با پایداری نسبی پارامترها، می تواند دقت داده های لیزراسکنر زمینی را بهبود بخشد.
    کلیدواژگان: لیزراسکنر زمینی، کالیبراسیون، ابرنقاط، مدل پارامتریک
  • رضا حسینخانی، محمودرضا صاحبی، حمید عبادی صفحه 67
    سنجش از دور را می توان به عنوان ابزاری قدرتمند با به کارگیری داده از منابع مختلف و تلفیق آنها با یکدیگر برای طبقه بندی انواع پوشش گیاهی و کاربری اراضی به کار گرفت. طبقه بندی انواع مراتع، اطلاعات اصلی را برای آنالیز بهره وری کشاورزی، محاسبه کربن و شناسایی تنوع زیستی فراهم می کند. نخستین مجموعه داده های استفاده شده در مطالعه حاضر، تصویر لندست (Thermatic Mapper) TM و دومین مجموعه داده ها، تصویر راداری ENVISAT ASAR برای منطقه مورد مطالعه واقع در محدوده شمال غربی شهر تهران (البرز جنوبی) است. در پژوهش حاضر، پس از اعمال چندین روش تصحیح توپوگرافی تصویر نوری که همگی جزو روش های غیرلامبرتی اند و با توجه به معیارهای ارزیابی این روش ها، تصحیح توپوگرافی تصویر نوری انجام شد. در ادامه، سودمندی و بهبودی که با استفاده از ویژگی های استخراج شده از تصویر راداری و نوری که شامل بافت آنهاست و در تلفیق با باندهای طیفی تصویر نوری به کار رفته است. روی نتایج طبقه بندی نهایی بررسی شد. برای انتخاب ویژگی های مستقل که منتج به بالاترین صحت نتایج شود از الگوریتم ژنتیک استفاده شد. تاثیر استفاده از داده های ارتفاعی منطقه و شاخص های گیاهی تصویر نوری بر نتایج نهایی طبقه بندی در بخش دیگری از تحقیق بررسی و باندهای بهینه انتخاب شدند. نتایج به دست آمده نشان دهنده افزایش صحت کلی و ضریب کاپای طبقه بندی بیشترین شباهت از 04/77 و 7317/0 برای تصویر نوری اولیه به 1/78 و 7495/0 در حالت استفاده از الگوریتم ژنتیک و 37/83 و 8036/0 در حالت استفاده از داده های ارتفاعی و شاخص های گیاهی است.
    کلیدواژگان: تلفیق تصاویر، طبقه بندی مراتع، تصحیح توپوگرافی، بافت تصویر، سنجش از دور
  • محسن حسن زاده شاهراجی، علی محمد زاده صفحه 89
    در دو دهه اخیر استفاده از لیزراسکن های هوایی یا لیدار در کاربردهای گوناگون مهندسی ژئوماتیک رشد فزاینده ای یافته است. دلیل این امر قابلیت اعتماد بالا و صحت داده های خروجی حاصل از این نوع سنجنده هاست. خروجی لیدار، ابرنقاط سه بعدی طبقه بندی نشده و غیرساختاریافته است. برای عملیاتی کردن داده های مذکور می بایست این داده ها به نوعی ساختارمند شوند و در کلاس های متمایز طبقه بندی گردند. در پژوهش حاضر با تلفیق ویژگی های هندسی و فیزیکی داده های حاصل از سنجنده جدید لیزراسکن هوایی موج پیوسته، بردار ویژگی متناسب با هر نقطه از ابرنقاط تشکیل می شود. روند پردازش به کارگرفته شده در این مقاله شامل استخراج ویژگی های هندسی از مختصات سه بعدی نقاط موجود در ابرنقاط است. این ویژگی شامل میزان مشارکت نقطه مطلوب در تشکیل یک صفحه در ابرنقاط است. برای رسیدن به این هدف از تبدیل هاف سه بعدی استفاده شده است. در کنار این ویژگی هندسی، ویژگی های فیزیکی شامل دامنه پالس، پهنای پالس و شماره پالس بازگشتی نیز به هر نقطه در داده های لیزراسکن هوایی موج پیوسته اختصاص داده می شود. با استفاده از بردار ویژگی تشیکل شده برای هر نقطه و طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان، ابرنقاط غیرساختاریافته را به مجموعه ای ساختاریافته و کلاسه بندی شده تبدیل می کنیم. خروجی حاصل از روش ارائه شده در این مقاله شامل ابرنقطه ای طبقه بندی شده به سه کلاس زمین لخت، ساختمان و پوشش گیاهی است. این طبقه بندی با دقت کلی 04/81 درصد، ضریب کاپا 69/0 و دقت میانگین 21/79 درصد انجام شده است.
