classification
در نشریات گروه اکولوژی-
مدل های پیش بینی پاسخ گونه های گیاهی به عوامل محیطی، از ابزارهای مهم جهت کسب اطلاعات درباره علل استقرارگونه ها و تناسب مدل های پیش بینی پاسخ گونه های گیاهی به عوامل محیطی، از ابزارهای مهم جهت کسب اطلاعات درباره علل استقرارگونه ها، محسوب می شوند. در این تحقیق، با استفاده از آنالیزهای چندمتغیره، ضمن تعیین عوامل اکولوژیک موثر بر تغییرات ترکیب گیاهی به بررسی پاسخ گونه ماشک ایرانی (Vicia persica) به تغییرات عوامل محیطی، پرداخته شد. نمونه برداری از پوشش گیاهی به روش سیستماتیک-تصادفی طی سال های 1398-1396 انجام شد. مطالعات پوشش گیاهی شامل درصد تاج پوشش و تراکم گونه ها در داخل پلات ها انجام شد. برای این منظور تعداد پنج ترانسکت به طول 1000 متر با فاصله یکسان نسبت به هم بکار برده شد. سپس بر روی هر یک از آنها، شش پلات (2 در 2 متر) با فواصل یکسان، مستقر گردید. از هر یک از پلات ها، یک نمونه خاک با سه تکرار از عمق 0 تا 30 سانتی متری سطح خاک برداشت گردید. جهت بررسی ارتباط متغیرهای محیطی اثرگذار و معنی دار با پوشش گیاهی و انتخاب روش مناسب خطی و غیرخطی، آنالیز تطبیقی قوس گیری شده بر روی داده های پوشش گیاهی، انجام و طول گرادیان مشخص گردید. برای پیش بینی پاسخ گونه های گیاهی به تغییرات عوامل محیطی از مدل جمعی استفاده شد. برای تجزیه و تحلیل داده ها در این بخش، از نرم افزارCanoco نسخه 4.5، استفاده شد. نتایج نشان داده است که دامنه ارتفاع رویشگاه این گونه، 3400- 2200 متری از سطح دریا است. بررسی تاثیر مجموعه ای از عوامل محیطی بر تغییرات پوشش گیاهی در رویشگاه، منجر به انتخاب 12 متغیر از بین 19 متغیر اولیه شد. پاسخ گونه به متغیرهای درصد شن، هدایت الکتریکی، پتاسیم و آهک خاک به صورت تک نمایی، پاسخ گونه به متغیرهای اسیدیته خاک و درصد سنگ و سنگریزه به صورت کاهشی و پاسخ گونه به متغیرهای درصد ماده آلی، درصد کربن آلی، درصد نیتروژن و فسفر خاک، از مدل افزایشی پیروی می کند. پاسخ گونه به رطوبت اشباع خاک و وزن مخصوص ظاهری خاک، از مدل دو نمایی، پیروی کرد. درمجموع نتایج این پژوهش نشان داد که، مدل افزایشی تعمیم یافته اطلاعات ارزشمندی برای تعیین نیازهای اکولوژیکی گونه ها ارائه می دهد که می تواند در مدیریت پوشش گیاهی و اصلاح مراتع در مناطق مشابه، مورد توجه قرار گیرد.
کلید واژگان: گونه ماشک، رسته بندی، عوامل اکولوژیک، مدل جمعی تعمیم یافته، منحنی پاسخ گونه، ویژگی های اکولوژیکPredictive models of response of plant species to environmental factorsare important tools for obtaining information about the causes of species establishment. In this research, using multivariate analysis, while determining the ecological factors affecting the changes in plant composition, response of (Vicia persica) to changes in environmental factors was investigated. Sampling of vegetationwas done by systematic-random method during 2016-2018. Vegetation studies, including canopy percentage and species density, were done inside the plots. For this purpose, five transects with a length of 1000 meters were used with the same distance to each other. Then, on each of them, six plots (2 x 2 meters) were established with the same distances. In each of the plots, a soil sample was collected with three repetitions from the depth of 0 to 30 cm of the soil surface. in order to investigate the relationship between effective and significant environmental variables with vegetationand choosingchoose the appropriate linear and non-linear method, DCA was performed on the vegetation data and gradient length was determined. A generalized additive model was used to predict the response of plant species to changes in environmental factors. Canoco software version 4.5 was used for data analysisin this section. The results showed thatthe height range of this plant habitat is 2200-3400 above sea level. Investigating the effect of a set of environmental factors on vegetation changes in the habitat, led to the selection of 12 variables out of 19 primary variables. The response of the species to the variables of sand percentage, electrical conductivity, potassium and soil lime was monoexponential, the response of the species to the variables of soil acidity and stone percentage and gravel was decreasing, And the response of the species to the variables of percentage of organic matter, carbon, soil nitrogen and phosphorus, follows the incremental model. Species response to saturated humidity of soil and soil apparent specific gravity followed the bi-exponential model. In total, the results of this research showed that the generalized additive model provides valuable information for determining the ecological needs of the species, which can be considered invegetation management and rangeland improvement in similar areas.
