فهرست مطالب

سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی - سال ششم شماره 3 (پاییز 1394)

فصلنامه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی
سال ششم شماره 3 (پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/09/30
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فرنوش اسلمی، اردوان قربانی *، بهروز سبحانی، محسن پناهنده صفحات 1-14
    تهیه نقشه کاربری/پوشش اراضی، برای برنامه ریزی و مدیریت مکانی ضروری است. امروزه تصاویر ماهوره ای و تکنیک های سنجش از دور،به دلیل فرآهم آوردن داده های بهنگام و قابلیت بالای آنالیز تصاویر، کاربرد گسترده ای در تمامی بخش ها از جمله بخش های کشاورزی و منابع طبیعی دارند. در پژوهش حاضر طبقه بندی کننده های شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان و شیءگرا جهت تهیه نقشهکاربری/پوشش اراضی شهرستان های اردبیل، نیر و نمین مورد ارزیابی قرار گرفت. تصویر سنجنده (OLI) Operational Land Imager لندست 8 (سال 2013) پس از تصحیحات هندسی و توپوگرافیکی تحت این الگوریتم ها قرار گرفته و به 9 طبقه کاربری و پوشش اراضی شامل پهنه های آبی، زراعت آبی، زراعت دیم، چمنزار، برونزدگی سنگی، جنگل، مرتع، عرصه های مسکونی و انسان ساخت و فرودگاه طبقه بندی شد. پس از ارزیابی صحت، صحت کلی برای نقشه حاصل از شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان و شیءگرا به ترتیب برابر با 91/89، 68/85 و37/94 درصد و مقدار کاپای آن ها به ترتیب 88/0، 82/0 و 93/0 برآورد شد که نشان دهنده برتری روش شیءگرا در مقایسه با دو روش دیگر است. هر سه روش توانستند صحتی قابل قبول برای نقشه های کاربری/پوشش اراضی ارائه دهند. در کل، سه روش طبقه بندی پیشرفته، در منطقه ناهمگن با تغییرات ارتفاعی بیش از 3600 متر با استفاده از نسل جدید تصاویر سنجنده لندست 8 آزمون و مناسب ترین روش تهیه نقشه کاربری/پوشش اراضی معرفی شد.
    کلیدواژگان: سنجش از دور، کاربری، پوشش اراضی، شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان، شیءگرا، استان اردبیل
  • سیروس هاشمی دره بادامی*، ایثار نورایی صفت، سعید کریمی، سجاد نظری صفحات 15-28
    استفاده از سری زمانی تصاویر ماهواره ای یک روش ارزان و کارآمد برای بررسی روند تغیرات پدیده های طبیعی و انسانی می باشد. هدف از تحقیق تحلیل توسعه جزیره حرارتی شهر رشت با استفاده از سری زمانی تصاویر ماهواره ای می باشد. برای این تحقیق از سری زمانی تصاویر لندست بین سال های 1990 تا 2015 استفاده شد. از روش حد آستانه NDVI و کسر پوشش گیاهی برای بدست آوردن توان تشعشعی سطح زمین و از قانون پلانک برای تصاویر TM و +ETM و الگوریتم پنجره های مجزا برای تصاویر OLI/TIRS، برای بازیابی دمای سطح زمین استفاده شد. روند تغییرات جزیره حرارتی و کسر پوشش گیاهی نیز توسط روش های آماری و آزمون من-کندال تجزیه و تحلیل شد. بررسی آماری روند کسر پوشش گیاهی نشان داد که میانگین کسر پوشش گیاهی در دوره مورد مطالعه کاهش یافته است و چولگی داده ها به سمت کسر پوشش گیاهی پایین تغییر یافته است این روند کاهشی کسر پوشش گیاهی میانگین دمای نرمال شده در دوره مورد مطالعه را افزایش داده است و چولگی داده های دمای سطح زمین را به سمت دماهای بالا تغییر داده است. تحلیل فضایی روند من-کندال نشان داد که در بیشتر منطقه مورد مطالعه دمای سطح زمین دارای روند افزایشی و کسر پوشش گیاهی دارای روند کاهشی است و شدت این روند ها در مناطقی بیشتر دیده می شود که در دوره مورد مطالعه با تغییرات کاربری از اراضی کشاورزی و باغات به کاربری ساخته شده، مواجه بوده اند.