    کلیدواژگان: لیدار موج پیوسته، طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان، پردازش ابرنقاط، تبدیل هاف سه بعدی، مناطق شهری
  • فاطمه توکلی راد، حسن احمدی، علی اکبر نظری سامانی، غلامرضا راهی، اسماعیل عباسی صفحه 103
    فرسایش خندقی یکی از مخرب ترین انواع فرسایش آبی است که ارائه مدلی فراگیر و جهانی با توجه به جنبه های مختلف آن دشوار است. کسب اطلاعات از سابقه رفتار خندق و نحوه گسترش آن نیازمند پایش مستقیم سالانه است، که به دلیل هزینه و زمان عملا در شرایط ایران امکان پذیر نیست. سنجش از دور و GIS و داده های حاصل از این فناوری می توانند با فراهم آوردن داده های مکانی در ابعاد وسیع، در چنین ارزیابی هایی نقش اساسی داشته باشند. هدف از پژوهش حاضر برآورد رشد طولی خندق ها با استفاده از عکس های هوایی دو دوره زمانی و به وسیله روش رقومی سازی سختگیرانه مبتنی بر هندسه فریم (با استفاده از دیاپازتیو و اطلاعات و علائم حاشیه ای عکس) است. مدل رقومی مورد استفاده برای اورترکتیفای کردن عکس های هوایی، از خطوط توپوگرافی اصلی و فرعی، نقاط ارتفاعی، آبراهه ها، مناطق سایه، صخره ها و سطوح آبی در محیط PCI و با ابعاد سلول 7×7 متر به دست آمد. با توجه به اندازه گیری ها، میانگین رشد طولی خندق ها به وسیله عکس هوایی، 3/1 متر در سال به دست آمد. براساس یافته های پژوهش حاضر مشخص شد که با استفاده از عکس های هوایی و GIS می توان مقدار رشد طولی خندق ها را با دقت خوبی به دست آورد. آنالیزهای رگرسیونی انجام شده نشان دادند که بین مساحت حوزه آبخیز بالادست خندق، فاصله هدکت تا مرز حوزه آبخیز، ارتفاع هدکت و SAR (نسبت جذب سدیم) با گسترش طولی خندق رابطه معنا دار وجود دارد.
    کلیدواژگان: آنالیز رگرسیونی، فرسایش خندقی، عکس هوایی، رقومی سازی سختگیرانه، بوشهر
|
  • Page 1
    Among the usual interpolation methods, kriging and co-kriging are frequently used in the interpolation of precipitation data as one the best linear unbiased estimators, Despite these advantages, there models show smoothness representation and because they are based on regional averages of the data, they predict maximum and minimum values lower and higher than real values respectively. Therefore, using these models alone is not sufficient in cases where the target is assessment of risk and study of variability. Variability of phenomenon could be measured by uncertainty index. In the study in order to calculation of local and spatial uncertainty of precipitation, geostatistical simulation algorithms CO-SGS and SGS were used. The main result of the study showed that, in simulation sample SGS and CO-SGS algorithms would be able generate the Max and Min probable value making variance as close as to the main data. The difference simulation variance is very low with main samples, in contrast, the difference of variance between main samples and interpolation method is very high. The result also showed that the mentioned algorithms could be able to compute the local and spatial uncertainty of the precipitation by different simulation.
    Keywords: Precipitation, Uncertainty, Geostatistical Simulation, SGS Algorithm, CO, SGS Algorithm
  • Page 17
    Employing recent technological advances in surveying and mapping soil salinity is a step forward in controlling saline soils. The aim of this study was to map the topsoil salinity, the depth of 0-5 cm, using different methods within the environmental context of the area around Tashk & Bakhtegan Lake, with the area of 8062 ha, that in this region soil salinity appears to be a major threat to agriculture production. We used three different methods to produce soil salinity map and then compared the results with the soil salinity data that were measured on the ground. A set of 143 soil salinity sample, electrical conductivity of the water extracted from saturated past (ECe), was systematically sampled on a 750-m grid and was used to assess two mapping methods; regression models (RM) and ordinary kriging (OK). As a third method, supervised classification (Scl) of LISS-III sensor satellite images was employed. We used linear, power and exponential regression models for estimating of salinity values. In these regression models, digital numbers of the satellite images were set as independent variables and ECe values as dependent variable. In order to provide a prediction map of the soil, the salinity data were interpolated using the ordinary kriging method. In case of the satellite images, we classified the training pixels with maximum likelihood algorithm and then the land cover map was prepared. Our results revealed that regression models could not appropriately predict the salinity values and the vegetation indexes had poor correlation with the topsoil salinity values. The salinity percentages obtained from OK and Scl were nearly similar where the salinity was high (≥16dS/m), but differed in other salinity classes. Therefore, in the supervised classification of LISS-III sensor data the bare soil surfaces with high salinity (≥16dS/m) were successfully identified and separated from the rest of the soils. The regression model estimated 100 % of the study area as saline soil. The kriging method predicted 87.6 % of the area to be classified as saline soils (> 4dS/m), while supervised classification predicted that to be 62.5 %. Each of these methods has constrains. Therefore, we recommend the integration of these methods for estimating of soil salinity.
