بهروز خدابنده لو

دمای سطح زمین از جمله پارامترهای ضروری در مطالعات تغییرات کاربری اراضی، بیلان انرژی، مطالعات آب و هواشناسی و غیره بر زندگی انسان تاثیر گذار است. در این پژوهش، به منظور برآورد LST از چهار الگوریتم؛ تک کانال، تک پنجره بهبود یافته، رابطه معکوس تابع پلانک و معادله انتقال تابش در محیط نرم افزار متن باز PyQGIS Plugin و تصاویر ماهواره ای لندست 8 سنجنده هایOLI/TIRS  سال های 2013 و 2019 شهر زنجان استفاده شده است. سپس نقشه های کاربری اراضی منطقه مورد مطالعه با استفاده از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان در بستر سامانه گوگل ارث انجین (GEE) استخراج شدند. برای صحت سنجی نتایج الگوریتم های LST، از داده های دمای سطح ایستگاه هواشناسی زنجان در سال های 2013 و 2019 استفاده گردید. همچنین، جهت انتخاب بهترین الگوریتم برآورد LST از روش های آماریRMSE ، MAPE استفاده شد. براساس نتایج، الگوریتم تک کانال در سال 2013 و 2019 دارای کم ترین RMSE و MAPE و بیش ترین دقت می باشد. به طوری که در سال 2013RMSE  و MAPE این الگوریتم به ترتیب برابر با 472/1 و 579/5 و در سال 2019، 131/0 و 537/0 بدست آمد. طبقه بندی در بستر GEE  نتایج مناسبی از لحاظ صحت کلی و ضرایب کاپا ارائه داد. براساس نتایج، در سال 2013، صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب 67/95 و 94/0 و در سال 2019، 80/98 و 98/0 به دست آمد. نتایج بررسی تغییرات دمایی کاربری های مختلف در سال 2013 و 2019 نشان داد که اراضی آیش به ترتیب با میانگین دمای 86/49 و 16/45 و کاربری های دیمزار و مراتع در رده های بعدی از نظر برخورداری از حداکثر دما در سال های 2013 و 2019 قرار دارند. کاربری های آب، کاربری شهری و پوشش گیاهی به ترتیب دارای کمترین میانگین دما در سال 2013 و 2019 می باشند. همچنین نتایج کلی بدست آمده نشان داد که همه کاربری ها در سال 2013 از دمای بالاتری نسبت به سال 2019 برخوردار بودند.  

داده های سنجش از دور و الگوریتم های مختلف طبقه بندی تصاویر ماهواره ای، ارزیابی روند تغییرات محیطی را در مقایسه چندزمانه امکان پذیر می کنند. هدف پژوهش حاضر، ارزیابی روند تغییرات کاربری اراضی محدوده و حریم شهر زنجان طی دو دهه گذشته با استفاده از الگوریتم های شی گرا و پیکسل پایه است. در این پژوهش، از تصاویر ماهواره ای لندست 5 سنجنده TM سال های 1999 و 2009 و سنجنده OLI/TRIS لندست 8 سال 2019 استفاده شد؛ همچنین از قابلیت های سامانه گوگل ارث انجین به منظور اخذ تصاویر تصحیح شده و طبقه بندی کاربری اراضی استفاده شد. به منظور تهیه نقشه کاربری اراضی، الگوریتم های طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان، حداقل فاصله و جنگل تصادفی در بستر گوگل ارث انجین با روش نزدیک ترین همسایه الگوریتم طبقه بندی شی گرا در نرم افزار eCognition مقایسه شدند. براساس نتایج ارزیابی صحت، ضرایب کاپا و صحت کلی الگوریتم طبقه بندی شی گرا برای سال 2019 و الگوریتم طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان برای سال های 1999 و 2009، بهترین نتیجه را نسبت به سایر الگوریتم ها نشان دادند و مبنای ارزیابی تغییرات کاربری قرار گرفتند. نتایج ارزیابی تغییرات طی سال های گذشته (1999- 2019) نشان می دهد اراضی دیمی 1264 هکتار، مراتع 648 هکتار، زراعت آبی و فضای سبز 142 هکتار و شبکه دسترسی راهها 122 هکتار به کاربری اراضی ساخته شده تغییر کاربری دادند و مناطق حومه ای جدید مانند شهرک الهیه، گلشهر، کاظمیه، کارمندان، کوی سایان، کوی فرهنگ، کوی فاطمیه و شهر آرا نیز در این دوره توسعه یافته اند؛ این امر ضرورت توجه به موضوع گسترش شهری و پیامدهای آن را در شهر و پیرامون آن نشان می دهد.

این پژوهش با هدف استخراج نقشه کاربری اراضی شهری، با استفاده از مقایسه الگوریتم های مختلف طبقه بندی پیکسل پایه و شئ گرا می باشد. در این راستا الگوریتم های طبقه بندی پیکسل پایه ماشین بردار پشتیبان، حداکثر احتمال، شبکه عصبی مصنوعی، حداقل فاصله از میانگین، سطوح موازی و فاصله ماهالانوی مورد استفاده قرار گرفتند. در ادامه به مقایسه روش های مذکور با طبقه بندی شئ گرا جهت تهیه نقشه کاربری اراضی شهر زنجان با استفاده از تصویرماهواره ای Sentinel-2 با قدرت تفکیک مکانی  10 متر پرداخته شد. به منظور انجام پردازش تصویر مورد استفاده از نرم افزار های ENVI 5.3 ، SNAP ، eCognition و ArcGIS استفاده شده است. برای مقایسه عملی نتایج، د ر هر د و روش از د اد ه های آموزشی یکسان برای طبقه بندی استفاد ه گرد ید ؛ سپس مهم ترین روش های ارزیابی صحت شامل د قت کلی و ضریب کاپای طبقه بندی استخراج شد. نتایج بدست آمده، نشان می دهد که از بین روش های طبقه بندی پیکسل پایه مورد استفاده در این مطالعه، روش های طبقه بندی حداکثر احتمال و روش حداقل فاصله تا میانگین با ضریب کاپای به ترتیب 95/0درصد و 85/0 درصد از دقت قابل قبولی برخوردار هستند. هم چنین مقایسه نتایج حاصل از طبقه بندی پیکسل پایه و شئ گرا  نشان داد که روش شئ گرا با اعمال پارامترهای مؤثر در طبقه بندی و توسعه قوانین جهت اطلاح طبقه بندی اولیه شئ گرا با ضریب کاپای 95/0 درصد از نظر دقت در استخراج  نقشه کاربری اراضی از روش های پیکسل پایه از اولویت برخوردار است.