فهرست مطالب

سنجش از دور و GIS ایران - سال دهم شماره 3 (پیاپی 39، پاییز 1397)

فصلنامه سنجش از دور و GIS ایران
سال دهم شماره 3 (پیاپی 39، پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/09/03
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علمی - پژوهشی
  • علی شمس الدینی، حسن مهرزاد، ببراز کریمی * صفحات 1-16
    کشاورزی یکی از مهمترین بخش های اقتصادی کشور است که هر محصول آن شرایط اقلیمی و محیطی خاصی را می طلبند، لذا اقلیم شناسان توجه ویژه ای به آمایش سرزمین داشته و منابع اکولوژیکی را با روش های مناسب می نمایند. هدف تحقیق شناخت عوامل و عناصر اقلیمی موثر در کاشت انجیر در استان فارس و پهنه بندی نواحی مستعد کاشت این محصول از نظر اقلیمی و محیطی با استفاده از توانایی GIS در تلفیق لایه های مختلف و در قالب مدلهای مختلف می باشد. در این بررسی، شش عنصر اقلیمی (میانگین، حداکثر و حداقل مطلق دما، میانگین و حداکثر رطوبت و بارش) از 21 ایستگاه سینوپتیک، اقلیم شناسی و باران سنجی در استان فارس و 5 پارامتر محیطی (ارتفاع، شیب، نوع خاک، فرسایش و کاربری اراضی) به کار گرفته شده است. ابتدا عناصر اقلیمی با توجه به ناقص بودن آنها، با روش های تفاضل ها و نسبت ها بازسازی شده، سپس نقشه های مربوط به این پارامتر ها و عناصر در GIS تهیه شده و این نقشه ها با استفاده از منطق فازی و معیارهایی که برای کاشت درخت انجیر در نظر گرفته می شود، استاندارد و وزن دهی شد و با استفاده از منطق فازی با هم تلفیق، و نقشه پهنه بندی اراضی مستعد کاشت انجیر در استان فارس بدست آمد. نتایج تحقیق نشان داد که 3872063 هکتار از اراضی برای کاشت انجیر بسیار مناسب، 4916466 هکتار دارای قابلیت متوسط و 2729358 هکتار نیز برای کاشت انجیر نامناسب هستند. ضمن اینکه 742906 هکتار از اراضی نیز فاقد ارزش مکان یابی بوده (اراضی دریاچه ای، شوره زارها و…) که از تحلیل حذف گردیده است.
    کلیدواژگان: اقلیم کشاورزی، GIS -مکانیابی، منطقفازی، انجیر
  • حمید عزت آبادی پور * صفحات 17-32
    خوشه بندی K-Means یکی از پرکاربردترین روش های طبقه بندی نظارت نشده در پردازش تصاویر سنجش از دوری است. در روش K-Means استاندارد از معیار عدم شباهت فاصله اقلیدسی، جهت اندازه‎گیری عدم شباهت بین داده‎ها و خوشه ها استفاده می شود. به دلیل وجود عدم قطعیت در تصاویر فراطیفی، بکارگیری معیار عدم شباهت فاصله اقلیدسی جهت خوشه بندی آن ها مناسب به نظر نمی رسد. در این مقاله برای برآورد عدم شباهت بین مرکز خوشه‎ها و پیکسل ‎ها از یک معیار عدم شباهت آماری به نام دیورژانس اطلاعات طیفی به جای فاصله اقلیدسی استفاده شده است. فاصله طیفی اقلیدسی، داده‎های طیفی پیکسل ها و مراکز خوشه ها را به صورت نقاطی در یک فضای چندبعدی در نظر می گیرد و فاصله هندسی بین آنها را اندازه گیری می کند. ولی دیورژانس اطلاعات طیفی، توزیع احتمال طیف ها را از طریق نرمال‎کردن امضای طیفی مدل‎سازی می کند. سپس فاصله بین توزیع احتمال طیف یک پیکسل و توزیع احتمال طیف هر مرکز خوشه را برآورد می کند. این ایده در طراحی و پیاده‎سازی یک الگوریتم نظارت نشده برای خوشه‎بندی تصاویر فراطیفی بکارگرفته شده است. آزمون های انجام شده بر روی داده های تصویری فراطیفی واقعی حاصل از سه سنجنده HyMap، HYDICE و Hyperion نشان می دهد که این راه کار، نتایج طبقه بندی را بهبود می بخشد. به طوری که ضریب کاپای نتایج طبقه بندی تصاویر فراطیفی مورد استفاده به ترتیب 7%، 56% و 10% افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: خوشه‎بندی، معیار عدم شباهت، دیورژانس اطلاعات طیفی، تصاویر فراطیفی