Keywords: Vicia Persica, Classification, Ecological Factors, Generalized Additive Model, Species Response Curve, Ecological Properties -
شناخت ویژگی های اکولوژیکی گونه های گیاهی و چگونگی عکس العمل آنها به عوامل محیطی، اطلاعات لازم را برای مدیریت پوشش گیاهی و اصلاح مراتع، فراهم می آورد. به دلیل اهمیت گونه جعفری فرنگی کوهستانی(Chaerophyllum macropodum Boiss.) در تولید علوفه و استفاده های دارویی، در مقاله حاضر، به مطالعه نیازهای اکولوژیک آن با تاکید بر تعیین عوامل اکولوژیک موثر بر تغییرات پوشش گیاهی و بررسی پاسخ این گونه به تغییرات عوامل اکولوژیکی، با استفاده از روش آنالیز تطبیقی متعارفی (Canonical Correspondence Analysis, CCA) و مدل جمعی تعمیم یافته (Generalized Additive Models, GAM) در استان مازندران پرداخته شده است. نتایج حاصل از آنالیز تطبیقی متعارفی نشان داد که عوامل محیطی مثل ارتفاع از سطح دریا، جهت جغرافیایی، فسفر، کربن آلی، ماده آلی، اسیدیته، هدایت الکتریکی، رطوبت اشباع خاک و آهک، در رویشگاه های مورد مطالعه ، به ترتیب با بیان 9/5، 6/5، 2، 2، 8/1، 7/1، 7/1، 6/1 و 3/1 درصد از واریانس موجود در ترکیب گیاهی، نقش مهمی در تغییرات پوشش گیاهی در رویشگاه های مورد مطالعه داشتند. نتایج نشان داد که پاسخ گونه C.macropodum به میزان فسفر و پتاسیم از مدل کاهشی (Monotonic decrease) پیروی می کند. الگوی پاسخ این گونه به درصد سیلت، درصد شن، درصد ماده آلی، درصد کربن آلی، درصد ازت ، آهک و جهت شیب از مدل زنگوله ای (Unimodal) پیروی کرده و حد بهینه رشد آن برای هر یک از این عوامل به ترتیب 20 درصد، 55 درصد، 5 درصد، 3 درصد، 4/0 درصد، 5 درصد و جهات شمال و شمال غرب می باشد. مطالعه پاسخ گیاه چعفری فرنگی در امتداد شیب عوامل توپوگرافی و خاک، اطلاعات ارزشمندی برای تعیین نیازهای اکولوژیکی این گونه ارایه داد که می تواند در عملیات اصلاح مراتع در مناطق مشابه، مورد توجه قرار گیرد.
کلید واژگان: رسته بندی، جعفری فرنگی کوهستانی، عوامل اکولوژیک، مدل جمعی تعمیم یافته، ویژگیهای خاکKnowing the ecological characteristics of plant species and their response to environmental factors provides the necessary information for managing vegetation and improving of rangelands. Due to the importance of the Chaerophyllum macropodum and its role in soil protection and forage production, we conducted a study of the ecological needs and determining the ecological factors affecting in plant cover and the response of the species to changes in ecological factors, using the Canonical Correspondence Analysis method ( CCA) and Generalized Additive Models (GAM) in Mazandaran province. The results of conventional comparative analysis showed that environmental factors such as altitude, aspect, phosphorous, organic carbon, organic material, pH, Ec, %sand, saturated moisture percentage and lime of soil, respectively with the expression of 5.9, 5.6, 2, 2, 1.8, 1.7, 1.7, 1.6 and 1.3 percent of the variance in plant composition had an important role in the changes of plant cover in the studied habitats. The response of the species to the amount of phosphorus and potassium follows the monotonic decrease model. The response of species to the percentage of silt, sand, organic material, organic carbon,nitrogen,line and aspect follows the bell model (Unimodal) and the optimal growth limit For each of these factors, it is 20%, 55%, 5%, 35,0.45 and north and westnorth slopes. The study of the response of the species to environmental and soil factors provided valuable information to determine the ecological needs of this species, which can be taken into consideration in the operation of rangelands improvement in similar areas.
Keywords: Classification, Chaerophyllum macropodum, Ecological factors, Generalized collective model, Soil properties -
یکی از زمینه های مطرح در بوم شناسی پوشش گیاهی، درک روابط گونه های گیاهی و عوامل محیطی و تحلیل واکنش گونه ها در امتداد شیب عوامل محیطی است. با توجه به اهمیت گیاه Salsola arbusculiformis Drob در حفاظت خاک و تولید علوفه در منطقه شوقان استان خراسان شمالی، در این تحقیق به بررسی عکس العمل این گونه نسبت به متغیرهای محیطی با استفاده از مدل جمعی تعمیم یافته پرداخته شد. بدین منظور برای اندازه گیری مولفه های گیاهی و عوامل محیطی از روش تصادفی-سیستماتیک استفاده شد. برای بررسی ارتباط پوشش گیاهی با عوامل محیطی از روش آنالیز تطبیقی متعارفی استفاده شد. نتایج حاصل از آنالیز تطبیقی متعارفی نشان داد که عوامل محیطی مثل درصد شن، یون های سولفات و بیکربنات خاک، بارندگی سالانه و ارتفاع از سطح دریا، به ترتیب با بیان 8/5 ، 4/11، 7/5، 1/9 و 7 درصد از واریانس موجود در ترکیب گیاهی، نقش مهمی در تغییرات پوشش گیاهی در رویشگاه مورد مطالعه داشتند. مطالعه عکس العمل این گونه به عوامل محیطی نشان داد که از 25 متغیر محیطی مورد مطالعه، 14 متغیر تاثیر معنی داری (01/0p <) بر عملکرد گیاه داشتند. الگوی پاسخ گونه مورد مطالعه در امتداد شیب عواملی مثل اسیدیته، درصد شن و رس خاک، ارتفاع از سطح دریا و درصد شیب زمین به صورت تک نمایی بود، و حد بهینه رشد آن برای هر یک از این عوامل به ترتیب 4/8، 66%، 28%، 1452 متر و 5% بود. پاسخ این گونه به میزان سولفات و درصد آهک خاک از مدل کاهشی پیروی کرد. بدین ترتیب که با افزایش مقادیر این عوامل، عملکرد آن کاهش نشان داد. الگوی پاسخ گونه مورد نظر در امتداد شیب عواملی مثل کلر، سدیم، کربن آلی، ازت، شوری خاک و متوسط درجه حرارت سالانه حالت دو مد داشت. این مدل، نشان دهنده وجود یک محدودیت رقابتی در طول شیب محیطی است. نتایج نشان داد که این گونه در شیب های شمالی دارای بیشترین مقدار عملکرد است. مطالعه عکس العمل گونه مورد نظر در امتداد شیب عوامل توپوگرافی و خاک، اطلاعات ارزشمندی برای تعیین نیازهای اکولوژیکی این گونه ارایه داد که می تواند در عملیات اصلاح مراتع در مناطق مشابه، مورد توجه قرار گیرد.