    کلیدواژگان: جزیره حرارتی شهری، کسر پوشش گیاهی، آزمون من، کندال، تغییرات کاربری اراضی، پوشش، گسترش شهر
  • وحید میرزایی زاده*، مریم نیک نژاد، جعفر اولادی قادیکلایی صفحات 29-44
    هدف از این تحقیق ارزیابی کارایی سه الگوریتم ماشین بردار پشتیبان، درخت تصمیم گیری و شبکه عصبی مصنوعی فازی آرتمپ جهت تهیه نقشه پوشش زمین حوزه آبخیز ارکواز با استفاده از تصویر سنجنده OLI ماهواره لندست 8 (سال 1393) است. پس از تصحیح هندسی تصاویر و پیش پردازش های صورت گرفته، اقدام به تعیین نمونه های تعلیمی مربوط به طبقات پوشش زمین برای انجام عملیات طبقه بندی شد و ارزیابی تفکیک پذیری نمونه ها در هر کدام از طبقات پوشش زمین با استفاده از شاخص آماری واگرایی تعیین شد. به منظور ارزیابی صحت نتایج طبقه بندی هر کدام از الگوریتم ها، نقشه واقعیت زمینی با استفاده از روش سیستماتیک به ابعاد 550 متری طراحی و نوع پوشش زمینی آن ها در محل نمونه ها مشخص گردید. در نهایت، کارایی روش های طبقه بندی با استفاده از معیارهای صحت کلی، ضریب کاپا، صحت تولید کننده و صحت کاربر مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه صحت های کلی و ضریب کاپای کسب شده برای سه طبقه بندی کننده با مجموعه باندی مناسب در مقایسه با نقشه واقعیت زمینی نشان داد که طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان با مقدار صحت کلی 26/91% و ضریب کاپای 8731/0 نتایج مطلوب تری نسبت به سایر الگوریتم ها دارد. نتایج همچنین نشان داد که تفکیک و طبقه بندی اراضی جنگلی از سایر طبقات کاربری منطقه با صحت بالا صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: طبقه بندی تصویر، نقشه پوشش زمین، سنجش از دور، ماشین بردار پشتیبان، آبخیز ارکواز
  • حمید جلیلوند، مریم نیک نژاد*، محمد حجازیان صفحات 45-60
    یکی از ابزارهای اعمال مدیریت در جنگل که تاثیر مستقیم بر خصوصیات کمی و کیفی آن دارد، نشانه گذاری است. به منظور ارزیابی تاثیر عوامل فیزیوگرافی شکل زمین و جاده بر نشانه گذاری درختان برای بهره برداری، در طرح جنگل داری سری دو از بخش هفت طرح های جنگل داری شرکت نکاچوب استان مازندران از الگوی رگرسیون خطی چندگانه استفاده شد. بدین منظور در قطعه نمونه ای به مساحت 215 هکتار با استفاده از سیستم موقعیت یاب جهانی، اقدام به برداشت موقعیت درختان نشانه گذاری شد سپس با استفاده از این نقاط و مدل رقومی ارتفاع منطقه مورد مطالعه نقشه های درختان نشانه گذاری شده، ارتفاع از سطح دریا، جهت شیب و درصد شیب، خاک منطقه و نقشه فاصله از جاده در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی تهیه شد. جهت درک ارتباط هر یک از عوامل با نشانه گذاری درختان از الگوی چندگانه خطی استفاده شد، به طوری که نقشه های عوامل ذکرشده به عنوان متغیر مستقل و نقشه موقعیت درختان نشانه گذاری شده به عنوان متغیر وابسته وارد مدل رگرسیونی گردید. نتایج حاصل از مدل نشان داد که نشانه گذاری درختان منطقه در مناطق با ارتفاع کم و مناطق با شیب ملایم و پایین با خاک های عمیق و در جهات شمالی و شرقی و در نزدیکی جاده های جنگلی بیشتر از مناطق دیگر می باشد. نشانه گذاری درختان تحت تاثیر برخی عوامل فیزیوگرافی انجام می شود و عواملی مانند شیب یا نزدیکی به جاده باعث شود تا نشانه گذار تمایل به دخالت در این مناطق داشته باشد و از دخالت در مناطق با شیب بیشتر یا دور از جاده پرهیز نماید که این موضوع باعث دور شدن از هدف دخالت در تمام سطح جنگل و عدم اصلاح متوازن ساختارجنگل می شود.
