محمدجواد ولدان زوج

سابقه و هدف: کشاورزی سنگ بنای اقتصاد جهانی است و به مثابه منبع اصلی غذا و مواد خام برای صنایع مختلف عمل می کند. بااین حال، تقاضای فزاینده غذا به دلیل رشد جمعیت، تهدید قابل توجهی برای امنیت غذایی است، به ویژه زمانی که دسترسی محدود به منابع آب شیرین را در نظر بگیریم. شایان ذکر است که کشاورزی به تنهایی حدود 70 درصد از منابع آب شیرین جهان را مصرف می کند، که بر نیاز حیاتی برای مدیریت و افزایش بهره وری آبیاری برای تضمین تولید پایدار مواد غذایی تأکید دارد. در نتیجه مدیریت و افزایش بازده آبیاری امری ضروری است. در قلب تعیین نیاز آب آبیاری، مفهوم تبخیر و تعرق واقعی محصول (ETa) نهفته است، که نشان دهنده اتلاف آب، ترکیبی از تبخیر خاک و تعرق گیاه است. برآورد دقیق ETa در بهینه سازی روش های آبیاری، به حداکثر رساندن عملکرد محصول و به حداقل رساندن مصرف آب بسیار مهم است. برای این منظور، مدل ها و ابزارهای مختلفی برای تخمین ETa با هدف ارائه روش های کاربرپسندتر و کارآمدتر برای کشاورزان و پژوهشگران ایجاد شده اند. با توجه به مطالعات انجام شده و کاربرد وسیع مدل های برآورد ET، لازم است تمرکز بر روش های دقیق و سریع تعیین این پارامتر افزایش یابد. لذا هدف این مطالعه مقایسه روش های برآورد سنجش از دوری ETa کاربرپسندانه تر، از جمله سامانه EEFLUX، ابزار METRICTOOL و روش انتخاب خودکار پیکسل سرد و گرم مدل های SEBAL و METRIC است.مواد و روش ها: Earth Engine Evapotranspiration Flux یا به اختصار EEFLUX نسخه ای از مدل METRIC است که بر روی سیستم موتور Google Earth کار می کند. METRICTOOL، ابزاری جدید در ArcGIS براساس مدل METRIC است. این ابزار پیش پردازش و شناسایی خودکار کالیبراسیون بالقوه و معرفی داده های ورودی را تسهیل کرده، زمان محاسبات را تا ۵۰ درصد کاهش می دهد و جایگزینی کاربرپسندتر از دیگر پلتفرم های موجود پیاده سازی مدل METRIC است. روش انتخاب خودکار پیکسل سرد و گرم شامل ایجاد یک نقشه باینری از پیکسل های واجد شرایط که با استفاده از یک طبقه بندی کننده ساده مبتنی بر قانون شناسایی می شوند، و استفاده از الگوریتم جست وجوی جامع برای شناسایی پیکسل های گرم و سرد، مطابق با معیارهای تعریف شده است. برای برآورد ET با استفاده از روش های نام برده، از 6 تصویر ماهواره ای Landsat 8 در طول دوره کاشت محصول گندم زمستانه مزارع دانشگاه تهران واقع در محمدشهر کرج استفاده شد. ارزیابی روش های مذکور با استفاده از تبخیر و تعرق مرجع یونجه (ETr) با استفاده از روش FAO-Penman–Monteith به عنوان داده مرجع انجام شد.نتایج و بحث: RMSE سامانه EEFLUX، ابزار METRICTOOL، SEBAL و METRIC خودکار به ترتیب 2.45، 0.33، 0.39 و 2.76 به دست آمد. با توجه به نتایج محصول تبخیر و تعرق سامانه EEFLUX به رغم اختلاف عددی با دیگر روش ها همبستگی معناداری با آن ها داشت. مثلاً R2 بین ETa این سامانه و ابزار METRICTOOL 0.91 برآورد شد. نتیجه آن است که گرچه داده های این سامانه به دلیل استفاده از داده های هواشناسی جهانی CFSV2 در ایران برای مطالعات محلی از دقت کافی برخوردار نیستند، اما در مطالعات مناطق با وسعت بالا یا جهانی نتایج قابل قبولی به دست می دهند.  ابزار METRICTOOL و مدل METRIC خودکار بیشترین همبستگی (R2=0.99) و نزدیکی عددی را با یکدیگر داشتند و به ترتیب با RMSE 0.33 و 0.39 دقت بالاتری نسبت به مدل SEBAL خودکار دارند.نتیجه گیری: با توجه به نتایج عددی رویکرد انتخاب خودکار پیکسل سرد و گرم می تواند دقت مشابهی در مقایسه با ابزار METRICTOOL داشته باشد. بدین ترتیب رویکرد خودکار کارایی مدل را از نظر زمان و بازده افزایش و می تواند خطای انسانی در تخمین تبخیر و تعرق را برای کاربران جدید یا بی تجربه کاهش دهد و این مدل ها را در دسترس عموم کاربران قرار دهد. همچنین داده های EEFLUX می توانند در مطالعات با وسعت بالا برای اقدامات مدیریتی کارایی لازم را داشته باشند.

