فهرست مطالب

فصلنامه سنجش از دور و GIS ایران
سال ششم شماره 2 (پیاپی 22، تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/06/24
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مجید رحیم زادگان، محمدرضا مباشری صفحه 1
    در پژوهش حاضر روشی برای جایگزین کردن چگالی های شار تصاویر سنجنده MODIS با استفاده از مدل انتقال انرژی مجمع (CRTM) که از مدل های حل معادله انتقال انرژی است، ارائه شده است. بدین منظور اندازه گیری های رادیوساند مربوط به ایستگاه سینوپتیک بندرعباس به همراه چگالی های شار اندازه گیری شده از تصاویر شب سنجنده MODIS مستقر بر سکوی Aqua برای آب های عمیق خلیج فارس مورد استفاده قرار گرفت. بنابراین با استفاده از پیش بینی کننده های استاندارد نسخه هشتم مدل گذردهی مسیر نوری (OPTRAN) که بخش اصلی مدل CRTM است، اختلاف چگالی های شار محاسبه شده به وسیله مدل CRTM و اندازه گیری شده به وسیله سنجنده MODIS مدل سازی شده است. پس از پیاده سازی روش مورد نظر، مقدار میانگین RMSE چگالی های شار محاسبه شده از مدل CRTM با مقدار اندازه گیری شده برای تصاویر سنجنده MODIS منتخب برای آزمون کارایی روش، در تمام باندها W/(m2.μm.sr) 47/0 محاسبه شد که با اعمال تصحیحات ارائه شده در پژوهش حاضر به 39/0 تغییر یافت. مقدار میانگین RMSE دمای درخشندگی میانگین معادل این چگالی های شار نیز به ترتیب 45/6 و 27/5 درجه کلوین محاسبه گردید. با استفاده از روش ارائه شده در این پژوهش، مقادیر چگالی های شار حاصل از مدل CRTM به مقادیر چگالی های شار سنجنده MODIS نزدیک تر می شود. بنابراین می توان از این مدل برای ارزیابی چگالی های شار سنجنده MODIS استفاده کرد و در مواردی نظیر وجود نویز بالا یا وجود ابر در تصاویر یا ازکارافتادن سنجنده، داده های آن را با داده های محاسباتی مدل CRTM تصحیح شده جایگزین کرد.
    کلیدواژگان: پروفایل دما، MODIS، CRTM، ماهواره
  • علی اکبر متکان صفحه 17
    هدف از این مقاله تعیین سهم پوشش برف حوزه های کرج و لتیان با استفاده از تصاویر MODIS، به روش سالومونسون و همکاران و شناسایی منابع خطای این روش است. اهمیت سطح پوشش برف به دلیل تاثیرگذاری بر بیلان تابش، بیلان آب و مدل سازی انجام تحقیقات گوناگون را ضروری ساخته است. در این تحقیق برای بررسی سطح برف از داده های MODIS و برای ارزیابی دقت، از تصاویر LISIII-IRS استفاده شده است. تا کنون روش های متفاوتی برای استخراج سهم برف پیکسل ها به کار گرفته شده که در تحقیق حاضر از روش سالومونسون و همکاران به دلیل دقت مناسب و نیاز نداشتن به اطلاعات اولیه از منطقه استفاده شده و عوامل ایجاد خطا در آن شناسایی شده است. افزون بر این، ضرایب معادله سالومونسون و همکاران با استفاده از داده های منطقه ای ایران بهینه سازی شده و دقت حاصل از مدل با ضرایب بهینه، در منطقه ای جدید ارزیابی شده است. نتایج ارزیابی دقت نشان داده اند که روش سالومونسون و همکاران می تواند سهم برف پیکسل های MODIS را با خطای RMS 20/0 پیکسل برآورد کند. ضرایب کاپا و دقت کلی این روش به ترتیب 84/0، 12/92 است، که دقت مناسب آن را نشان می دهد. نتایج تحقیق نشان می دهند که به دلیل خطای بالاتر روش سالومونسون و همکاران، باید در نواحی حاشیه رودهای ایران که عموما دارای پوشش درختی کم تراکم و باغ های پراکنده اند، از این روش صرف نظر شود. لازم است برای حذف مناطق آبی از ماسک های مناسب استفاده شود. بهینه سازی ضرایب مدل توانسته است دقت برآورد مدل را بهبود بخشد، به طوری که مقدار خطای RMS مدل با ضرایب اصلاح شده در منطقه ای جدید 258/0 پیکسل به دست آمده، درحالی که معادله سالومونسون و همکاران در همین منطقه خطای RMS عدد 266/0 پیکسل را نشان داده است.