کلید واژگان: رسته بندی، سالسولا، عوامل اکولوژیک، مدل جمعی تعمیم یافته، منحنی پاسخJournal of Arid Biome, Volume:11 Issue: 2, 2023, PP 117 -131One of the fields in vegetation ecology is understanding the relationships between plant species and environmental factors and analyzing species reactions along the slope of environmental factors. Considering the importance of Salsola arbusculiformis Drob in soil conservation and forage production, the reaction of this species to environmental factors was investigated using the Generalized Additive Model in Shoghan region of North Khorasan province. For this purpose, a systematic random-method was used to measure plant parameters and environmental factors. Canonical Correspondence Analysis was used to examine the relationship between vegetation and environmental factors. The results showed that environmental factors such as percentage of sand, sulfate ions and soil bicarbonate, annual rainfall and altitude, respectively, expressed 5.8, 11.4, 5.7, 9.1 and 7% of the existing variance and have an important role in vegetation changes in the studied habitat. The study of the reaction of this species to environmental factors showed that out of 25 environmental variables studied, 14 variables had a significant effect on plant yield (p <0.01). The response pattern of the studied species along the slope of factors such as acidity, percentage of sand and clay, altitude and finally the percentage of slope was unimodal. The optimal growth limit for each of the above factors was 8.4, 66%, 28%, 1452 meters and 5%, respectively. The response of this species to the amount of sulfate and percentage of soil lime followed a decreasing model, so that with increasing the values of these factors, its yield decreased. The response pattern of the desired species was in two modes, along the slope of factors such as chlorine, sodium, organic carbon, nitrogen, soil salinity and average annual temperature. This model indicates a competitive constraint startsrecalong the peripheral slope. The results also showed that this species has the highest yield in the northern slopes. Studying the reaction of the desired species along the slope of topographic and soil factors provided valuable information for determining the ecological needs of this species, which can be considered in rangeland improvement operations in similar areas.
Keywords: Classification, Salsola, Ecological factors, Generalized Additive Model, Response curve -
پژوهش حاضر با هدف مدل سازی پراکنش رویشگاه بالقوه و شناخت نیازهای بوم شناختی گونه A. sieberi با استفاده از مدل های درخت طبقه بندی و رگرسیون و جمعی تعمیم یافته، در مراتع پشتکوه استان یزد در مرکز ایران انجام شد. برای این منظور، رویشگاه های خالص این گونه مشخص و اطلاعات مربوط به حضور گونه گیاهی با استفاده از روش تصادفی- سیستماتیک جمع آوری شد. لایه های مربوط به متغیرهای محیطی (متغیرهای خاکی و فیزیوگرافیک) با استفاده از زمین آمار و نقشه رقومی ارتفاع با اندازه پیکسل 30×30 متر تهیه شد. مدل سازی پراکنش گونه با استفاده از مدل های درخت طبقه بندی و رگرسیون و جمعی تعمیم یافته در محیط نرم افزار R.3.3.1 انجام شد. عملکرد پیش بینی مدل ها با استفاده از آماره سطح زیر منحنی ارزیابی شد. علاوه بر این، حد آستانه بهینه حضور گونه نیز بر اساس آماره واقعی مهارت تعیین شد. صحت طبقه بندی نقشه حضور و عدم حضور با استفاده از شاخص کاپا بررسی شد. بر اساس نتایج، مدل درخت طبقه بندی و رگرسیون در مقایسه با جمعی تعمیم یافته عملکرد پیش بینی بهتری از خود نشان داد (مقدار سطح زیر منحنی به ترتیب 97/0 و 89/0). همچنین بر اساس مقادیر ضریب کاپای حاصل، مقدار ضریب کاپا مربوط به مدل درخت طبقه بندی و رگرسیون بیشتر از مدل جمعی تعمیم یافته بود (به ترتیب 9/0 و 88/0). این مطالعه نشان می دهد که مدل درخت طبقه بندی و رگرسیون در مقایسه با مدل جمعی تعمیم یافته در برآورد دامنه پراکنش رویشگاه گونه A. sieberi از دقت بالاتری برخوردار است. تحلیل اهمیت متغیرها نیز نشان داد که متغیرهای هدایت الکتریکی و اسیدیته عمق اول خاک، دارای بیشترین تاثیر در پراکنش گونه A. sieberi هستند. به طور کلی می توان نتیجه گرفت که استفاده از روش های داده محور مثل روش درخت طبقه بندی و رگرسیون، می تواند در برآورد دقیق پراکنش رویشگاه بالقوه گونه های گیاهی در مقیاس محلی مفید باشد. بنابراین، کاربرد این روش ها جهت معرفی گونه های مناسب در طرح های احیاء پوشش گیاهی در مراتع مناطق بیابانی ایران پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: پراکنش مکانی، نیازهای رویشگاهی، درخت طبقه بندی و رگرسیون، مدل جمعی تعمیم یافته، مراتع مناطق بیابانیThe present study aimed to model potential habitat distribution of A. sieberi, and its ecological requirements using generalized additive model (GAM) and classification and regression tree (CART) in in the Poshtkouh rangelands of Yazd province. For this purpose, pure habitats of the species was delineated and the species presence data was recorded by the systematic-randomize sampling method. Using DEM and geostatistical method, digital layers of environmental variables (soil and physiographic variables) were prepared with the same spatial resolution (pixel size 30×30 meter). Plant distribution modeling was conducted using