    کلیدواژگان: نشانه گذاری، رگرسیون چندگانه خطی، عوامل فیزیوگرافی، استان مازندران
  • حسن رضایی مقدم *، محسن حسینعلی زاده، واحد بردی شیخ، رویا جعفری صفحات 61-72
    این پژوهش در زیر حوزه غربی شهرک بهزیستی در استان گلستان به منظور ایجاد مدل های رگرسیون رطوبت خاک صورت گرفته است. در این پژوهش رطوبت با استفاده از دستگاه انعکاس سنج زمانی (TDR) در 18 نقطه و 6 روز متوالی بعد از بارندگی قابل توجه در اعماق مختلف خاک اندازه گیری شد. سپس مدل رقومی ارتفاع منطقه از تصاویر اول تراکم تهیه شده در سال 1393 در پیکسل هایی به ابعاد 1×1 متر تهیه گردید و از روی آن ویژگی های پستی و بلندی محاسبه شد. در نهایت مدل های رگرسیون بین این ویژگی ها و رطوبت خاک تهیه شد. نتایج نشان می دهد از خصوصیات پستی و بلندی مهم که با رطوبت خاک ارتباط بیشتری داشته و در مدل رگرسیونی وارد شده اند، می توان به انحنای افقی، جهت شیب، شاخص خیسی اشاره کرد. این نتایج موید این است که انحراف جریان مواد، مقدار آب موجود در خاک و جهت شیب، رطوبت خاک را کنترل کرده است. نتایج نشان می دهد مدل های به دست آمده در مقیاس حوزه آبخیز از حداقل 44 تا حداکثر 60 درصد از کل تغییرات رطوبت خاک را پیش بینی می کند.
    کلیدواژگان: رطوبت خاک، انعکاس سنج زمانی، خصوصیات پستی و بلندی، مدل رقومی ارتفاع
  • ابراهیم محمودآبادی، علیرضا کریمی کارویه* صفحات 73-86
    در دهه های اخیر، روش های سنجش از دور به دلیل کاهش هزینه های در مطالعات شناسایی خاک، به فراوانی مورد استفاده قرار گرفته اند. مطالعه حاضر با هدف مقایسه دو روش سنجش از دور و زمین آمار به منظور تخمین و تهیه نقشه مقادیر رس و کربنات کلسیم معادل خاک سطحی در پارک جنگلی چیتگر به مساحت 665 هکتار صورت گرفت. بدین منظور تعداد 116 نمونه سطحی (20-0 سانتی متری) به صورت شبکه منظم و با فاصله250 متر از عمق 20-0 سانتیمتری خاک برداشته شد. برای مدل سازی از دو روش زمین آماری کریجینگ و وزن دهی معکوس فاصله و دو تکنیک سنجش از دور آنالیز مادون قرمز نزدیک و برداشت پیوسته استفاده شد. نتایج حاصل از ارزیابی تقاطعی نشان داد که دقت روش کریجینگ در تخمین مقادیر رس و کربنات کلسیم مناسب بود. استفاده از روش مادون قرمز نزدیک برای تخمین و تهیه نقشه کربنات کلسیم معادل به دلیل همبستگی پایین با باندهای این سنجنده مناسب ارزیابی نشد، اما این روش برای تخمین و تهیه نقشه مقدار رس (52/0=R2) مناسب بود. روش برداشت پیوسته برای هیچ کدام از متغیرهای مقدار رس و کربنات کلسیم از دقت لازم برخوردار نبود. بر اساس ضریب کاپا و صحت کلی نقشه های تولیدی، روش کریجینگ دقت بیشتری نسبت به روش سنجش از دور نشان داد. اگرچه، دقت مناسب روش های زمین آماری به دلیل استفاده از داده های اصلی دور از انتظار نیست، ولی دقت قابل قبول روش مادون قرمز نزدیک برای مدل سازی مقدار رس، با توجه به هزینه کمتر روش های سنجش از دور می تواند مورد توجه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: زمین آمار، سنجش از دور، کربنات کلسیم، کریجینگ، پارک چیتگر
  • محمود احمدی، مهدی نارنگی فرد* صفحات 87-100