ضرورت دسترسی به کاربردهای وسیع تصاویر ابرطیفی سبب توسعه سیستم های تصویربرداری نوآورانه و اقتصادی در ثبت این تصاویر شده است. به منظور استفاده از این تصاویر، لازم است ارتباط هندسی دقیقی میان آنها و فضای زمین برقرار شود و این فرایند نیازمند نقاط کنترلی بسیاری است. این نکته ضرورت توسعه راهکارهای اصلاح هندسی منطبق با ساختار هریک از این دوربین ها را بارز می کند. سنجنده (nm 400-1000) BaySpec OCI-F یکی از سیستم های نوآورانه ای است که تصاویر ابرطیفی را با هندسه تصویربرداری پوش بروم دریافت می کند. این سنجنده، علاوه بر یک سنسور پوش بروم، از یک سنسور فریم نیز بهره می برد که هم زمان با سنسور پوش بروم و با رزولوشن مکانی زمانی مشابه، تصویر را دریافت می کند. در این مقاله، روشی برای اصلاح هندسی تصاویر پوش برومِ این سنجنده بیان شده است. در بخش اول این روش، با توجه به ساختار تصویربرداری دوربین، ارتباط هندسی میان آرایه خطی و سنسور فریم در قالب پارامترهای کالیبراسیونی مشخص می شود. در ادامه، به کمک برآورد ارتباط هندسی میان تصاویر فریم متوالی، پیکسل های تصویر پوش بروم در کنار یکدیگر چیده و تصویر اصلاح شده تولید می شود. در این روش، ارتباط هندسی میان هر جفت فریم متوالی به طور مستقیم، ازطریق تناظریابی کمترین مربعات، محاسبه می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که این روش، به طور متوسط، 2/62% از اعوجاجات هندسی تصویر خام را کاهش داده است. این کاهش سبب شده است متوسط دقت مدل های درون یاب عمومی ساده دوبعدی و سه بعدی بین فضای تصویر و زمین، به ترتیب، 9/39% و 1/34% افزایش یابد.

تهیه نقشه اراضی کشاورزی یکی از لایه های اطلاعاتی مورد نیاز در مدیریت این زمین ها محسوب می شود. چنین نقشه هایی امکان پایش مستمر زمین های کشاورزی را در طول دوره کشت، فراهم می کنند. در این مطالعه، راهکاری به منظور تولید نقشه اراضی کشاورزی شهرستان شهرکرد، در دو کلاس زراعی و غیرزراعی، با استفاده از سری زمانی شاخص های مستخرج از تصاویر سنتینل 2 داده شده است. ازآن جا که استفاده از منابع داده حجیم یکی از موانع بهبود روش های مبتنی بر سری زمانی تصاویر ماهواره ای به شمار می رود، در این پژوهش از بستر پردازشی گوگل ارث انجین استفاده شده است. روش مطرح شده برمبنای تلفیق نتایج طبقه بندی نظارت شده پیکسل مبنا با نتایج قطعه بندی عمل می کند؛ به نحوی که ابتدا داده های آموزشی طبقه بندی نظارت شده، طی یک فرایند پالایشی سخت گیرانه، بدون نیاز به عملیات میدانی فراهم می شوند. سپس با محاسبه تفکیک پذیری دو کلاس هدف در سری زمانی هر شاخص، شاخص های بهینه انتخاب می شود. در نهایت، با تلفیق نتایج روش های قطعه بندی و طبقه بندی براساس آرای به دست آمده از نتایج طبقه بندی، به هر قطعه تصویری کلاس زراعی یا غیرزراعی نسبت داده می شود. این اقدام، علاوه بر دخالت دادن اطلاعات مکانی اعم از لبه ها و مجاورت های مکانی، توانسته است نویز و نتایج متخلخل طبقه بندی پیکسل مبنا را بهبود بخشد و دقت کلی نقشه نهایی را از 7/90 به 05/96 افزایش دهد. همچنین دقت کاربر دو کلاس زراعی و غیرزراعی به ترتیب 27/3 و 97/7% بهبود را نشان می دهند.