CART and GAM models in the R.3.3.1 software environment. The prediction performance of the models was evaluated by the AUC (Area Under the Curve) In addition, The TSS (True Skill Statistic) was used to determine the optimal threshold limitof species presence. The classification accuracy of the presence/ absence map was investigated using the Kappa index. Based on the results, The CART model had a better predictive performance than the GAM models (AUC=0.97 and 0.89, respectively). Furthermore, the Kappa coefficient of the CART model was higher than GAM, based on the obtained Kappa coefficient values (0.97 and 0.89, respectively). This study concludes that the CART model were more accurate in estimating the distribution range of A. sieberi in comparison with the GAM model. The analysis of the importance of variables showed that the electrical conductivity (EC) and acidity (pH) of the first soil depth had the highest effect on the distribution of A. sieberi. In general, it can be concluded that application of data-driven methods, such as CART model, can be useful for accurate estimation of the potential habitat distribution of plant species on a local scale. Therefore, the application of these models to introduce the suitable species in vegetation reclamation plans of Iran's desert rangelands is recommended.
Keywords: Spatial Distribution, Habitat Requirement, Classification, Regression Tree Generalized Additive Model, Desert Rangelands -
تالاب انزلی در ایران به عنوان یکی از تالاب های ارزشمند ثبت شده در کنوانسیون رامسر در معرض تهدید عوامل محیطی و انسانی است. در دو دهه اخیر در بین انواع تصاویر ماهوارهای، تصاویر سنجنده های راداری، نقش مهمی در پایش تالاب ها داشته اند، زیرا این سنجنده ها در تمام شرایط آب وهوایی فعالیت می کنند و به زبری و رطوبت سطح حساس هستند. با این حال، مشکلاتی نظیر تشابه ضرایب بازپخش بین کلاس های مختلف و پردازش های نسبتا دشوار در مقایسه با سنجنده های نوری کاربرد آنها را محدود می کند. در مطالعه پیش رو قابلیت تصاویر راداری در طبقه بندی تالاب انزلی و سه کاربری اصلی اطراف تالاب (زمین های کشاورزی، نیزار و مناطق ساخته شده) ارزیابی شد. به این منظور، دو تصویر راداری آلوس پالسار 2 و سنتینل 1 در سال 2018 انتخاب شد. پارامترهای بافت از هر دو تصویر استخراج شد. باندهای دو تصویر رادار و لایه های بافت استخراج شده به روش تلفیق در سطح ویژگی ادغام شده و سپس، با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی طبقه بندی شدند. صحت کلی روش تلفیق در سطح ویژگی معادل با 75 درصد و ضریب کاپا برابر با 62 درصد است. نتایج ارزیابی مربوط به صحت تولید کننده و کاربر به ترتیب برابر با 100 و 83 درصد است. صحت زیاد نتایج به دست آمده نشان دهنده قابلیت مناسب تصاویر رادار در طبقه بندی و تشخیص بدنه آبی تالاب است، در صورتی که در تفکیک اراضی کشاورزی، نیزار و مناطق ساخته شده خطای بیشتری مشاهده شده است. همچنین، روش تلفیق در سطح ویژگی، شیوه موثری برای استفاده هم زمان از ویژگی های متمایز تصاویر مختلف در طبقه بندی کاربری اراضی تالابی است.کلید واژگان: تالاب انزلی، تصاویر رادار، تلفیق در سطح ویژگی، سنجش از دور، طبقه بندیAnzali Wetland in Iran as one of the most valuable wetlands registered in the Ramsar Convention is being destroyed by environmental factors and human activities. In the last two decades, among various satellite images, radar images have played a special role in wetland monitoring. Radar is an all-weather sensor and it is sensitive to surface roughness and moisture, they serve as a valuable source for quick and accurate monitoring of wetlands. However, similarities in backscattering coefficients of different wetland classes and relatively difficult processing – in comparison to optical images- are the most important factors that limit their application. In this study, the capabilities of SAR images in the classification of Anzali wetland and the three main land use classes around the wetland (i.e. agricultural lands, reeds, and built-up areas) were evaluated. Two radar images; Advanced Land Observing Satellite/Phased Array L-band Synthetic Aperture Radar (ALOS/PALSAR) and Sentinel 1 captured in 2018 were used. The texture parameters of the two images have been extracted. The images and their extracted texture layers have been fused by the feature-level method and further classified by the random forest method. The overall accuracy of feature-level fusion is equal to 75% and the kappa coefficient is equal to 0.62. The evaluation results related to producer and user accuracy are 100% and 83.33%, respectively, show the high capability of radar images in the classification and detection of wetlands. However, some errors have been observed in the separation of agricultural lands, reeds, and built-up areas.Keywords: Anzali wetland, radar images, feature level fusion, remote sensing, Classification
-