    کلیدواژگان: روش سالومونسون و همکاران، زیرپیکسل، سطح پوشش برف، شاخص تفاضلی نرمال شده برف
  • نفیسه محمدی صفحه 31
    در مقاله حاضر به منظور بررسی کاربرد مدل های عامل مبنا در شبیه سازی پدیده جدایی گزینی سکونتی، مدلی رستری با ترکیب GIS و تکنیک های Agent-Based و برمبنای نظریه Schelling ارائه شد و روی داده های ناحیه ای از تهران ارزیابی گردید. با مطالعه سوابق، دلایل و روند شکل گیری این پدیده در شهرهای مختلف دنیا و تهران، نوع غالب جدایی گزینی در تهران اجتماعی اقتصادی تشخیص داده شد. در فرض اولیه، افراد جامعه به چهار گروه اجتماعی اقتصادی تقسیم شدند و برای هر یک از آنها ویژگی ها و رفتارهایی تعیین شد. پارامترهای موثر بر جدایی گزینی در قالب مجموعه ای از عوامل اقتصادی، اجتماعی و محیطی با روش AHP وزن دهی شدند و میزان تاثیر آنها در تصمیم گیری های هر گروه تعیین گردید. نقشه های مربوط به هر شاخل در محیط ArcGIS تولید و طبق سلسله مراتب چینش زیرمعیارها با یکدیگر تلفیق شدند. مدل پیشنهادی با برنامه نویسی در محیط Netlogo تکمیل شد. اطلاعات مکانی در قالب نقشه های تولید شده، در محیط Netlogo فراخوانی و آنالیزهای مربوط به تصمیم گیری عامل ها در قالب توابع موجود در این محیط انجام شد. الگوی جدایی گزینی در منطقه مطالعه شده در بازه سال های 1365 تا 1385 شبیه سازی شد. تاثیر دو پارامتر مهم شعاع همسایگی و سطح رضایت عامل ها در این الگو بررسی شد و مدل با استفاده از این دو و پارامترهای دیگری چون نرخ رشد جمعیت، اندازه پیکسل ها، قیمت املاک، تعداد عامل ها، سهم هر گروه از عامل ها از کل جمعیت، مقادیر عدم تجانس گروه های مختلف نسبت به هم و پرستیژ محله ها کالیبره شد. اعتبارسنجی مدل به روش تعیین درصد پیکسل های صحیح برآورد شده انجام گرفت و صحتی معادل 5/62 درصد را نشان داد.