در این مقاله، به منظور رفع برخی محدودیت های شناسایی ساختمان در تصاویر چندطیفی، از داده SAR به منزله داده مکمل استفاده می شود. در روش پیشنهادی، برای استفاده هم زمان از اطلاعات مفید در تصاویر رادار و چندطیفی، استراتژی مبتنی بر تلفیق تصاویر، با هدف شناسایی ساختمان، مطرح می شود. همچنین، ازآن جاکه انتخاب ویژگی نقش بسزایی در شناسایی و طبقه بندی عوارض دارد، اغلب روش های مرسوم و رایج در این زمینه، مانند الگوریتم ژنتیک، نیازمند داده های آموزشی اند؛ اما دردسترس نبودن همیشگی این نوع داده های آموزشی یکی از دغدغه های مهم محققان به شمار می آید. پس در این تحقیق، دو روش انتخاب ویژگی فیلترمبنا بررسی می شود تا مشخص شود آیا روش های یادشده می توانند، در مواقع لازم (نبودِ داده آموزشی)، جایگزین الگوریتم ژنتیک شوند؟ بنابراین، در پژوهش حاضر، ابتدا بردار ویژگی بهینه از تصویر چندطیفی و SAR، با سه روش MNF وPCA  و ژنتیک، تعیین و هریک جداگانه وارد هر دو طبقه بندی کننده شبکه عصبی و SVM می شود. سپس به منظور رفع مشکلاتی، همچون تشابه طیفی پشت بام ها با پوشش آسفالت خیابان ها، در تصاویر چندطیفی و بهبود نتایج، دو تصویر چندطیفی و SAR در سطح ویژگی تلفیق می شود. در نهایت و در مرحله بعدی، بهترین تصاویر طبقه بندی شده با شبکه عصبی و SVM، در تمامی بررسی های صورت گرفته تا به این مرحله، وارد تلفیق در سطح تصمیم گیری می شوند. نحوه تلفیق در سطح تصمیم گیری بدین صورت است که اطلاعات همسایگی هر پیکسل در قالب پنجره مکانی متحرک در ابعاد متفاوت، با هدف تصمیم گیری درمورد ماهیت هر پیکسل، استفاده می شود. بنابراین، نتایج حاصل شده در این تحقیق، با صحت کلی و دقت شناسایی ساختمان، به ترتیب 92.82% و 80.14% بیانگر عملکرد مناسب این روش است.

امروزه فناوری سنجش ازدور جایگاهی ویژه در کاربردهای مختلف مدیریت شهری پیدا کرده است. در این بین، نقشه ی ساختارهای شهری نظیر بلوک های ساختمانی، عموماً در مدیریت بحران، طراحی شهری و مطالعات مربوط به توسعه ی شهری مورد استفاده قرار می گیرند. در این مطالعه تولید نقشه بلوک های ساختمانی با استفاده از تصاویر ماهواره ای سنتینل 1 و 2 دنبال شده است. روش پیشنهادی این مقاله متکی بر استفاده از طبقه بندی کننده آموزش یافته تعمیم پذیر می باشد. به نحوی که در ابتدا، طبقه بندی کننده مورد نظر با استفاده از نمونه های آموزشی به دست آمده از یک فرآیند پالایشی سختگیرانه نوین توسط محصولات سنجش ازدوری و مکانی مختلف، در سال 2015، آموزش می یابد. سپس این طبقه بندی کننده به منظور تولید نقشه بلوک های ساختمانی در مقاطع زمانی مشابه سه سال هدف (2018، 2019 و 2020) به کار گرفته می شود. به دلیل تنوع بافت و تراکم بلوک های ساختمانی در کلان شهر تهران، روش پیشنهاد شده در این منطقه مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین با توجه به وسعت منطقه مطالعاتی، فراهم بودن تصاویر ماهواره ای رایگان بدون نیاز به اخذ و امکان اجرای عملیات  مختلف پردازشی به صورت برخط، از سامانه گوگل ارث انجین در پژوهش حاضر استفاده شده است. سه روش طبقه بندی جنگل تصادفی، کمترین فاصله با معیار فاصله ماهالانابیس و ماشین بردارپشتیبان در این فرآیند مورد بررسی قرار می گیرند. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی، از نمونه های مرجع به دست آمده از تفسیر بصری تصاویر با قدرت تفکیک مکانی بالا (گوگل ارث) در هر سه سال هدف استفاده شده است. نتایج به دست آمده عملکرد بهتر روش جنگل تصادفی در هر سه سال هدف با دقت کلی بالای 93 درصد را نسبت به دو روش دیگر نشان می دهند.

وجود اسپکل در تصاویر رادار با روزنه مصنوعی به دلیل سیستم تصویربرداری همدوس، باعث ایجاد اثر دانه دانه ای در تصویر شده و برخی پردازش های شی گرا همانند قطعه بندی، خوشه بندی و یا شناسایی هدف را تحت تاثیر قرار می دهد. از اینرو روش های مختلفی جهت کاهش اثر اسپکل ارائه شده است.از یک نقطه نظر کلی اغلب الگوریتم های ارائه شده در یکی از روش های حوزه مکان، روش های مبتنی بر تبدیل و نیز روش های بهینه سازی طبقه بندی شده و البته محدود نمی گردند. از جمله محدودیت های موجود در روش های مورد استفاده اغلب می توان به عدم حفظ بافت و ساختار تصویر و نیز وابستگی اجرای الگوریتم به یک یا چند پارامتر تنظیم کننده اشاره نمود، که همین موضوع استفاده از این روش ها را در کاربردهای عملی با چالش رو به رو می سازد. از اینرو در پژوهش حاضر با در نظر گرفتن رفتار فرکانسی تصاویر SAR، روشی بر مبنای فیلترینگ تطبیقی طیف اندازه در حوزه فرکانس ارائه شده است که ضمن حفظ بافت های ظریف تصویر، به طور قابل ملاحظه ای اثر اسپکل را کاهش می دهد. علاوه بر آن الگوریتم پیشنهادی به صورت خودکار اجرا شده و نیازی به برآورد پارامترهای تنظیمی ندارد. همچنین در تصاویر با پیچیدگی بافت زیاد و در روش های کانوولوشن مکانی که نیاز به تنظیم ابعاد کرنل دارد، مرتبه محاسباتی پایین تری خواهد داشت. نتایج ارزیابی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با فیلترهای مکانی تطبیقی، ضمن بهبود 50 درصدی شاخص تعداد منظرهای معادل در تصاویر SAR، مقدار شاخص حفظ لبه را نیز به طور میانگین برای تصاویر SAR و شبیه سازی SAR حدوداً 50 و 30 درصد بهبود می بخشد.