برآورد میزان تغییرات به وقوع پیوسته در پوشش جنگل ها و مراتع منجر به ایجاد درکی روشن از رشد یا زوال این عرصه های طبیعی و برنامه ریزی برای حفاظت موثر از این سرمایه های ملی می شود. پژوهش حاضر باهدف آشکارسازی روند تغییرات پوشش جنگل و مرتع در منطقه حفاظت شده دیزمار ارسباران در یک بازه زمانی 34 ساله با استفاده از تصویر سنجنده MSS ماهواره لندست-5 سال 1364، تصویر سنجنده ETM+ ماهواره لندست-7 سال 1379 و تصویر سنجنده OLI ماهواره لندست-8 مربوط به سال های 1394 و 1398 به انجام رسید. به این منظور، طبقه بندی تصاویر به صورت نظارت شده با الگوریتم های شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان و الگوریتم حداکثر احتمال در مورد سه کلاسه جنگل، مرتع و سایر کاربری ها (هر نوع کاربری به جز جنگل و مرتع) به انجام رسید. نتایج نشان داد که روش ماشین بردار پشتیبان با دقت کلی بالاتر نسبت به روش های حداکثر احتمال و شبکه عصبی مصنوعی از کارایی بالاتری در طبقه بندی طبقات پوشش جنگل و مرتع در منطقه مورد مطالعه برخوردار است. برآوردها نشان داد که طی 34 سال، طبقه جنگل به میزان 53/135 کیلومترمربع کاهش و طبقات مرتع و طبقه سایر کاربری ها با 19/103 و 34/32 کیلومترمربع افزایش سطح مواجه شده اند. همچنین بیشترین نوع تغییر کاربری طی سال های 1364 تا 1398 با 15/64 کیلومترمربع مربوط به تبدیل پوشش جنگل بود. نتایج مطالعه حاضر به وضوح نشان دهنده تعرض به اراضی جنگلی منطقه است که نیاز به اجرای عملیات فنی احیای جنگل در این ناحیه رویشی را روشن می سازد.
کلید واژگان: تخریب اراضی، ذخیره گاه جنگلی، ماشین بردار پشتیبان، طبقه بندی، لندستEstimating the extent of changes in forest and rangelands land cover leads to a clear understanding of the growth or decline of these natural areas and planning for effective protection of these national assets. The aim of current study was to reveal the trend of land-use changes in the Dizmar protected area of Arasbaran vegetative area, using MSS sensor of Landsat-5 for 1984, ETM+ sensor of Landsat-7 for 2000 and OLI sensors of Landsat-7 for 2015 and 2019. For this purpose, the images were classified and supervised with artificial neural network algorithms, support vector machine and maximum probability algorithm for three classes of forest, rangeland and other uses (any other land use except forest and rangeland). The results showed that the support vector machine method with higher overall accuracy than the maximum probability methods and artificial neural network has a higher efficiency in classifying forest and rangeland cover classes in the study area. Estimates showed that during 34 years, the forest cover has decreased by 135.53 square kilometers and the rangeland and other land use cover have increased by 103.19 and 32.34 square kilometers. Also, the most type of land use change during the years 1364 to 2019 with 64.15 square kilometers was related to the conversion of forest cover. The results of the present study clearly indicate the encroachment on the forest lands of the region. This in turn highlights the need for technical rehabilitation operations in this vegetation area.
Keywords: Land degradation, forest reserve, support vector machine, classification, Landsat -
محدودیت منابع آبی همواره از موانع اصلی توسعه بخش کشاورزی بهعنوان بستر اصلی نیل به خودکفایی مواد غذایی مطرح بوده است. یکی از کاربردهای مهم تصاویر سنجش از دور، در حوزه فعالیتهای کشاورزی است. در تحقیق حاضر از تصاویر ماهواره سنتینل 2 برای تفکیک محصولات کشاورزی در محدوده شهرستان ارومیه بهصورت روشهای مبتنی بر ورودیهای چندزمانی استفاده شده است. به دلیل تغییرات طیفی محصولات طی دوره رشد، بهکارگیری تصاویر چندزمانی مطابق با تقویم زراعی محصولات، نقش مهمی در تفکیک این محصولات ایفا میکند. در این طبقهبندی تمامی ورودیها دارای تاثیر یکسان در طبقهبندی در نظر گرفته میشوند که این امر خلاف واقعیت است. بنابراین، به منظور افزایش دقت طبقهبندی و بهبود نتایج، به هر یک از ورودیهای چندزمانی، وزن مناسبی باید اختصاص یابد که در پژوهش حاضر انتخاب وزنهای بهینه برای تمام ورودیها با بهرهگیری از الگوریتم ژنتیک مورد توجه قرار گرفته است. بهینه کردن طبقهبندی تصاویر ماهوارهای به روش کمترین فاصله توسط الگوریتم ژنتیک به دو حالت انجام یافته است؛ در حالت نخست تاثیر تعداد نرونهای لایه میانی و انتخاب پارامترهای بهینه برای شبکه عصبی و در حالت دوم، تاثیر ترتیب معرفی نمونههای آزمایشی بررسی شده است. در حالت نخست تعداد 4 تا 20 نرون برای لایه میانی و مقداری بین صفر و یک برای میزان آموزش و ضریب مومنتوم انتخاب و ارزیابی شده و در حالت دوم ترتیبهای مختلفی از معرفی نمونههای آموزشی ارزیابی شدهاند. نتایج نشان داد بهینه شدن ترتیب معرفی نمونههای آموزشی، موجب افزایش 5/4 درصدی در دقت محاسبات شده است. بنابراین، ترتیب معرفی نمونههای آزمایشی در مقایسه با سایر پارامترها، بیشترین تاثیر را در همگرایی شبکه و حصول به نتایج بهینه داشته است. همچنین، مقایسه دو طبقهبندی استاندارد و بهینهشده، نشان داد مقدار کاپا از 86 درصد در حالت استاندارد به مقدار 5/90 درصد در حالتی که ورودیها به صورت بهینه وزندهی شدهاند، افزایش یافته است.کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، بهینهسازی، تصاویر سنجش از دور، شبکۀ عصبی مصنوعی، طبقهبندیWater is one of most important factors in the growth and development of human societies, where water resource limitations have always been one of the main barriers to agricultural development as a major basis for achieving food self-sufficiency. One of the main applications of satellite imagery is its utilization in the field of water resources management and agricultural activities, in which managers can benefit from it for studying cultivation levels, crop classification, crop estimation, and agricultural crisis forecasting. Generally, overall consumption estimation, water/irrigation management, and utilization of dams’ storage capacity are among the most important research topics. This study benefits from the Sentinel-2 satellite for classifying the agricultural crops based on the multi-temporal methods. Besides, four classification methods are adopted for classifying, namely, minimum distance, maximum likelihood, fuzzy, and neural network. Due to the spectral changes of goods during the growing period, using the multi-temporal methods based on the crop calendar can play a decisive role in classifying process, such that the classification accuracy increases to 86 percent via the maximum likelihood and neural network methods. Moreover, the normalized Kappa increased to 90.5 percent, when the neural network method parameters are optimized. The results obtained from the simulation indicate that genetic algorithm is the best method for obtaining the optimal results. After selecting the optimized neural network parameters, the classification has been taken into account and observed that Alfalfa has the largest crop surface, while it requires a considerable amount of water and its demand is in a lower value.Keywords: Classification, Artificial Neural Network, remote sensing, Optimization, Genetic Algorithm
-
گونه سیاه تلو (Paliurus spina- christi) در سه منطقه رویشی کشورمان (جنگل های شمال، ارسباران و زاگرس) به صورت طبیعی رشد می کند؛ اما تاکنون پژوهشی در ارتباط با رویشگاه این گونه صورت نگرفته است. بنابراین تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر عوامل محیطی بر پراکنش گروه های اکولوژیک رویشگاه سیاه تلو در جنگل های شمال کشور انجام شده است. بدین منظور برای در نظر گرفتن شرایط مختلف، نمونه برداری ها بر اساس واحدهای شکل زمین انجام و اندازه قطعات نمونه مربعی شکل به روش حداقل سطح، 400 مترمربع تعیین شد. در هر قطعه نمونه پس از ثبت اطلاعات موجود، نسبت به برداشت نمونه خاک اقدام شد. سپس با استفاده از نرم افزار PC-ORD و به کمک آنالیز دوطرفه گونه های معرف (TWINSPAN) پوشش گیاهی منطقه تیپ بندی شد و در نهایت برای بررسی ارتباط رابطه هر یک از گونه های گیاهی و عوامل محیطی از نرم افزار CANOCO و آنالیز تطبیق متعارفی (CCA) استفاده شد. با استفاده از آنالیز دوطرفه گونه های معرف چهار تیپ گیاهی مشخص شد. نتایج نشان داد که گونه های متفاوتی به غیر از گونه سیاه تلو، مانند آلوچه وحشی، زرشک، انار، سرو نقره ای و ممرز به عنوان گونه های شاخص منطقه هستند. همچنین نتایج تجزیه و تحلیل CCA نشان داد که مقدار C/N، نیتروژن، رطوبت اشباع خاک، وزن مخصوص ظاهری، تخلخل، رس، فسفر و پتاسیم تبادلی خاک عوامل تاثیرگذار در پراکنش پوشش گیاهی رویشگاه سیاه تلو هستند. از طرف دیگر، کربن، ماده آلی، شن، سیلت، ارتفاع از سطح دریا، شیب و جهت جغرافیایی بر روی پراکنش گروه های اکولوژیک گیاهی اثر معنی داری نداشتند. با توجه به نتایج، حضور گونه سیاه تلو ارتباط مستقیمی با مقادیر نیتروژن و وزن مخصوص ظاهری دارد. همچنین در این پژوهش نشان داده شد که با استفاده از نتایج CCA، امکان تعیین ارتباط بین هر یک گونه های گیاهی و مهم ترین متغیرهای محیطی وجود دارد.
کلید واژگان: آنالیز تطبیق متعارفی، آنالیز دوطرفه گونه معرف، ویژگی های فیزیوگرافی، جنگل های شمال، طبقه بندی و رسته بندیThe Paliurus spina- christi species grow naturally in three different vegetation regions of Iran (Northern forests, Arsbaran and Zagros forests). But so far no research has been carried out on the sites of this species. Therefore, present study was conducted to investigate the effect of environmental factors on distribution of ecological groups in Paliurus spina- christi site in the Northern forests of Iran. To consider different condition of the study area, sampling was done based on land units and size of square-shaped plots was 400 m2 that it was determined by minimum area method. After recording existing data in each plot, soil samples were collected from the sampling plots. Then, vegetation data were classified by Two-Way Indicator Species Analysis (TWINPAN) using PCORD software and finally, Canonical Correspondence Analysis (CCA) were used to investigate the relation of each plant species and environmental factors, by CANOCO software. According to the results of TWINSPAN, there were four vegetation types in the study area. The results showed that different species, such as Pyrus cerasifera, Berberis vulgaris, Punica granatum, Cupressus arizonica and Carpinus betulus are indicators species of the study area, replace of Paliurus spina- christi. Also, the results of CCA showed that amount of C/N, N, saturated water content, bulk density, porosity, clay, phosphorus and soil potassium are effective factors on distribution of vegetation in Paliurus spina-christi site. On the other hand, C, organic matter, sand, silt, altitude, slope and aspect have not significant effect on plant ecological groups. According to results, the presence of Paliurus spina-christi is directly related to amount of N and bulk density. In this study, it was clearly shown that using CCA, it is possible to determine the relationship between each plant species and the most important environmental factors.
