object-oriented algorithms
در نشریات گروه آب و خاک-
فرسایش خاک بر اثر آب، یکی از مهمترین عوامل ویرانی زمین به شمار رفته و امروزه به عنوان یک خطر زیست محیطی جدی در سراسر جهان تلقی می گردد. امروزه به کارگیری سنجش از دور در پروژه های حفاظت و فرسایش خاک مرسوم است که در بیشتر آنها از عکسهای هوایی استفاده می شود که با وجود مزایای فراوان، دارای محدودیت هایی نیز هستند. در پژوهش حاضر، با استفاده از داده های ماهواره ای با قدرت تفکیک بالا مربوط به ماهواره سنتینل-2 و تلفیق آن با عکسهای هوایی و نقشه های پایه، و اجرای روش های مختلف طبقه بندی اعم از پیکسل پایه و شیءگرا، با هدف آشکارسازی و پهنه بندی سطوح فرسایشی خاک، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. پس از انجام عملیات ستادی، تصحیح های اتمسفری و هندسی، انجام پیش پردازش و پردازش های اولیه روی تصاویر سنتینل-2، در نهایت اقدام به آشکارسازی و پهنه بندی سطوح فرسایش در حوزه آبخیز لیقوان گردید. به منظور ارزیابی صحت و دقت هرکدام از روش های به کار رفته در این تحقیق، معیارهای ارزیابی دقت تولید کننده و کاربر، صحت کلی و ضریب کاپا بررسی و مقایسه شدند. بر اساس نتایج حاصله، روش طبه بندی نظارت شده با به کارگیری الگوریتم نقشه زاویه طیفی و فاصله ماهالانویی، به ترتیب با دقت تولید کننده 78/77 و 33/33 دارای بیشترین و کمترین دقت برای طبقه بندی برخوردار هستند. همچنین، به طور کلی معیار صحت کلی و ضریب کاپا نیز به ترتیب با مقادیر حداکثر 72 و 62 درصد، بیانگر دقت و صحت متوسط نقشه های تولیدی الگوریتم های پیکسل پایه می باشند. در حالیکه نتایج حاصله از پردازش شیءگرا نشان می دهد که بر اساس هر دو معیار دقت تولید کننده و دقت کاربر، روش های شیءگرا باعث افزایش 12 درصدی دقت نسبت به روش های پیکسل پایه شده است. نتایج طبقه بندی با الگوریتم های شیءگرا و بر اساس صحت کلی برابر 88 و 84 درصد به ترتیب برای الگوریتم های ضریب روشنایی و تلفیق ضریب روشنایی و شیب و بر اساس معیار ضریب کاپا نیز برای این دو الگوریتم به ترتیب 86/0 و 79/0 بدست آمد که نشان دهنده افزایش قابل قبول صحت طبقه بندی در استفاده از الگوریتم های شیءگرا در مقایسه با الگوریتم های پیکسل پایه است.
کلید واژگان: الگوریتم های شیءگرا، پردازش تصاویر ماهواره ای، فرسایش خاک، قطعه بندی تصاویرWater erosion is one of the most important causes of soil destruction, and it is considered a serious environmental hazard all over the world. Recently, remote sensing is customarily used in conservation and erosion projects that most of them use air photography which, despite the many benefits, bot have limitations. The present study was aimed to detect and zoning soil erosion levels using high resolution of Sentinel-2 satellite image, its integration with aerial photographs, base maps, and implementation of various classification methods, including pixel-based and object-oriented techniques. After the staff operations, atmospheric and geometric corrections, pre-processing, and processing done on images of Sentinel-2 for detecting the area of erosion in the Lighvan watershed. In order to evaluate the correctness and accuracy of each method in this study, the criterions of user and producer accuracy, accuracy and kappa coefficient were compared. Based on the results, the supervised tuning method with user accuracy equal 77.78 and 33.33, has the highest and lowest accuracy for classification using spectral angle map algorithm and Mahalanubis distance, respectively. The maximum of overall accuracy and kappa coefficients, 72 and 62 percent, respectively, indicate the medium accuracy of the produced maps with pixel based algorithms. The results of object-oriented processing show that based on user and producer accuracy, object-oriented methods have increased accuracy (12 %) compared to pixel-based methods. Classification results with object-oriented algorithms and based on overall accuracy, 88 and 84 percent, respectively, for the brightness and the combination of brightness and slope, and the kappa coefficient for these two algorithms was 0.86 and 0.79, respectively. This result represents an acceptable increase in classification accuracy in the use of object-oriented algorithms compared to pixel base algorithms.
Keywords: Object-Oriented Algorithms, Image Processing, Soil Erosion, Image Segmentation -
سابقه و هدف
به دلیل قرارگیری کشور ایران در ناحیه خشک و نیمه خشک، همواره متاثر از ناپایداری دامنه ای و فرسایش شدیدترین نوع فرسایش، فرسایش خندقی می باشد. این شکل فرسایش در نقاط مختلف ایران و بطور مستمر در طی سالیان رخ داده و ضمن فرسایش و انتقال حجم بالای رسوب، سبب تخریب جاده ها، تاسیسات، مراتع، دامنه ها و غیره شده است که این موضوع شناسایی مناطق پرخطر و تهیه نقشه های حساسیت را ضروری می نماید. طی سال های اخیر پردازش تصاویر ماهواره ای بعنوان روشی پیشرفته و با هدف افزایش دقت و صرفه جویی در وقت و هزینه مورد استفاده گسترده محققین قرار گرفته است. روش آنالیز شیءگرای تصاویر یکی از مهمترین روش های استخراج اطلاعات از تصاویر ماهواره ای می باشد که در آن بر اساس ویژگی های طیفی، شکلی و زمینه ای و با استفاده از دانش کارشناس، نسبت به شناسایی عوارض اقدام می شود.