ایرادیانس طیفی مستقیم خورشیدی، یکی از کمیتهای رادیومتریک بنیادی است، که داشتن اطلاعات دقیق از آن، میتواند محققین را در دستیابی به اطلاعات جدید در حوزه بهره بری از انرژی پاک خورشیدی و سایر حوزه های مربوطه یاری رسان باشد. در این کار پژوهشی، گامها و فرآیندهای مورد نیاز برای استقرار، کالیبراسیون و اعتبارسنجی یک ایستگاه دائم اندازه گیری ایرادیانس طیفی فرودی مستقیم خورشیدی در شهر هانوفر، آلمان ارائه شده است. این ایستگاه پس از تکمیل این مطالعه در دانشگاه هانوفر توسط محققین این پژوهش راه اندازی شد. به این ترتیب ایرادیانس فرودی خورشید با حد تفکیک طیفی یک نانومتر در بازه 300-800 نانومتر و حد تفکیک زمانی بسیار بالا (هر یک ثانیه 6 اندازه گیری) قابل اندازه گیری است. در این مطالعه، بهترین و دقیقترین ابزار ردیاب خورشیدی از بین سه دستگاه متداول انتخاب شد. مقایسه ی نتایج اندازه گیریهای این ایستگاه تازه تاسیس شده، با اندازه گیریهای ایستگاه پیرانومتری، همبستگی بالای اندازه گیریها را نشان می دهد. هدف از ارائه این راهنمای فنی، انتقال دانش فنی بروز به داخل کشور است، تا محققین داخلی کشور بتوانند با مطالعه این مقاله، به تاسیس مدرن ترین ایستگاههای اندازه گیری تابش خورشیدی بومی اقدام به عمل آورند.

استفاده از توابع کسری، در غیاب اطلاعات افمریز مدار ماهواره و هندسه داخلی سنجنده، یکی از بهترین روش ها برای زمین مرجع سازی تصاویر ماهواره ای و استخراج اطلاعات مکانی از تصاویر ماهواره ای است. تعداد زیاد ترم ها و عدم تفسیرپذیری آنها، باعث شده تا تعدد نقاط کنترل مورد نیاز و ایجاد خطای پارامتر های اضافه، به عنوان مهم ترین ضعف های توابع کسری وابسته به زمین شناخته شوند. استفاده از الگوریتم های بهینه سازی، یکی از راهکار های مناسب رفع این ضعف ها است. به همین دلیل از الگوریتم های بهینه سازی مختلف، برای کشف ترکیب بهینه ترم های توابع کسری وابسته به زمین استفاده شده است. از آنجا که سازوکار هریک از این الگوریتم ها با یکدیگر متفاوت است، میزان کارایی و خصوصیات مختلف این الگوریتم ها در کشف ترکیب بهینه ترم های توابع کسری وابسته به زمین متفاوت است اما تفاوت های موجود به صورت جامع، مورد مقایسه و تحلیل قرار نگرفته است. در این مقاله، به منظور بررسی کامل و جامع توانایی های سه الگوریتم بهینه سازی ژنتیک، ژنتیک بهبودیافته و ازدحام ذرات بهبودیافته در کشف ترکیب بهینه ترم های توابع کسری از دیدگاه های مختلف از جمله دقت، سرعت، تعداد نقاط کنترل مورد نیاز و قابلیت اطمینان به نتایج بدست آمده، از 4 تصویر ماهواره ای متعلق به سنجنده های GeoEye-1، IKONOS-2، SPOT-3-1ª و SPOT-3-1B استفاده شده است. اختلاف دقت کمتر از 4/0 پیکسل در نتایج هر یک از الگوریتم های بهینه سازی، 10 تا 12 برابر بودن سرعت الگوریتم ژنتیک بهبودیافته نسبت به دو الگوریتم دیگر، به ترتیب برتری 25/45 و 27 درصدی درجه آزادی الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات بهبودیافته نسبت به الگوریتم ژنتیک بهبودیافته و ژنتیک و پراکندگی نسبتا یکسان نتایج هر یک از الگوریتم ها در 10 بار اجرای برنامه، حاکی از آن است که دقت هر سه الگوریتم بهینه سازی نسبتا یکسان، سرعت الگوریتم ژنتیک بهبودیافته بیشتر، تعداد نقاط کنترل مورد نیاز الگوریتم ازدحام ذرات بهبودیافته کمتر از دو الگوریتم دیگر و قابلیت اطمینان به نتایج هر یک از الگوریتم های بهینه سازی به منظور کشف ترکیب بهینه ترم های توابع کسری وابسته به زمین، یکسان است.