Keywords: Canonical Correspondence Analysis, Classification, Ordination, Physiographical characteristics, Northern forests of Iran, Two-Way Indicator Species Analysis -
در حال حاضر، یک ابزار مهم برای شناسایی تغییرات زمین و پایش آنها علم سنجش از دور است. طبقهبندی تصاویر چندباندی یکی از تکنیکهای مهم برای تفکیک واحدهای زمین است. هدف کلی تحقیق حاضر، طبقهبندی تصاویر ماهوارهای با بهرهگیری از روشهای هوش محاسباتی است. پدیده گرمایش جهانی، گسترش سدسازی، ذخیره آب در پشت سدها و بهرهبرداری بیش از حد از آب موجود برای کاربری های انسانی سبب خشک شدن دریاچه ها از جمله دریاچه بختگان شده است. به این منظور، در تحقیق حاضر تصاویر لندست سالهای 1991، 2000، 2010 و 2017 دریاچه بختگان و محدوده اطراف آن گرفته شد. این تصاویر پس از انجام پیشپردازشها و تصحیحات مورد نیاز، با روش نظارت شده بیشترین شباهت، براساس نمونه های آموزشی در چهار کلاس پهنهآبی، پوشش گیاهی، کوه و مناطق شهری طبقهبندی شد. سپس، همان تصویر با روش شبکه عصبی پرسپترون چندلایه در کلاسهای یادشده طبقهبندی شد. در نهایت، برای هر دو روش ماتریس خطا استخراج شد و صحت کلی و ضریب کاپا محاسبه شد. صحت کلی برای سال 1991 بهترتیب برای روش بیشترین احتمال و شبکه عصبی 87 و 93 درصد و ضریب کاپا بهترتیب 86/0 و 90/0 محاسبه شد. بنابراین، با توجه به دقت بیشتر شبکه عصبی، تصاویر سالهای 2000، 2010 و 2017 با این روش طبقهبندی شد. بعد از طبقهبندی بهمنظور ارزیابی آن، از Google Earth برای هر کلاس اطلاعاتی نمونه تست در نظر گرفته شد و صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب 89 درصد و 85/0 محاسبه شد. در نهایت، مساحت پهنهآبی به صورت چشمگیری کاهش یافته و به سایر کلاسها افزوده شده است.کلید واژگان: بیشترین شباهت، پرسپترون چندلایه، شبکه عصبی، طبقه بندی، نمونه های آموزشیMultilispectral picture classification is one of the most important techniques for separating earth units.The phenomenon of global warming,expansion damming,water storage behind dams and excessive utilization of existing water for human uses has caused the drying of lakes, including Lake Bakhtegan. For this purpose, Landsat images of 1991, 2000, 2010, and 2017 were collected in Bakhtegan Lake and surrounding areas. These images were categorized based on educational samples in four classes of water, septicity, mountain and urban areas after pre-processing and corrections required by the supervised maximum likeness.The same image was then sorted by multi-layer perceptron neural network method in the above classes. Finally, for both methods, the error matrix was extracted and the overall accuracy and kappa coefficient were calculated.For the year 1991, the maximum probability and neural network method was 87% and 93%, and the kappa coefficient was calculated to be 0.86 and 0.90, respectively. . Therefore, due to the higher accuracy of Negative Network, images of the years 2000, 2010 and 2017 were categorized by this method.After classification, in order to evaluate it, Google Earth was considered as the test sample for each information class and the overall accuracy and kappa coefficient were 89% and 0.85, respectively.Keywords: Classification, Maximum Likelyhood, Training Samples, Neural Network, Multilayer Perceptron
-
پیشرفتهای اخیر در کشاورزی دقیق سبب شده است تا مدل های قابل انعطاف مختلفی جهت پیش بینی، طبقهبندی و تهیه نقشه های دقیق از جمعیت علفهای هرز به منظور کنترل متناسب بامکان آنها ارائه شود. این پژوهش به منظور پیش بینی الگوی پراکنش جمعیت علف هرز تلخه با استفاده از شبکه عصبی بردار چندی ساز یادگیر (LVQNN) در سطح مزرعه انجام شد. داده های مربوط به تراکم جمعیت علف هرز تلخه از طریق نمونه برداری بر روی یک شبکه علامت گذاری شده مربعی به ابعاد 2×2 متر ودرمجموع از 550 نقطه از سطح مزرعه در حال آیش در شهرستان شاهرود واقع در استان سمنان در سال 1389 بدست آمد. برای ارزیابی قابلیت شبکه عصبی LVQ در پیش بینی توزیع مکانی علف هرز از مقایسه آماری پارامترهایی مانند میانگین، واریانس، توزیع آماری و رابطه رگرسیونی بین مقادیر پیش بینی شده مکانی توسط شبکه عصبی و مقادیر واقعی آنها و نیز معیار دقت کلاس بندی استفاده شد. نتایج نشان داد که در فاز آموزش، آزمایش و کل، به ترتیب مقادیر 7/0 ≤p، 8/0 ≤p و 000/1 =p بدست آمد، که نشان دهنده عدم وجود تفاوت معنی داری در سطح 5 درصد بین مقادیر ویژگی های آماری (میانگین، واریانس و توزیع آماری) مجموعه داده های پیش بینی شده مکانی علف هرز و مقادیر واقعی آنها بود. به عبارتی شبکه عصبی مصنوعی به خوبی توانست مدل داده های مکانی علف هرز را بیاموزد. نتایج نشان داد که شبکه عصبی آموزش دیده، دارای قابلیت بالایی در پیش بینی مکانی علف هرز در نقاط نمونه برداری نشده با دقت تشخیص کمتر از 7/2 درصد بود. شبکه عصبی توانست پس از کلاس بندی، نقشه توزیع مکانی علف هرز تلخه را در تمام نقاط سطح مزرعه ترسیم نماید. نقشه حاصل از کلاسبندی نشان داد که علف هرز تلخه دارای توزیع لکه ای است و لذا امکان کنترل متناسب با مکان آن در مزرعه مورد مطالعه وجود دارد.