    هدف از این تحقیق، برآورد قابلیت داده های ماهواره لندست در آشکارسازی پهنه های جنگلی و ارزیابی تغییرات کیفی پوشش جنگلی، استخراج کاربری و درصد پوشش گیاهی در شهرستان رستم است. برای انجام تحقیق با استفاده از تصاویر ماهواره لندست (1366 و 1389)، نقشه های کاربری اراضی جنگلی، شاخص نرمال شده اختلاف پوشش گیاهی (NDVI) و کسر شاخص پوشش گیاهی (RVI)، با استفاده از الگوریتم بیشترین شباهت و طبقه بندی نظارت شده تهیه گردید. نتایج نشان داد که مساحت لایه های استخراج شده 78/48 کیلومترمربع برای لایه جنگل متراکم، 67/348 کیلومترمربع برای تراکم متوسط و 42/281 کیلومترمربع برای تراکم کم همچنین 81/68 کیلومترمربع برای مناطق بایر می باشد. ارزیابی نتایج طبقه بندی بیانگر دقت کلی با 3/94، صحت تولید کننده 91، صحت کاربر با 95 درصد و همچنین خطای گماشته 09/0 و خطای حذف شده 05/0 می باشد. که بالاترین صحت تولید کننده مربوط به جنگل با تراکم کم با 99 درصد و کم ترین جنگل متراکم با 80 درصد و بالاترین درصد صحت کاربر مربوط به کلاس بایر با 100 و کم ترین جنگل با تراکم متوسط با 87 درصد محاسبه شد. همچنین مقایسه نقشه های درصد و کسر شاخص پوشش گیاهی در سال 1366 و 1389 تغییرات معنی دار این شاخص را نشان نداد.
    کلیدواژگان: جنگل، ماهواره لندست، شاخص های گیاهی، طبقه بندی نظارت شده، شهرستان رستم
|
  • Farnoush Aslami, Ardavan Ghorbani*, Behrouz Sobhani, Mohsen Panahandeh Pages 1-14
    Preparing the maps of land use/cover for spatial planning and management is essential. Nowadays, satellite images and remote sensing techniques have widespread applications according to their capabilities to produce the updated data and analyze the images in all disciplines such as agriculture and natural resources. In the present study, Artificial Neural Network, Support Vector Machines and Object-Based techniques wereutilized for drawing the land use and vegetation maps in Ardabil, Namin, and Nir counties. The images of LandSat-8 Operational Land Imager (OLI) (2013) were usedafter geometric correction and topographic normalization and classified into 9 land use/cover classes including water bodies, irrigated farming, rainfed farming, meadows, outcrops, forests, rangelands, residential and airport areas. After the accuracy assessment, overall accuracy for the produced maps of ANN, Support Vector Machine (SVM) and Object-based (OB) techniques was estimated as 89.91, 85.68 and 94.37%, respectively and Kappa's coefficients were 0.88, 0.82 and 0.93, respectivelyindicating that the object-based method in comparison with two other methods has more advantages;on the other hand, all three methods could provide the desirable accuracy for the land use/covermaps. Overally, three advanced classification methods were examined in the heterogeneous area with elevation changes up to 3600m using the images of new lunched Landsat 8 and the most appropriate land use/cover mapping method was introduced.