  • نعیمه احمدی، زهرا موسوی *، زهره معصومی صفحات 33-52
    پدیده ی فرونشست زمین، نشست رو به پایین سطح زمین است که می تواند دارای بردار جابجایی افقی اندک باشد. علت رخداد این پدیده ممکن است متاثر از عوامل طبیعی و انسانی باشد. در ایران و به ویژه در محدوده ی مورد مطالعه، رویداد آن اغلب متوجه فعالیت های انسانی و به ویژه بهره برداری بی رویه از منابع آب زیرزمینی است. در این پژوهش میزان و دامنه ی فرونشست زمین به کمک تکنیکتداخل سنجی راداری تعیین شده است. نرخ فرونشست در دشت خرمدره با استفاده از تصاویر راداری در بازه ی زمانی 2005 – 2003به روش پراکنشگرهای پایدار محاسبه گردید. میدان جابجایی بدست آمده بیانگر آن است که نرخ فرونشست در این دشت 35 میلیمتر در سال در جهت خط دید ماهواره می باشد. در ادامه از سیستم اطلاعات مکانی به منظور بررسی مخاطرات احتمالی فرونشست استفاده شده است. نتایج نشانگر تاثیرپذیری قسمتی از مسیر خطوط راه آهن، راه های اصلی و بزرگراه از فرونشست می باشد.
    کلیدواژگان: فرونشست، دشت خرمدره، تداخل سنجی راداری، سیستم اطلاعات مکانی
  • فرزانه حدادی، محسن آزادبخت *، مائده بهی فر بهی فر، حمیدصالحی شهرابی، امیر معینی راد صفحات 53-76
    در طول چند دهه گذشته، شاخص های پوشش گیاهی متعددی برای تخمین تولید محصولات کشاورزی توسعه داده شده اند که هر یک از آن ها با توجه به باندهای مورد استفاده و فرمول جبری خود، به مقادیر متفاوتی از تراکم و شاخص سطح برگ گیاهان زراعی حساسیت دارند. مطالعه بعضی از محصولات زراعی چندساله مانند یونجه، که در هر سال به دفعات برداشت می شود، بسیار پیچیده بوده و کمتر مورد توجه قرار گرفته است. لذا در این مقاله، از مهم ترین شاخص های پوشش گیاهی توسعه داده شده در برآورد تولید یونجه، توسط تصاویر سری زمانی Sentinel-2 استفاده می شود. در این تحقیق، اقدام به جمع آوری دوره ای 144 نمونه، به شیوه تخریبی از مزارع زیر کشت محصول یونجه شرکت کشاورزی و دامپروری مگسال (قزوین) ، به صورت تقریبا نزدیک به زمان گذر ماهواره، شد و سپس کارایی 10 شاخص از معروف ترین شاخص های پوشش گیاهی، مبتنی بر تصاویر Sentinel-2 برای تخمین تولید محصول یونجه، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحقیق حاضر، نشان داد که تولید تخمین زده شده یونجه، با استفاده از شاخص نسبت به سایر شاخص ها، دارای بالاترین همبستگی و کمترین جذر میانگین مربعات با داده های برداشت شده میدانی در اواسط مرداد ماه بوده است. به علاوه در نتایج این تحقیق، نشان داده شد که شاخص های لبه قرمز، مشکل اشباع شدگی شاخص های پوشش گیاهی در محصول یونجه را نتوانسته اند برطرف کنند و شاخص های پوشش گیاهی سبز، نسبت به شاخص های لبه قرمز جهت تخمین تولید این محصول، توانایی بیشتری را نشان داده اند.