کلید واژگان: تلخه، توزیع لکه، کلاس بندی، شبکه عصبی، مدیریت دقیق علف هرز، نقشهRecent advances in precision farming technologies have triggered the need for highly flexible modelling methods to estimate, classificate and map weed population patterns for using in site-specific weed management. In this research, a learning vector quantization neural network (LVQNN) model was used to predict and classify the spatial distribution of Acroptilon repens L. density. This method was evaluated on data of A. repens L. density in a fallow field in Shahrood, Semnan province in 2010. Weed density assessments were performed following a 2 m × 2 m grid pattern on the field and a total of 550 sampling units on field. At each node of grid pattern, the numbers of A. repens L. seedlings were counted in the field within a permanent 50 cm by 50 cm quadrat. Some statistical tests, such as comparisions of the means, variance, statistical distribution as well as coefficient of determination in linear regression were used between the observed point sample data and the estimated weed seedling density surfaces to evaluate the performance of the pattern recognition method. Results showed that in training LVQNN, test and total phase P-value was greater than 0.7, 0.8 and 1 percent respectively, indicating that there was no significant (p<0.05) difference between statsitcal parameters such as average, variance, statistical distribution and also coefficient of determination in the observed and the estimated weed seedling density. This results suggest that LVQ neural network can learn weed density model very well. In addition, results indicated that trained LVQ neural network has a high capability in predicting weed density with recognition accuracy of 2.7 percent at unsampled points. The technique showed that the LVQNN could classify and map A. repens L. spatial variability on the field. Our map showed that patchy weed distribution offers large potential for using site-specific weed control on this field.Keywords: Classification, Map, Neural network, Patchy distribution, Precision weed management, Russian knapweed -
افزایش جمعیت و توسعه سطح اراضی زراعی از طریق قطع جنگلها، نیاز به حداکثر استفاده از زمین و بذل توجه به کشاورزی پایدار را ملزم ساخته است. اگروفارستری میتواند به عنوان یک راهکار مدیریتی چند منظوره در اطراف جنگلها به خصوص جنگلهای زاگرس، علاوه بر کاهش فشار انسانی بر این جنگلها، منجر به افزایش بهرهوری زمین در راستای توسعه پایدار گردد. به همین علت این پژوهش با هدف شناسایی سامانه های اگروفارستری موجود در استان فارس انجام شد. ابتدا به جمع آوری اطلاعات مقدماتی پرداخته شد. سپس اطلاعات مختلف شامل گونه ها و عناصر مختلف در اگروفارستری به دست آمده و ثبت محدوده سامانه های اگروفارستری از طریق سامانه موقعیت یابی جهانی (GPS) صورت پذیرفت. پس از آن اطلاعات جمع آوری شده با سامانه های تعریف شده در منابع مقایسه گشته و در نهایت به طبقه بندی سامانه ها و بررسی مشکلات پرداخته شد. در این تحقیق از طبقه بندی نایر (1987) استفاده شد. نتایج نشان دادند که با تغییر اقلیم کارکرد پایه ها، نوع گونه ها وشیوه مدیریت به وضوح تغییر میکنند. هفت سامانه در کازرون شناسایی گشت که به طور کلی جنگلداری-مرتعداری-کشاورزی و جنگلداری-کشاورزی بودند. با وجود نتایج حاصل، اگروفارستری به عنوان یکی از کارآمدترین راهکارها برای مدیریت چند منظوره اراضی شناخته شد. کاشت گونه های بومی مثمر متناسب با سامانه در هر اقلیم، تغییر کارکردها و اصلاح سامانه ها در هر پایه بر اساس اقلیم، انتخاب صحیح مولفه ها و نظارتهای دولتی در پایش فعالیت کشاورزان و حمایت در بهینه سازی سامانه های اگروفارستری پیشنهاد گردید.
کلید واژگان: اگروفارستری، کشاورزی پایدار، زاگرس، طبقه بندی، فارسPopulation growth and development of farm lands through forest cutting make it necessary to use the most of land and pay more attention to sustainable agriculture. As a multidisciplinary management technique in lands around forests as Zagros woodlands, agroforestry reduces the human pressure on them and increases land utilization in sustainable development. So this study was performed to recognize available agroforestry systems in Fars province. First the data including the species and other elements of agroforestry systems were gathered and they were geographically located by GPS. Then they were compared with predefined systems and classified finally. The problems were studied and some suggestions were proposed to improve them. Nair classification method (1978) was applied in this research. The results showed that the function of bases, species and management are changed by climate variation. Seven systems was identified in Kazeroun. Generaly they were Agrisilvicultural systems and Agrosilvopastoral systems.Keywords: Agroforestry, Classification, Fars, Sustainable Agriculture, Zagros
- 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.