    Keywords: Remote sensing, Land use, cover, Artificial neural network, Support Vector Machine, Object, based, Ardabil
  • Sirous Hashemi Dareh Badami *, Isar Nouraeisefat, Saeid Karimi, Sajad Nazari Pages 15-28
    Using time series of satellite images is a cheap and efficient way to study trend changes of natural and human phenomena. The aim of the studyis to analyze the development of Urban Heat Iisland (UHI) in Rasht using time series satellite images. For this study, time series of LandSat images during 1990 and 2015 were used. Thresholding Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Fraction Vegetation Cover (FVC) method has been applied to obtain the land surface emissivity; in addition, Planck's law for TM and ETM+ images and Split Window (SW) algorithm for OLI/TIRS images were utilized in order to retrieve land surface temperature. UHI and FVC trends were analyzed by statistical and Mann-Kendall methods. Statistical analysis showed that the average of FVC has decreased during the study periodand data skewness has changed to low FVC. The reduction trendhas increased FVC caused an average normalized temperature during the study period and also enhanced the data skewness of land surface temperature. The Mann-Kendall spatial analysis showed that in most of the study area, the land surface temperature and vegetation fraction haveincreased and decreasing trends, respectively; these mentioned trends have been intensified in the places where gardens and agricultural land uses were changed into built-up ones.
    Keywords: Urban heat island, Fraction vegetation cover, Mann, Kendall analysis, Land use\cover change, Urban expansion
  • Vahid Mirzaei Zadeh*, Maryam Niknejad, Jafar Oladi Qadikolaei Pages 29-44
    The aim of this study was to evaluate the efficiency of three support vector machine algorithms, fuzzy decision trees and neural networks for mapping land vegetation map of Arakvaz watershed using OLI sensor of Landsat images (2014). Geometric correction and image pre-processing were utilized to determine the training samples of land vegetation classes for the classification operations. Sample resolution in the vegetation classes has been evaluated using a statistical divergence index. On the next stage, to evaluate the accuracy of algorithm's classification results, ground truth map with the dimensions of 550 m was designed using systematic approach and land vegetation types in the sampling plots were determined. Finally, the efficiency of each classification methodwas investigated bysuch criteria as overall accuracy, kappa coefficient, producer accuracy and user accuracy.Comparing the accuracy and kappa coefficient obtained for three categories with a proper band set in comparison with the ground truth map indicates that the Support Vector Machine (SVM) classifier with overall accuracy of 91.26% and kappa coefficient of 0.8731 has had more appropriate results than other algorithms. The results showed that the separation and classification of forest landswith high accuracy have beenperformedas compared to the other land use classes.
    Keywords: Image classification, Land cover maps, Remote sensing, Support Vector Machine, Arakvaz watershed
  • Hamid Jalilvand, Maryam Niknejad*, Mohammad Hejazian Pages 45-60
    One of the forest management tools which has a direct impact on the qualitative and quantitative characteristics is timber marking. In order to evaluate the effects of physiographic factors of land and road forms on timber marking for the logging, the multiple linear regression model was used in the Forestry Plan Series 2 in the seventh zone of forestry plans of Nekachoub Company, Mazandaran province. For this purpose, the location of marked trees was determined using GPS in a plot with an area of 215 hectares. Then, maps of marked trees, altitude, aspect and slope percent, soil and distance from the road were prepared in GIS environment using these points and digital elevation model of study area. To understand the relationship between factors and marked trees, the multiple linear model was used. So, maps of mentioned factors and marked tree's location were entered into the regression model as independent and dependent variables, respectively. The model results showed that the timber marking activity was done more in the areas with low altitude, gentle slope and deep soils on northern and eastern directions near the forest road as compared to the other areas. Timber marking is affected by some physiographic factors, and such elements as slope or adjacency to the road may make the timber marker to interfere in these areas and avoid working in the areas with higher slope or away from the road; it leads to an uneven interventions throughout the forest as well as an unbalanced reclamation of forest structure.