    کلیدواژگان: سنجش از دور، کشاورزی، شاخص طیفی لبه قرمز، تخمین تولید، یونجه، Sentinel-2
  • کریم سلیمانی، شادمان درویشی، فاطمه شکریان*، مصطفی رشیدپور صفحات 77-104
    برف یک منبع عمده جریان آب در هر منطقه است. از این رو آگاهی از توزیع فضایی و زمانی برف برای مدیریت مناسب منابع آب محدود در منطقه ضروری است. با توجه به شرایط سخت فیزیکی محیط های کوهستانی امکان اندازه گیری دائم زمینی جهت تخمین منابع برفابی و تشکیل پایگاه داده ها وجود ندارد. به همین جهت استفاده از داده های سنجش از دوری به منظور پایش تغییرات سطح برف بسیار موثر می باشد از این رو هدف تحقیق حاضر بررسی تغییرات پوشش برف استان کردستان به کمک تصاویر ماهواره ای TERRA- MODIS است. داده های مورد استفاده در این تحقیق تصاویر MODIS از سال 2005 تا 2017 و روش های مورد استفاده شاخص NDSI و طبقه بندی نظارت نشده است. بررسی نتایج نشان داد که از لحاظ زمانی کمترین مساحت نواحی پوشیده از برف در سال های 2007 و 2008 و بیشترین آن در سال های 2009، 2012 و 2016 و هم چنین از لحاظ فضایی بیشترین مساحت پوشش برف استان به شهرستان های سقز، مریوان، سرواباد، دیوانده و کامیاران و کمترین آن به شهرستان های بیجار، قروه، بانه و سنندج تعلق داشته است. در این مطالعه مشخص شد که تصاویر MODIS، شاخص NDSI و روش طبقه بندی نطارت نشده راهکار مناسبی برای پایش تغییرات نواحی برفی است.
    کلیدواژگان: طبقه بندی، پوشش برف، NDSI، تصاویرMODIS، کردستان
  • حامد نعمت اللهی، داود عاشورلو *، عباس علیمحمدی، الهام خدابنده لو، سهیل رادیوم صفحات 105-122
    یکی از اهداف مهم در کشاورزی پایدار، حفظ اکوسیستم های سالم با تاکید بر مدیریت منابع زمینی، آبی و طبیعی به منظور تحقق امنیت غذایی در سطوح محلی تا جهانی است. داده های سری زمانی سنجش از دور به عنوان منبعی وسیع و ارزشمند از اطلاعات طیفی و زمانی، توانسته محققان را در پیشبرد اهداف مدیریت مزرعه کمک کند. مدیریت مزرعه همیشه با چالش هایی همراه بوده و عدم دسترسی به اطلاعات کمی و کیفی محصولات زراعی از مشکلات این حوزه به شمار می رود. هدف از این تحقیق، توسعه و کاربرد شاخص های وضعیت محصول و مزرعه با استفاده از داده های سری زمانی NDVI (ماهواره Sentinel-2) و نقشه نوع محصول مزارع شرکت کشت و صنعت مغان در سال 1396-1395 و شرکت کشت و صنعت شهید رجایی دزفول در سال 1396-1397 است تا به وسیله آن، مناطقی که توسط عواملی همچون بیماری، هجوم آفات و علف های هرز و همچنین مشکلات خاک و عدم توزیع نامناسب آب آبیاری در مزرعه، دچار تغییر فنولوژیکی در طول زمان شده اند، شناسایی شوند. برای این منظور، داده های سری زمانی شاخص NDVI برای 4 نوع محصول (گندم، ذرت، یونجه و چغندرقند) و در مزارع مختلف محاسبه شد و برای نشان دادن وضعیت مزرعه و محصول در هر مزرعه و مزارع نسبت به هم، دو شاخص وضعیت مزرعه و محصول توسعه داده شد. ارزیابی نتایج این شاخص ها با مشاهدات زمینی، حاکی از آن است که محصول یونجه در کشت و صنعت مغان و گندم در کشت و صنعت شهید رجایی دزفول به ترتیب 88/88 و 11/94 درصد، بالاترین دقت (صحت کلی) را در بین محصولات منطقه داشتند.