معادلات غیرپارامتریک، به دلیل نیازنداشتن به داده های افمریز ماهواره در زمان تصویربرداری و همچنین انتشارنیافتن این داده ها و تصاویر خام به دست مالکان این ماهواره ها، مورد توجه خاص متخصصان فتوگرامتری و سنجش از دور قرار گرفته است. در این مقاله، پژوهشی جامع روی معادلات غیرپارامتریک شامل مدل افاین سه بعدی، تابع رشنال درجة یک با مخرج های نامساوی، معادلات SDLT،DLT و تابع رشنال مخرج مساوی با تأکید بر اثر عوارض کنترلی نقطه و خط، به منظور تصحیح هندسی تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی بالا، صورت گرفته است. همچنین، از فرم جدید معادلة Pushbroom-Projective به منزلة ایده ای جدید در تصحیح هندسی تصاویر ماهواره ای استفاده شده است. تصاویر مورد استفاده در این پژوهش تصویر GeoEye-1 از منطقة ارومیه و تصویر Ikonos از منطقة همدان است. در تصحیح هندسی تصویر ماهواره ای GeoEye-1، تابع رشنال درجة یک با مخرج های نامساوی، با استفاده از عوارض کنترلی نقطه، با دقت 75/0 پیکسل و ترم +XY تابع رشنال مخرج مساوی، با دقت 03/2 پیکسل با استفاده از عوارض کنترلی خط، بیشترین دقت را دارند. به علاوه در تصحیح هندسی تصویر ماهواره ای IKONOS، ترم +XY تابع رشنال مخرج مساوی با استفاده از عوارض کنترلی نقطه، با دقت 68/0 پیکسل، و تابع رشنال درجة یک با مخرج های نامساوی، با استفاده از عوارض کنترلی خط با دقتی برابر 5/1 پیکسل، دارای بالاترین دقت اند. در حل معادلات غیرپارامتریک، خطای سیستماتیک باقی مانده در حالت استفاده از خطوط کنترل به مراتب بیشتر از زمانی است که از عوارض کنترلی نقطه استفاده می شود.

در این تحقیق، طرح روشی مناسب جهت شناسایی تغییرات در زمین های کشاورزی، با استفادة هم زمان از روش شیء گرا و روش ترکیب رنگی به صورت نظارت شده، بررسی شده است. بدین منظور، از تصاویر چندزمانة سنجنده های 7Landsat استفاده شده است. درواقع در این روش، برخلاف روش های رایج که تصاویر با هم مقایسه می شوند و سپس تغییرات شناسایی می شود، برای شناسایی تغییرات از ترکیب تصاویر و درنتیجه، آشکارشدن تغییرات با رنگ هایی متفاوت با رنگ اولیه استفاده شده و مقایسه ای جداگانه صورت نگرفته است. ایدة اصلی عرضة روشی شیءگراست که در آن، با استفاده از دو تصویر، یک تصویر هم مرجع شدة چندزمانه، شامل کل لایه های دو تصویر، تهیه شده است. سپس با انتخاب پارامترهای مناسب قطعه بندی، تک تصویر ایجادشده قطعه بندی و پس از آن، با استفادة هم زمان از روش ترکیب رنگی و روش های طبقه بندی شیء گرا، به نواحی تغییریافته و تغییرنیافته طبقه بندی شده است. درواقع، روش ترکیب رنگی با ایجاد نواحی رنگی متفاوت با تصاویر اولیه، قطعه های تغییریافته را به صورت بصری مشخص می کند و با انتخاب چند نمونه از آن قطعه ها از سوی کاربر خبره، با اعمال طبقه بندی شی ءگرا، این قطعه ها در کل تصویر شناسایی می شوند. درنهایت، با انتخاب نمونه های آموزشی فقط از یک تصویر، نواحی برچسب خورده و نواحی تغییریافتة نهایی به دست آمده است. نتایج بیانگر آن است که این روش به علت استفاده از اطلاعات مکانی افزون بر اطلاعات طیفی، از جهت کاهش نمونه های آموزشی، افزایش دقت (تقریباً 3٪) و افزایش درصد اطمینانِ طبقه بندی بر روش های معمولی شناسایی تغییرات، که از مقایسة دو تصویر چندزمانه استفاده می کنند، برتری دارد.

این مقاله روشی برای بهبود نتایج حاصل از الگوریتم وارونگی سه مرحله ای، با استفاده از تکنیک تداخل سنجی پلاریمتری راداری و برمبنای مدل دولایه ای پراکنش حجمی نامنظم روی سطوح، عرضه می کند. در روش مرسوم سه مرحله ای، مقادیر فاز زمین و ضریب میرایی و ارتفاع لایة حجمی، در یک روند سه مرحله ای هندسی و بدون نیاز به داده مبنای مدل رقومی ارتفاعی زمین یا اطلاعات اولیه برآورد می شوند. در این روش، برآورد مقادیر میرایی و ارتفاع لایة حجمی، در مرحلة سوم و با جست وجو در فضایی دوبعدی، انجام می شود. در الگوریتم بهبودیافتة مطرح شده، معرفی یک شاخص هندسی جدید برمبنای میزان نفوذ سیگنال حجمی در جنگل، دامنة جست وجوی مقدار میرایی در مرحلة سوم را محدود می کند. شاخص مطرح شده، در جایگاه اطلاعات کمکی، سبب می شود جست وجو در محدودة مناسب تری صورت پذیرد. الگوریتم عرضه شده روی داده های پلاریمتری اینترفرومتری تک خط مبنا و تک فرکانس باند L سنجندة ESAR اجرا شد. محدودیت ایجادشده در دامنة مقدار عددی میرایی، در مقایسه با روش سه مرحله ای، بهبود میانگین دقت 5/2 متر را در ارتفاع برآوردشده نتیجه داد.