    Keywords: Marking, Multiple linear regression, Physiographic factors, Mazandaran province
  • Hassan Rezaii Moghadam*, Mohsen Hosseinalizadeh, Nahed Berdi Sheikh, Roya Jafari Pages 61-72
    This study was carried out in the western catchment of the Behzisty Township in Gorgan, Golestan province in order to develop the regression models of soil moisture. In this study, the desired measurements were made in 18 locations using TDR during 6 running days after a relatively intense rainfall event at different depths of soil. The digital elevation model was prepared from UltraCam images taken in 2014 with the pixel size of 1×1 m in order to estimate the terrain properties. Finally, the regression model was developed with respect to these characteristics and soil moisture. The results showed that important terrain characteristics which are greatly associated with soil moisture are horizontal curvature, slope, aspect and wetness index in the regression model. These results suggest that the diversion of material flow has controlled the amount of water in the soil, slope aspect and soil moisture. The results showed that the developed regression models can forecast at least 44 to 60% of the total variations of soil moisture in the watershed scale.
    Keywords: Soil moisture, Time domain reflectometry, Terrain characteristics, Digital elevation model
  • Ebrahim Mahmoudabadi, Alireza Karimi Karouyeh* Pages 73-86
    In recent decades, remote sensing methods because of their economical aspects are frequently used in soil survey studies. The objective of this study was to compare the remote sensing and geostatistical methods for estimating and mapping the calcium carbonate equivalent and clay content of surface soil in the Chitgar Park with the area of 665 hectares. Therefore, 116 samples (0-20 cm) were taken by the intervals of 250 meters based on regular grid patterns. Two geostatistic methods of kriging and inverse distance weighting (IDW), and two remote sensing techniques of near-infrared analysis (NIRA) and Continuum removal (CR) were used for modeling the desired variations. The results of the cross validation showed that the accuracy of kriging was appropriate for modeling clayand calcium carbonate equivalent contents. The NIRA method due to the low correlation between TM bands and calcium carbonate equivalent was not validated for modeling the calcium carbonate equivalent; but this method was appropriate for estimating clay content (R2=0.52). CR method was not accurate for both variables of clay and calcium carbonate equivalent. Based on the overall accuracy and Kappa coefficient of producing maps, it is concluded that the kriging method has higher accuracy than remote sensing methods. Although high accuracy of geostatistic methods is expected due to the use of real data, the acceptable accuracy of the NIRA technique for modeling the clay variable should be considered with respect to lower costs of remote sensing methods.
    Keywords: Geostatistics, Remote sensing, Calcium Carbonate, Kriging, Chitgar park
  • Mahmoud Ahmadi, Mehdi Narangifard* Pages 87-100
    This paper has been conducted to estimate the detection capability of LandSat satellite data for the detection and qualitative assessment of forest area and vegetation changes, land uses and vegetation percent in Rustam city. In this regard, using Landsat satellite images (1987 and 2010), forest land use map, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Ratio Vegetation Index (RVI) were obtained by Maximum Likelihood and Supervised Classification algorithms. The results showed that the area of extracted layers of forests with high, moderate and low density as well as barren regions has been estimated as 48.78, 348.67 and 281.42 and 81.68 km2, respectively. Assessing the classification results indicated that the overall accuracy, producer accuracy and user accuracy were given as 94.3, 91 and 95%, respectively and also, Commission error and Ommission error have been computed as 0.09 and 0.05. The highest and lowest producer accuracy estimated as 99 and 80% was related to low-density and high density forests and the highest and lowest percent of user accuracy given as 100 and 87% was attributed to the barren and moderate density forest. Also, comparing maps of vegetation percent and Ratio Vegetation index during 1987 and 2010 has shown no significant changes.
    Keywords: Forest, LandSat satellite, Vegetation Index, Supervised classification, Rustam county