    Keywords: Ordinary Kriging, Regression Models, Supervised Classification, Topsoil Salinity
  • Page 31
    Geothermal energy serves as a renewable and clean energy. Thanks to its great advantages such as relatively harmless, low costs and environmental friendly, it may be a good substitute for fossil fuels. In the present study, a geothermal survey is conducted in an area prone geothermal Ferdows of South Khorasan province in eastern Iran using ETM data Landsat 7 geo-referenced to topography map in scale 1:50000 of Ferdows city. Pixel number of thermal bands was converted to spectral radiance and then radiance temperature was measured. NDVI index was calculated from the visible bands in and near infra-red bands and subsequently radiance potential layer obtained. Earth surface temperature was determined by integrating both reflective and radiative temperatures. The method of least squares fitting, was used to produce layered zones of iron oxides and clay minerals and regions faults was extracted from map in scale 1:100.000. Through integration of produced layers using weighted overlapping method, geothermal prone area in Ferdows city was recognized. The potential geothermal of Ferdows in east part of Iran were evaluated and identified with the key factors associated with the formation of geothermal resources. Synthesizing the information layers, prone areas in order to geothermal energy utilizing were recognized. Hence, two resources of geothermal energy within the area were identified, which is spatially correlated with geothermal evidences such as hot spring and two inactive volcanoes. Based on the outcomes of this research, the remote sensing approaches are cost effective for determining surface temperature anomalies and area geological features such as alterations and rock units’ identification. Combining TIR remote sensing with geological analysis and the understanding of geothermal mechanism is an accurate and efficient approach to geothermal area detection.
    Keywords: Remote Sensing, Geothermal Energy, Land Surface Temperature, Landsat
  • Page 51
    There exist a number of factors that affect the quality laser scanner. In other words, the accuracy of a terrestrial scanner is limited extensively by systematic errors and thus must be calibrated. Indeed, calibration is a prerequisite for obtaining 3D precise and reliable data from point clouds. Until now, several models have been proposed to improve the accuracy of laser scanner data, most of which include both physical empirical parameters which are produced by observing point residuals, As a result, these models are just usable solely for those observations. The authors of have previously developed a new general parametric model based on the internal structure of laser scanner which can be used for a variety of TLS instruments. Due to of the importance of stability of parameters in a model, stability of them and the correlation between them needs to be investigated precisely, a task which is addressed thoroughly in this paper through a number of practical experiments. The results show that this model with a relative stability can improve the accuracy of TLS data.
    Keywords: Terrestrial Laser scanner, Calibration, Point cloud, Parametric model
  • Page 67
    Remote sensing can be used as a powerful tool by using data from different sources and combine them for vegetation and land cover classification. Pasture type classification provides key information for analysis of agricultural productivity, carbon accounting and biodiversity.The firstdata set thatused in thisstudyLandsatTM (Thematic Mapper)optical image and the second ENVISAT ASAR radar image for the study area located within the North-West of Tehran (South Alborz). In this study after applying several methods which all of them are non-lambertian and regarding to evaluate them, topographic correction was performed for optical image. The usefulness and improvement of using texture features extracted from optical and radar images in integration with spectral bands of the optical image has been evaluated on the final classification results and genetic algorithm used to select features that are independent to derive the most accurate results. In another part of the study, the impact of elevation data and optical image vegetation indices evaluated on final classification result and optimal bands selected. The results indicate increase in the overall accuracy and maximum likelihood Kappa coefficientfrom 77.04 and 0.7317 for original optical image to 78.71 and 0.7495 incaseof usinggenetic algorithm and 83.37 and 0.8036 incaseof usingelevation data and vegetation indices.
    Keywords: Image Fusion, Pasture Classification, Topographic Correction, Image Texture, Remote Sensing
  • Page 89
    In the last two decade the use of Aerial Laser Scanner (ALS) or LiDAR (Light Detection and Ranging) sensor in geomatics engineering and surveying application has augmented significantly. The main reason of the mentioned phenomenon is the reliability and accuracy of the data obtained by LiDAR sensors. The output of LiDAR is unclassified 3D point cloud. Classification of the LiDAR point clouds in different and distinguished classes is the first step in applying such data in different geomatics applications. The purpose of this article is to classify Full- Waveform LiDAR data with the compilation of geometric and physical parameters of each point in the point cloud. First of all the geometrical parameter is extracted from raw 3D coordinate of the points. This geometrical parameter is the calculation of the relational association of the point in the construction of a plane with the help of 3D Hough transform. The feature vector also includes physical features that exclusively belong to full-waveform LiDAR. These features are amplitude of the pulse, width of the pulse and the number of the returned pulse. After the construction of the feature vector for each point, the next step is to classify the point cloud into three classes; bare earth, building and vegetation with the utilization of Support Vector Machines classification method. The final step is accuracy assessment of the classification method. The results are promising; 81.04% Overall Accuracy, 0.69 Kappa Coefficient and 79.21% Average Accuracy.
    Keywords: Full-waveform LiDAR, Support Vector Machine Classifier, Point Cloud Processing, 3D Hough Transform, Urban Areas