    کلیدواژگان: سری زمانیNDVI، شاخص وضعیت مزرعه، شاخص محصول، مدیریت مزرعه، Sentinel-2
  • حمید صالحی، علی شمس الدینی *، سید مجید میرلطیفی صفحات 123-140
    داده های اخذ شده توسط سنجنده های ماهواره ای به طور معمول به سه دسته تصاویر با قدرت تفکیک مکانی پایین، متوسط و بالا تقسیم می شوند. بسیاری از تصاویر با قدرت تفکیک مکانی پایین و متوسط و قدرت تفکیک زمانی بالا براحتی در دسترس کاربران می باشند، در حالی که تصاویر با قدرت تفکیک مکانی بالا در اکثر مواقع دارای قدرت تفکیک زمانی بالایی نیستند و یا به صورت تجاری و با هزینه بالا در دسترس می باشند. علاوه بر این، تصاویر با قدرت تفکیک مکانی بالا معمولا فاقد باند های حرارتی بوده و لذا در مدل کردن فرآیند های طبیعی مانند تبخیر- تعرق با محدودیت مواجه هستند. تولید نقشه های تبخیر- تعرق روزانه با قدرت تفکیک مکانی بالا همواره یکی از چالش های محققین سنجش ازدور بوده است. هدف این مطالعه تولید نقشه های تبخیر- تعرق روزانه با قدرت تفکیک مکانی 30 متر برای اراضی کشت و صنعت امیرکبیر می باشد. برای این منظور ابتدا با استفاده از الگوریتم های SADFAT [1] و STARFM [2] و تصاویر لندست 8 و مادیس باندهای مختلف شامل باندهای مرئی و مادون قرمز با قدرت تفکیک زمانی روزانه و قدرت تفکیک مکانی 30 متر تولید شدند و در نهایت نقشه های تبخیر- تعرق واقعی با استفاده از باندهای تولید شده و الگوریتم سبال ایجاد شدند. مقایسه تبخیر- تعرق های واقعی شبیه سازی شده با تبخیر- تعرق های واقعی به دست آمده با روش فائو- پنمن- مانتیث نشان دهنده و می باشند. همچنین مقایسه تبخیر- تعرق واقعی شبیه سازی سازی شده با تبخیر- تعرق واقعی حاصل از تصویر لندست 8 در همان روز نشان دهنده و می باشد که نشان دهنده عملکرد خوب چهارچوب پیشنهادی برای ریز مقیاس نمایی در این مطالعه می باشد.
    کلیدواژگان: تبخیر- تعرق، مادیس، لندست 8، ریزمقیاس نمایی، سبال، SADFAT، STARFM
|
  • Shamsoddini A*, Mehrzad H., Karimi B. Pages 1-16
    Agriculture is one of the most important economic parts in each country, which each product requires specific climatic and environmental conditions. So climatologists pay special attention to landuse planning and managing ecological resources with appropriate methods. The purpose of this study is to identify the effective climatic factors and elements in fig planting in Fars province and zoning the areas susceptible to planting this product climatically and environmentally, using the ability of GIS to combine different layers and in the form of different models. In this study, six climatic elements (average temperature, maximum and minimum absolute temperature, average and maximum humidity and amounts of precipitation) from 21 stations of synoptic, climatology and Rain gauge stations in Fars province and 5 environmental parameters (elevation, slope, soil type, erosion and landuse) has been used. First, the climatic elements have been reconstructed using Differences and Ratios methods due to their incompleteness. Then maps of these parameters and elements are plotted in GIS and these maps are standardized and weighted using Fuzzy logic and the criteria for fig tree planting, and combined with Fuzzy logic, and zoning map of susceptible land obtained in Fars province. The results showed that 32 percent of the lands are very suitable for planting Figs, 40 percent has a moderate ability, and 22 percent are also inappropriate for fig tree planting. In addition, 6% of the lands is not worthy of Fig tree planting (lake lands, salty lands, etc.), which is excluded from the analysis.