مواد و روش هادر این تحقیق، حوضه لیقوان به عنوان یکی از زیرحوضه های مهم آجی چای واقع در استان آذربایجان شرقی جهت مطالعه انتخاب و تصاویر ماهواره ای سنتینل-2 (سال 2016) با قدرت تفکیک مکانی 10، 20 و 60 متری جهت پردازش و شناسایی خندق ها مورد استفاده قرار گرفت. تصاویر مذکور با استفاده از نرم افزار eCognition مورد پردازش قرار گرفته و با کاربرد انواع الگوریتم های مختلف نسبت به طراحی مدلی نیمه-اتوماتیک مبتنی بر آنالیز شیءگرا اقدام شد. در نهایت به منظور ارزیابی دقت مدل، خندق های شناسایی شده بصورت نقشه خروجی گرفته و با انتقال به نرم افزار ArcGIS و مطابقت دادن با نقشه واقعیت زمینی و تشکیل ماتریس خطا، دقت تولید کننده، دقت کاربر و ضریب کاپا برای هر کدام از الگوریتم ها محاسبه گردید.
یافته هانتایج حاصله نشان داد که الگوریتم های تراکم و ضریب فشردگی به ترتیب دارای بیشترین و کمترین دقت تولیدکننده بوده (دقت تولیدکننده به ترتیب برابر با 88 و 78) در حالیکه بر اساس ضریب کاپا الگوریتم عدم تقارن بیشترین دقت و صحت را در مقایسه با سایر روش ها داشته (کاپا برابر 0/91) و بعد از آن الگوریتم های شاخص شکل و تراکم به ترتیب با ضریب کاپا برابر 0/89 و 0/85 دارای دقت قابل قبولی برای طبقه بندی و شناسایی خندق ها ارائه دادند.
نتیجه گیریاستفاده از روش های شیءگرا به دلیل افزایش دقت و صحت طبقه بندی و شناسایی عوارض و پدیده های سطحی، می تواند بعنوان راهگشای مناسبی در تحقیقات آتی خاک شناسی و پدیده های طبیعی مورد استفاده قرار گیرد. در تحقیق حاضر با استفاده از خصوصیات طیفی و هندسی تصاویر ماهواره ای سنتینل-2 و پردازش شیءگرا در محیط نرم افزار eCognition مدلی نیمه-اتوماتیک برای شناسایی خندق ارائه شد.
کلید واژگان: الگوریتم های شیءگرا، پردازش شیءگرا، قطعه بندی، طبقه بندیBackground and objectivesDue to the location of Iran in a dry and semi-arid region, it is always affected by sloping instability and erosion as the most severe type of erosion, gully erosion. This erosion pattern occurred in different parts of Iran and continuously over many years, and during erosion and the transfer of high sediment volume, it destroyed roads, facilities, pastures, slopes, etc. This will require the identification of high risk areas and the development of sensitivity maps. In recent years, the processing of satellite imagery as an advanced method has been widely used by researchers to increase the accuracy and save time and money. The object-oriented analysis of images is one of the most important methods for extracting information from satellite imagery, which is based on spectral, form and spatial characteristics and using expert knowledge to identify complications.
Materials and methodsIn this research, the Lighwan watershed basin was studied as one of the most important sub-basins of Aji Chay in East Azarbaijan Province and the satellite images of Sentinel-2 (2016) with spatial resolution of 10, 20 and 60 meters for the processing and identification of gully Was used. The images were processed using the eCognition software and applied with different types of algorithms to design a semi-automatic model based on object-oriented analysis. Finally, in order to evaluate the accuracy of the model, the identified Gully were mapped out and calculated using ArcGIS software to match the ground reality map and the formation of the error matrix, manufacturer accuracy, user accuracy and kappa coefficient for each of the algorithms.
ResultsThe results showed that the Density and Compactness algorithms had the highest and lowest accuracy of the manufacturer (manufacturer accuracy was 88 and 78 respectively). While based on Kappa coefficient, the asymmetry algorithm has the highest accuracy compared to other methods (kappa = 0.91). Then, the shape index and density algorithms with kappa coefficient equal to 0.89 and 0.85 provided acceptable accuracy for the classification and identification of the gully.
ConclusionThe use of object-oriented methods due to the increased accuracy of classifying and identifying surface effects and phenomena can be used as a suitable solution for future soil studies and natural phenomena. In the present study, semi-automatic semi-automatic model for ditch identification was presented using spectral and geometric properties of Sentinel-2 satellite images and object-oriented processing in eCognition software environment. Key words: Object Oriented Algorithms, Object-Oriented Processing, Segmentation, Classification
Keywords: Object Oriented Algorithms, Object-Oriented Processing, Segmentation, Classification
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.