    کلیدواژگان: جدایی گزینی سکونتی، مدل عامل مبنا، شبیه سازی
  • سمیه سیما صفحه 49
    ارزیابی و برآورد ذخایر برفی در مطالعات بیلان آب و بهره برداری بهینه از منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشکی چون ایران که دارای ریزش های فصلی برف هستند، اهمیت فراوانی دارد. در حوضه های آبریز حوالی دامنه های برف گیر نظیر زاگرس که سیلاب های بهاره سهم عمده جریان های سطحی را تشکیل می دهند، پیش بینی احتمالاتی ذخیره برفی پایان سال ضروری است. در پژوهش حاضر، پیش بینی احتمالی وقوع برف در حوضه آبریز رودخانه های کرخه، دز، کارون و بخشی از حوضه مارون با استفاده از مدل زنجیره مارکوف مرتبه یک بررسی شد. برای این منظور از داده های سطح برف استخراج شده از تصاویر ماهواره ای سنجنده NOAA-AVHRR در طول سال های آبی 1367 تا 1383 استفاده شد. حالت های ممکن در نقشه های برف به صورت وجود (عدد یک) و نبود برف (عدد صفر) تعریف شد. سپس با اعمال فرایند زنجیره مارکوف، پیش بینی احتمال مکانی وقوع برف برای اسفندماه سال های 83-1379 صورت گرفت. نتایج نشان دادند که پیش بینی احتمالاتی سطح برف در اسفندماه تطبیق مناسبی با نقشه های حداکثر پوشش سطحی برف به دست آمده از تصاویر ماهواره ای دارد. وضعیت پوشش سطح در بیش از 60 درصد سطح حوضه با احتمال 100 درصد و در 80 درصد سطح حوضه، با احتمال 50 تا 90 درصد به درستی پیش بینی شده است. افزون بر این، به منظور ارزیابی کمی عملکرد مدل پیش بینی از روش جداول وابستگی استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل برمبنای سه معیار احتمال ردیابی (POD)، نسبت هشدار غلط (FAR) و موفقیت بحرانی (CSI)، نیز توانمندی مدل زنجیره مارکوف را در پیش بینی سطوح برفی نشان می دهند.
    کلیدواژگان: احتمال وقوع برف، زنجیره مارکوف مرتبه یک، ماتریس احتمالات انتقال
  • سمیه یعقوبی صفحه 65
    آنالیز موفولوژی، با تمرکز بر آنالیز روابط مکانی بین پیکسل های همسایه، پردازش تصویر کامل تری را در مقایسه با آنالیزهایی که بر پایه اثر طیفی یک پیکسل تنها هستند، به دست می دهد. روش پیشنهادی در این مقاله با استفاده هم زمان از اطلاعات طیفی و اطلاعات مکانی حاصل از آنالیز مورفولوژی نتایج نهایی طبقه بندی را در تصاویر ابر طیفی بهبود می بخشد. در این پژوهش ابتدا با استفاده از نمونه های آموزشی محدود، ویژگی های منتخب اولیه استخراج شدند و پس از اعمال آنالیزهای مورفولوژی روی هر یک از آنها، پروفایل های مورفولوژی تشکیل شدند و از ترکیب این پروفایل ها، پروفایل مورفولوژی گسترده تولید شد. سپس پروفایل مورفولوژی گسترده شده با ویژگی های منتخب اولیه ترکیب شد و مجددا استخراج ویژگی نهایی صورت گرفت. ویژگی های منتخب نهایی با استفاده از طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان طبقه بندی شدند. سپس پس پردازش تصویر نهایی با استفاده از فیلتر رای گیری اکثریت انجام شد. این روش، روی داده شهری و نیمه شهری از سنجنده ROSIS تست شد. دقت طبقه بندی نهایی از 86/98 و 70/82 درصد در روش های معمولی به 36/99 و 75/95 درصد در روش پیشنهادی به ترتیب در تصویر منطقه شهری و نیمه شهری افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: آنالیز مورفولوژی، ماشین بردار پشتیبان، استخراج ویژگی، طبقه بندی، رای گیری اکثریت