    Keywords: Agricultural climate, GIS, Site selection, fuzzy logic , figs
  • Ezzatabadi Pour H * Pages 17-32
    K-Means is one of the most frequently used unsupervised classification approaches for remotely sensed image analysis. In standard K-Means version, the Euclidean distance (ED) has used to estimate the dissimilarity between an unknown vector data and the cluster center. Since, this measure is very sensitive to topographic and environmental effects on spectral observations, we have proposed to replace it with a new one for goal of hyperspectral image clustering. The Spectral Information Divergence (SID) is a stochastic measure that is a more reliable dissimilarity measure when compared to ED as a deterministic measure. Where the ED measure the spectral distance between vector data and the clusters, SID models the probability distributions for vector data and clusters by normalizing their spectral signatures and measures the distances between them. This idea has applied to develop an enhanced clustering framework. The experimental results on three real hyperspectral images collected by HyMap, HYDICE and Hyperion sensors show that the proposed method improves classification results. In the manner that the Kappa coefficient of the classification results of three hyperspectral imagery datasets increased by about 7%, 56% and 10%, respectively.
    Keywords: Clustering, Dissimilarity Measure, Spectral Information Divergence, Hyperspectral Images
  • Ahmadi N _Mousavi Z *_Masoumi Z Pages 33-52
    Subsidence is a downward motion of ground surface with small horizontal displacement vector. It may happen due to natural factors or human activities. In Iran,subsidence may occurbecause of the human activities and excessive extractionof groundwater resources. In this study, we applied Synthetic aperture Radar Interferometry (InSAR) to investigate the rate of subsidence. We estimatedthe rate of subsidence in Khoramdareh plain using Permanent Scattering (PS) for the duration time 2003-2005. The mean velocity map indicated that the subsidence is occurring with the rate of 35 mm/yr in direction of Satellite Line of Sight. Afterward, we used Geospatial Information System (GIS) to evaluate the risks of subsidence. The results show some parts of the railways, main roads and highways are affected by subsidence.
    Keywords: Khoramdarreh plain, SAR interferometry (InSAR), Geospatial Information System (GIS)
  • Haddadi F, Azadbakht M* , Behifar M, Salehi H, Moeinirad A Pages 53-76
    Over the past several decades, many vegetation indices have been developed for crop yield estimation, each being sensitive to different levels of crop density and leaf area index, based on the bands and the algebraic formulas used in its design. However, the study of some perennial crops such as alfalfa, which are harvested several times annually, is very complicated and has received less attention. Therefore, in this paper, the most important vegetation indices developed to estimate alfalfa yield are using Sentinel-2 time series images. In this research, 144 alfalfa samples were collected periodically in a destructive way from alfalfa farms of Magsal Agricultural and Production Company (Qazvin) near the time of satellite pass, and then the efficiency of 10 of the most famous vegetation indices to estimate alfalfa yield was evaluated based on Sentinel-2 images. The results of this research showed that the estimated alfalfa yield using the index had the highest correlation ( ) and the lowest root-mean-square-error (RMSE = 0.316 ) compared to the field data collected in the middle of August. In addition, the results showed that the red edge indices did not solve the saturation problem of vegetation indices and that the green vegetation indices were more capable of estimating alfalfa yield than the red edge indices.