یخچال های طبیعی و تغییرات و حرکت آنها در جایگاه شاخص هایی برای نشان دادن تغییرات آب و هوایی به کار می روند و به منظور ارزیابی تغییرات سطحی یخچال ناشی از تغییرات اقلیمی، باید مطالعات بلندمدت انجام شود. استفاده از تصاویر ماهواره ای راهی مؤثر برای استخراج سرعت حرکت یخچال محسوب می شود. در این تحقیق با استفاده از عکس های هوایی قدیمی و تصاویر ماهواره ای جدید، تغییرات سطحی و بردارهای جابه جایی و سرعت یخچال علم چال، با استفاده از الگوریتم خودکار، محاسبه شده است. تمامی داده ها، شامل عکس های هوایی و تصاویر، به صورت ارتو[1] درآمدند و از نظر رادیومتریکی و هندسی همسان سازی شدند. با استفاده از عکس هوایی سال 1955 و مقایسة آن با تصویر SPOT سال 2003، میزان عقب نشینی یخچال در قسمت پیشانی آن به دست آمد. همچنین، تغییرات کوتاه مدت در دو بازة زمانی بین 1998 تا 2003 و 2003 تا 2005، با استفاده از عکس های هوایی و تصاویرSPOT  و Quick Bird، استخراج شد. در این تحقیق، با استفاده از روش مبتنی بر تبدیل فوریه و محاسبة همبستگی، بردار های سرعت سطحی با خطای کمتر از دو متر استخراج شد. نتایج دقت و قابلیت روش پیشنهادی را برای ارزیابی میزان عقب نشینی و نیز اندازه گیری سرعت سطحی یخچال نشان می دهند و می توان این نتایج را به منظور مطالعات مربوط به تغییرات اقلیمی در سطح منطقه ای به کار برد.

استفاده از داده های چندکانالة1 سنجنده های رادار با روزنة مجازی (SAR)2، به دلیل مستقل بودن از شرایط جوی و نور خورشید و نیز دارابودن قابلیت بالا در استخراج تغییرات، در مقایسه با حالت تک کاناله، در کاربردهای متفاوتی مانند نظارت بر محیط زیست و مدیریت بلایای طبیعی بسیار توجیه پذیر است. با این حال، بهره برداری از این قابلیت ها به استفاده از روش های دقیق و اتوماتیک برای تولید نقشه های تغییرات از تصاویر اخذشده از منطقة جغرافیایی یکسان، در پلاریزاسیون ها یا فرکانس های گوناگون مربوط به زمان های متفاوت، نیاز دارد. از سوی دیگر، حساسیت به بافت صحیح برای یک پیکسل می تواند به حذف خطاهای برچسب گذاری پیکسل های منفرد کمک کند و نقشة تغییرات را بهبود بخشد. حذف نویز لکه ای و ماهیت ایزوتروپیک مدل سازی میدان های تصادفی مارکوف موجب نرم شدن مرزهای مکانی بین مناطق تغییریافته و تغییرنیافته در نقشة تغییرات نهایی می شود. به منظور حذف یا دست کم کاهش این اثر نامطلوب، استفاده از مدل مارکوف با هدف دخیل کردن اطلاعات لبه ها در فرایند برچسب گذاری پیشنهاد می شود. این روند دقت لبه ها در محل مرزهای مکانی را بهبود می بخشد و دقت آشکارسازی تغییرات را ارتقا می دهد. در این تحقیق، یک مدل مارکوف به منظور تشخیص نظارت نشدة تغییرات، ازطریق ترکیب اطلاعات موجود در هریک از کانال هایSAR ، اطلاعات بافت مکانی و نیز اطلاعات لبه، معرفی شده و با استفاده از «توابع انرژی» فرموله شده است. به منظور برآورد پارامترهای مدل، الگوریتم بیشینه سازی امید ریاضی (EM)3 با روش مشتقات لگاریتمی (MoLC)4 ترکیب شده است. الگوریتم پیشنهادی با استفاده از تصاویر ASAR-ENVISAT به روش شبیه سازی ارزیابی شده است. براساس نتایج، روش پیشنهادی دقت کلی را، در مقایسه با روش های موجود آشکارسازی تغییرات (با میانگین 12%)، افزایش داده و قابلیت شناسایی هر سه نوع تغییرات (اندک- متوسط- زیاد) را داراست. این در حالی است که، با درنظرگرفتن اطلاعات باندها و بافت مکانی، قدرت شناسایی تغییرات اندک و متوسط بسیار پایین برآورد شده است. همچنین، با توجه به تعداد دفعات تکرار پایین، زمان اجرای الگوریتم بسیار کاهش یافته است. به طورکلی، بیشترین دقت الگوریتم، براساس روش پیشنهادی، 67/99% برآورد شد.