  • محمودرضا صاحبی صفحه 86
    تجمع گازهای گلخانه ای در اتمسفر، مهم ترین عامل افزایش دمای کره زمین از نیمه دوم قرن بیستم به بعد، شناخته شده است. به دام انداختن کربن در جنگل ها و میان درختان راه حلی عملی، کارآمد و ارزان برای کاهش سطح دی اکسید کربن در اتمسفر است. بنابراین اندازه گیری زیست توده در بررسی تغییرات آب وهوایی و چرخه کربن جهانی اهمیت ویژه ای دارد. در پژوهش حاضر روشی بر پایه تبدیلات موجک به منظور تخمین زیست توده در منطقه ای جنگلی با درختان پهن برگ در شمال ایران ارائه شده است. تبدیلات مختلف موجک (تبدیلات دوبعدی گسسته) روی تصویر رادار با روزنه مجازی سنجنده ALOS PALSAR اعمال شدند و ضرایب به دست آمده به عنوان داده های جداگانه ذخیره شدند. میزان همبستگی هریک از پارامترهای محاسبه شده با مقدار زیست توده به وسیله آنالیز رگرسیون چندگانه بررسی شد. نتایج نشان دادند که ضرایب به دست آمده از تبدیل موجک Db2 در مقایسه با سایر تبدیلات، همبستگی بیشتری با مقدار زیست توده دارند. در تجزیه یک مرحله ای، مقدار همبستگی با زیست توده تقریبا 5/0 و در تجزیه دومرحله ای تصاویر، مقدار همبستگی به دست آمده برای تصویر مایکروویو به بیش از 75/0 ارتقا پیدا کرد. پژوهش حاضر نشان داد که استفاده از تبدیلات موجک می تواند روش مناسبی برای تخمین زیست توده به ویژه در مناطقی با ساختار پوشش گیاهی پیچیده باشد.
    کلیدواژگان: تصاویر آلوس پالسار، تبدیل موجک، زیست توده جنگل، آنالیز رگرسیون چندگانه
  • وحید راهداری صفحه 99
    زنجیره مارکوف مدلی است که از آن برای پیش بینی وضعیت آینده براساس نرخ تغییرات گذشته استفاده می شود. این روش براساس احتمال تبدیل یک نوع پوشش زمین به نوع دیگر است. این احتمالات براساس تغییرات گذشته تولید می شوند و برای پیش بینی آینده به کار می روند. هدف مقاله حاضر ارزیابی مدل مارکوف برای شبیه سازی تغییرات درصد تاج پوشش گیاهی است. برای تهیه نقشه پوشش گیاهی تصاویر سنجنده TM ماهواره لندست مربوط به سال های 1368، سال 1377 و سنجنده LISS III ماهواره IRS برای سال 1385 از پناهگاه حیات وحش موته استفاده شد. به منظور پیش بینی وضعیت پوشش گیاهی در سال 1385 از مدل زنجیره مارکوف به وسیله نقشه های تهیه شده مربوط به سال های 1368 و 1377 و در بازه زمانی 9ساله استفاده شد. دقت تمامی نقشه های تهیه شده در پژوهش ارزیابی شد. نقشه تهیه شده از تصویر سال 1385 برای مقایسه با نقشه تهیه شده از طریق مدل به کار گرفته شد. ضریب کاپا برای نقشه پیش بینی شده از زنجیره مارکوف در حد متوسط 53 درصد بود. برای بررسی مناطق درست پیش بینی شده و قسمت هایی که باعث ایجاد خطای پیش بینی شده گردیدند، از روش مقایسه پس از طبقه بندی استفاده شد. نتایج نشان دادند به علت کاهش شدید درصد تاج پوشش گیاهی در اکثر مناطق و افزایش آن در مناطق قرق، این روش نتوانسته است با دقت مناسبی پیش بینی کند. اما این روش در مقیاس های کوچک، برای درک کلی از وضعیت آینده ارزشمند است.