    Keywords: Remote sensing, Agriculture, Red edge Index, Yield Estimation, Alfalfa, Sentinel-2
  • Solaimani K._Darvishi S. _Shokrian F *_Rashidpour M Pages 77-104
    Snow is a major source of water flow in each region. Therefore, knowledge of the spatial and temporal distribution of snow is essential for proper management of water resources in the region. Due to the severe physical conditions of mountainous environments, there is no permanent ground measurement for estimating snowfall resources and the establishment of a database. So, using remote sensing data to monitor snow level changes is very effective. Therefore, the aim of this study was to investigate the temporal and spatial variations of snow cover in Kurdistan province using MODIS (MOD10A1, MOD10A2) snowstorm products in the 17-year period (2000-2017). Also, to evaluate the accuracy of the images and to analyze the relationship between snow changes with rainfall and temperature data, the synoptic station data of the study area was used. The results of the evaluation of the images with the weather station data show that these images have the appropriate accuracy in extracting snow surfaces. Also, the results of snow cover variations in Kurdistan province indicate that the highest snow cover area was in 2000, 2001, 2004, 2006, 2007, 2008, 2010, 2011, 2012, 2013, and 2015, respectively, and the lowest in the years 2005, 2009, 2016 and 2017, with the largest snow cover area in December 2007 with a 2.8914 square km area. The study of snowfall variations in the province shows that the highest snowfall in the province from November to March was in the city of Diwandareh (November 2004, 59.57%) in Bijar (Feb. 2000, 25.93%) and Qorveh city (January 2017, 25.38%). Also, the analysis of the relationship between snow melting and climatic data shows that in the months of April and May rainfall increased and in June, with decreasing rainfall, the increasing trend of temperature caused the snow depths to melt in the province.
    Keywords: Kurdistan province, snow cover, MODIS
  • Nematollahi H., Ashourloo D*, Alimohammadi A, Khodabandehloo E, Radiom S Pages 105-122
    One of important objectives in sustainable agriculture is preservation of healthy ecosystems with focus on natural aquatic and terrestrial resources management in order to accomplish food security at local and global scales. Time-series remotely sensed datasets are precious and valuable resource of temporal and spectral information that could support researchers to access field management goals. Farm management have been always encountered some challenges such as lack of access to quantitative and qualitative information of agricultural crops. This research aims to develop crop and field condition indices using time-series of NDVI (Sentinel-2) and crop type maps of Moghan Agro- Industry (MAI) in 2016-2017 and also Shahid Rajaei Agro-Industry (SRAI) in 2017-2018. Then we tried to identify parts of the fields that are affected by Environmental factors such as disease, pest, weed, soil-related deficiencies and uneven distribution of water due to Inefficient irrigation system. To this end, Time-series of NDVI for four crops (wheat, maize, alfalfa and sugar beet) in various fields was provided. Finaly, field and crop condition indices were developed to show the variations of crop in each field and also the fields in comparison with each other. Finally, the proposed indices showed high accuracy with ground observations. The results were 88.88% for Alfalfa fields in MAI, and 94.11% for wheat fields in SRAI. After evaluation of the results of indices with ground observations, it was revealed that where field (homogeneity) index is low, growth limiting factors are activated.
    Keywords: NDVI time-series, field condition index, crop condition index, farm management, Sentinel-2
  • Salehi H _Shamsoddini A*_Mirlatifi SM Pages 123-140
    Satellites acquire data in low, medium, and high spatial resolutions. Freely-available high temporal resolution images are often acquired in medium (or low) spatial resolution and high spatial resolution images usually suffer from a low temporal resolution or from high costs. Moreover, high spatial resolution images are prevented to use in modeling of processes such as evapotranspiration due to the lack of thermal bands. Evapotranspiration mapping with a high spatial and temporal resolutions have been always one of the main subjects in the field of remote sensing. Daily evapotranspiration mapping with a 30 meter spatial resolution is the aim of current study. The case study of the research is Amir- Kabir agro-industrial farms. For this purpose, among 36 bands of MODIS image, those being more spectrally similar to Landsat bands were selected. Then, SADFAT and STARFM algorithms were applied on Landsat 8 and MODIS images to simulate visible and infrared bands with daily temporal resolution and 30-m spatial resolution. Afterward, the simulated bands were used as input for SEBAL algorithm to calculate actual evapotranspiration. Comparing the results with the actual evapotranspiration derived from FAO-Penman-Monteith equation indicated a RMSE of 2.53 mm/day and R2 of 0.69. Also, an RMSE of 0.68 mm/day and R2 of 0.94 were derived when the actual evapotranspiration derived from the downscaled bands were compared with that derived from the Landsat-8 bands. Accordingly, these results showed the efficient performance of the downscaling framework proposed in this study.
    Keywords: Downscaling, Evapotranspiration, MODIS, Landsat-8, SEBAL, SADFAT, STARFM