زمین مرجع سازی تصاویر ماهواره ای با توان تفکیک بالا، با استفاده از معادلات ریاضی مناسب یکی از مهم ترین مراحل استخراج اطلاعات مکانی سه بعدی دقیق است. به منظور زمین مرجع سازی تصاویر ماهواره ای، ابتدا باید مجموعه ای عوارض کنترلی مانند نقاط، خطوط و یا سطوح در دو فضا استخراج شوند. سپس عوارض متناظر از بین کل عوارض استخراج شده تعیین و به طور مستقیم برای حل تابع انتقال بین دو فضا مشخص شوند. ازآنجاکه دقت تصحیح هندسی تصاویر دقت زمین مرجع سازی را تحت تأثیر مستقیم قرار می دهد، در این مقاله این مسئله براساس استفاده از عوارض کنترلی خطی و نیز تلفیق آن با نقاط کنترلی در حل معادلة رشنال بررسی شده است. همچنین اثر آنها در حذف خطاهای سیستماتیک بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که دقت حل معادلة رشنال با استفاده از خطوط کنترلی پایین و درحدود 3 پیکسل است. همچنین دیاگرام بردار باقی مانده ها نیز وجود میزان چشمگیر خطاهای سیستماتیک در نتایج نهایی را نشان می دهد. دلیل این امر، افزون بر دقت و توزیع خطوط کنترلی، ماهیت خطوط به منزلة اطلاعات کنترلی نیز محسوب می شود. از سوی دیگر تلفیق خطوط و نقاط کنترلی به منظور حل معادله سبب ارتقای دقت تا 1 پیکسل و حذف بسیاری از خطاهای سیستماتیک می شود. ازاین رو، نتایجْ قابلیت بالای تلفیق خطوط و نقاط کنترلی در ارتقای دقت و نیز کاهش خطاهای سیستماتیک را نشان می دهد .

برای بهره مندی هم زمان از اطلاعات داده های چندمنبعی، از تکنیک های عددی یا تحلیلی تلفیق استفاده می شود. تلفیق باعث تفسیر بهتر، کاهش ابهام و بهبود طبقه بندی می شود. روش های گوناگونی برای تلفیق گسترش داده شده است؛ ازجمله روش های مبتنی بر IHS، Wavelet و PCA. در این پژوهش، قابلیت روش های تلفیق مبتنی بر IHS و روش های تلفیق مبتنی بر PCA بررسی شده است. در این راستا، از روش های FFT-PCA، Wavelet-PCA، Wavelet-IHS و FFT-IHS برای تلفیق روی داده های Hyperion L1R با اندازة پیکسل 30 متر و تصویر پانکروماتیک سنجندة Cartosat-1 با اندازة پیکسل 5/2 متر استفاده شده است. همچنین برای ارزیابی نتایج این روش ها، معیارهای ضریب همبستگی، ضریب همبستگی فیلتر شده، خطای کمترین مربعات و شاخص ERGAS و معیار SAM به کار رفته است. نتایج معیار خطای کمترین مربعات به ترتیب برای FFT-PCA، Wavelet-PCA، Wavelet-IHS و FFT-IHS برای باند 15 برابر با 020/0، 022/0 و 025/0 و 024/0، برای باند 25 برابر با 032/0 و 035/0 و 038/0 و 036/0، و برای باند 34 عبارت اند از 040/0 و 043/0 و 044/0 و 041/0. نتایج این معیار و نیز دیگر معیارها بیانگر دقت بالای روش های مبتنی بر PCA در تلفیق تصاویر بود. درواقع روش های مبتنی بر PCA مزایایی بیشتر از روش های مبتنی بر IHS دارد؛ مانند نداشتن محدودیت باندی. از بین تمامی این روش ها نیز، روش FFT-PCA و Wavelet-PCA دارای نتایج دقیق تر و بهتری بود و در حفظ اطلاعات طیفی و مکانی عملکردی بهتر از دیگر روش ها دارد.

ایران یکی از کشورهای خشک و نیمه خشک به شمار می رود که به خشکسالی دچار است. کمبود اطلاعات هواشناسی طولانی مدت در پهنه وسیعی از کشور یکی از بزرگ ترین مشکلات برای مشاهده و پیش بینی کوتاه مدت خشکسالی در ایران است. در این مقاله، با به کار بردن روش ماشین بردار پشتیبان (SVM) و با استفاده از داده های 42 ایستگاه سینوپتیک منتخب در ایران، عملکرد شاخص های پوشش گیاهی طیفی پهن باند NDVI، NDVI-DEV، VCI و TCI در پیش بینی خشکسالی بررسی شد. بدین منظور، از شاخص خشکسالی (SPI) برای بیان خشکسالی استفاده شد که نشان دهنده شدت و دوره خشکسالی، از سال 1985 تا 2008 است. شاخص های پوشش گیاهی یادشده از تصاویر سنجنده NOAA-AVHRR محاسبه و استخراج شدند. این شاخص ها، به صورت ورودی، به مدل SVM وارد شدند و مقادیر SPI را به دست دادند. با این روش، شاخص های TCI و NDVI، به ترتیب، دارای بالاترین و پایین ترین همبستگی با شرایط خشکسالی شناخته شدند