    کلیدواژگان: زنجیره مارکوف، تصاویر ماهواره، بررسی تغییرات، دقت پیش بینی
|
  • Page 1
    In this study, a method for replacing MODIS measured flux densities using CRTM is introduced. For this, the Radiosonde measured temperature profiles in Bandar-abbass synoptic station along with night time flux densities measure by MODIS sensor on board of Aqua platform for the deep water region in the Persian Gulf were used. Then, using standard predictors of OPTRAN version VIII which is the main part of CRTM model, it was tried to model the difference between modeled and MODIS measured radiance values. To evaluate the method, the averaged RMSE were used. The RMSE between CRTM calculated and MODIS measured radiation fluxes was found to be 0.47 . This value was improved to 0.39 using modified CRTM. The equivalent brightness temperature for these fluxes was 6.45 and 5.27 (K) respectively. So using the suggested method in this study, the CRTM calculated radiances fairly approaches the MODIS measured values. It is suggested that this method be used whenever there are high noises, cloud overcast and or any possible malfunctioning of MODIS sensor to replace the missing data.
    Keywords: Temperature Profile, MODIS, CRTM, Satellite
  • Page 17
    The purpose of presenting this paper is to determine the snow covered area on Karaj and Latyan basins using MODIS Images, and evaluating Salomonson et al method which is applied in this study. The importance of snow cover_ Such as its impact on radiation budget, water balance and modeling_ has led to several researches. In this research, MODIS data for snow cover mapping and LISSIII_IRS image for accuracy assessment have been used. Up to now, various methods have been applied to compute pixels’ snow fraction. We have used Salomonson etal. method. The method has showed proper accuracy in global scale and doesn’t need priori knowledge of surface characteristics. Also, to increase accuracy, the coefficients of the Salomonson et al. model were modified using regional data. And the results were evaluated in a new region.Accuracy assessment results showed that Salomonson et al. method can calculate snow fraction of MODIS pixels with RMSE of 0.20 pixels. Furthermore, Kappa coefficients and overall accuracy of Salomonson et al. method were 0.84 and 92.12 respectively suggesting proper accuracy of the method. Local accuracy assessment showed that in Iran, river margins with low density tree cover and sparsely scattered orchards, this method has got more errors; therefore, it is important to exclude thisarea. Moreover, it is recommended to use proper masks which allow the narrow rivers to be removed. RMSE of the modified model was 0.258 while, RMSE of Salomonson et al. model was 0.266 at the same area. So, the results showed that modifying the coefficient could improve the result slightly.
    Keywords: NDSI, Salomonson method, Snow fraction, Subpixel
  • Page 31
    In this research, a model for simulating of residential segregation pattern is presented via integration of GIS with agent-based models, and is implemented on real data of an area in north-west of Tehran. For this purpose, at first effective parameters regarding segregation in Tehran that is a mixture of social-economical factors and environment was determined and amount of their effects with AHP method was set. Considering the raster-based approach in modeling, maps related to these parameters was produced in ArcGIS medium. By programming in Netlogo software the mentioned model was developed .In this model, with a primary assumption, people of society were classified in 4 socio-economic groups with specific attributes and behaviors which by their own decisions- micro level actions- affect the segregation pattern- effects in macro level-. The pattern of urban segregation of area was simulated for a period of 20 years between 1986 and 2006. The model was calibrated by changing the important parameters of Schelling model, neighborhood radius and frequency of the same type neighborhoods, and some other parameters as size of pixels, price of parcels, rate of population increase etc. Validation of the proposed model has been done by counting the correct estimated pixels of total pixels. Respectively 62.5 % verifies the accuracy of the models.
    Keywords: GIS, Residential Segregation, Agent Based Model, Simulation
  • Page 49
    Evaluation of snow storage is of high importance in water balance studies and optimum operation of water resources in arid and semi-arid regions like Iran. Particularly in the river basins nearby Zagrous Mountains where surface water flows mainly consist of spring runoffs, stochastic forecasting of the snow storage at the end of the year is necessary. In this study stochastic forecasting of snow in river basins of the Karkheh, Dez, Karun and some parts of the Marun was investigated using the first order Markov Chain model. Snow cover data retrieved from NOAA-AVHRR satellite images between 1989 and 2004 were applied as inputs to the model. Two possible states were defined for each snow cover map including existence (1) and non-existence (0) of snow. Through applying the Markov Chain process, snow cover maps of the study area were predicted for March 2000 to 2004. Results show that stochastic forecasts of snow cover properly consist with satellite derived maximum snow cover maps.So that, not only the area of snow covered lands was successfully estimated, but also the exact location of the snow or dry covers was appropriately predicted in more than 80% of the pixels. The performance of the model was assessed using contingency tables and three measures including: Probability of Detection, False Alarm Ratio and Critical Success Index. Results reveal the promising capability of the first order Markov Chain model to forecast snow covered area.
    Keywords: Snow Probability, First, Order Markov Chain, State Transition Matrix
  • Page 65
    Morphology analysis which concentrates on spatial relations analysis between neighborhood pixels provides a better image processing compared to analyses which are only based on spectral signature of a single pixel. The proposed method in this paper integrates spectral and spatial information produced from morphology analysis to improve the final result of hyper spectral image classification. For this reason at first, primary components are extracted using limited training samples. Extended morphological profiles are then produced by applying morphological analysis on each extracted features. Afterwards, Final components are extracted by applying a supervised feature selections on a datasets composed of both the spectral and the extended morphological features. The extracted features are introduced into the Support Vector Machine (SVM) algorithm. The final results are then archived by implementing a majority filter as a post-processing step. The proposed method is implemented on aerial hyper spectral images of Rosis sensor taken from urban and semi-urban areas from. The obtained results proved the efficiency of the proposed method where classification accuracies are improved from 98.86 and 82.70 in conventional method to 99.36 and 95.75 in urban and semi-urban areas respectively.
    Keywords: Morphological Analysis, Support Vector Machines (SVMS), Feature Extraction (FE), Classification, Majority Vote
  • Page 86
    The increasing concentration of greenhouse gases has been identified as a main cause of increase of global mean temperatures since the mid-20th century. The effect of human-induced climate change could be unprecedented and far-reaching. Carbon sequestration into trees and forests is an effective and inexpensive way for mitigating the CO2 level in the atmosphere. Hence, accurate measurement of biomass will be of great importance to global carbon cycle and climate change. This study performed a wavelet-based forest aboveground biomass estimation approach in a temperate deciduous forest, Kheyroud Kenar forest in north part of Iran. Wavelet analysis, specifically two-dimensional discrete wavelet transform (DWT) was applied to ALOS PALSAR images to obtain wavelet coefficients (WCs), which were correlated with forest inventory data using multiple linear regression analysis to investigate the relationship. The results indicate that Db wavelet coefficients correlate better with field biomass data than other parameters. For the first level of the decomposition, the correlation coefficient is 0.5 while for second level, the overall R value increased up to 0.75. This study demonstrates that wavelet-based biomass estimation could be a very promising approach for providing better biomass estimation; however, further research is needed for identifying robust wavelet coefficients and optimizing procedures.
    Keywords: ALOS PALSAR, Wavelet analysis, Forest biomass, Multiple regression analysis
  • Page 99
    Markov chain is a model that use for prediction future conditions based on the rates of past change. The method is based on probability that a given piece of land will change from one cover to another. These probabilities are generated from past changes and then applied to predict future change. The main objective of this paper is to evaluate the validation of Markov model in vegetation cover crown percentage change simulation. In this study, TM images sensor for 1989, 1998 and LISS III image sensor for 2006 from Landsat and IRS satellite from Mouthe wild life refuge were used to provide maps of vegetation cover percentage. In order to prediction of vegetation cover in 2006, Markov chain model were used by vegetation map of 1989 and 1998, during 9 years. Validation of all maps was evaluated. Finally the map for 2006 that had provided by image was used to evaluate the map from Markov model. Kappa for this map was 53 %. Post classification was used to investigate the area with high accurate prediction and error in prediction. Results have shown because of high decrease in vegetation cover in non-core zone and increase vegetation cover in core zone this model couldn’t predict by high accuracy. But this model is valuable in small scale, in order to general view of future.
    Keywords: Marcove chain, satellite images, change detection, prediction accuracy