داده های اخذ شده توسط سیستم های لیزر اسکنر هوایی به دلیل برخورداری از مزایایی نظیر دقت هندسی نسبتاً بالا و تراکم مکانی بالای نقاط، اطلاعات هندسی متنوع و منحصر به فردی از سطوح فیزیکی عوارض فراهم می آورند. طبقه بندی و تفکیک داده های ابر نقطه به عوارض سازنده ی محیط، نقش مهمی در روند مدلسازی سه بعدی عوارض ایفا می کند. در مقاله پیش رو، مسأله ی تفکیک ابرنقاط بعنوان یک فرایند طبقه بندی نظارت شده مدنظر قرار گرفته شده است؛ روند اجرایی در روش پیشنهادی مبتنی بر سه گام بوده که در گام نخست، برای هر نقطه از ابرنقاط مجموعه ای از ویژگی ها مبتنی بر تحلیل های مجاورتی تولید می گردد. در گام دوم، ویژگی های بهینه به کمک داد ه های آموزشی و فضای پدیده استخراج شده و در نهایت، طی یک الگوریتم خوشه بندی، با استفاده از ویژگی های استخراج شده، داده های ابر نقطه به کلاس های مد نظر طبقه بندی می گردند. از این روش بمنظور طبقه بندی ابر نقاط چندبازگشتی لایدار مربوط به یک منطقه ی شهری استفاده شد که نتایج طبقه بندی، دقت کلی معادل 15/93درصد و ضریب کاپای 89/0 را نشان دادند.

در تصاویر نرمال که براساس هندسه اپی پلار بازنمونه برداری شده اند، نقاط متناظر در زوج تصویر در راستای یک سطر یا ستون اند و پارالاکس قائم نخواهند داشت. این ویژگی تصاویر نرمال را به منزله پیش نیاز اصلی طیف وسیعی از کارهای فتوگرامتری نظیر تناظریابی، مثلث بندی هوایی خودکار، تولید مدل رقومی زمین، تولید ارتوفتو، و برجسته بینی مطرح کرده است. در این مقاله، روش جدیدی مبتنی بر استفاده از مدل پارامترهای مداری برای بازنمونه برداری اپی پلار تصاویر خطی پوش بروم پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی براساس تصحیح پارامترهای توجیه خارجی مدل پارامترهای مداری در فضای شیئ توسعه یافته است. از مزایای این مدل می شود به امکان تصحیح اثر دید غیرقائم سنجنده به واسطه تعبیرپذیری فیزیکی پارامترهای مدل و امکان پیاده سازی روند پیشنهادی، با استفاده از دیگر مدل های مطرح در حوزه تصحیح هندسی تصاویر ماهواره اشاره کرد. طبق نتایج حاصل از ارزیابی دقت تصاویر نرمال تولیدشده به روش پیشنهادی در سطح نقاط چک مستقل، متوسط پارالاکس x باقی مانده در سطح مدل 73/0 پیکسل حاصل شد که بر کارآیی مدل پیشنهادی دلالت دارد.

امروزه روشی متداول در ایجاد پایگاه داده راه ها، استخراج آن ها از تصاویر رقومی هوایی و ماهواره ای است. با توجه به حجم بسیار دادههای شبکه راه و نیاز به بهنگام کردن آن ها با کمترین زمان و هزینه محاسباتی، اتوماسیون فرایند استخراج اطلاعات راه در حال تبدیل به یکی از ملزومات عصر جدید است. در تحقیق حاضر که بیشتر بر مرحله برداری سازی راه تأکید دارد، سیستمی هوشمند برای برداری سازی اتوماتیک نتایج کشف راه، با کمترین میزان دخالت عامل انسانی، طراحی شده است. سیستم طراحی شده دارای دو مرحله اساسی تعیین نقاط کلیدی راه و برقراری اتصال بین آن ها است. نخست، با استفاده از تکنیک خوشه بندی بر مبنای الگوریتم انبوه ذرات نقاط اصلی نمایانگر محور مرکزی راه تعیین می شوند. سپس، با در نظر گرفتن مدل گراف وزن دار برای شبکه راه های تصویر، تعیین معیارهای هندسی مناسب و تلفیق این معیارها از سوی عملگرهای میانگین گیر وزن دار ترتیبی، هزینه هر اتصال محاسبه می شود. اتصالات دارای کمترین هزینه، به صورت قطعات نهایی راه در تشکیل شبکه برداری راه شرکت می کنند. نتایج حاصل از پیاده سازی روش پیشنهادی روی چندین تصویر بزرگ مقیاس ماهواره ای و مقایسه آن ها با نتایج الگوریتم درخت پوشای کمینه تأییدکننده موفقیت روش پیشنهادی در استخراج شبکه راه با دقت و صحت بالا است. براساس نتایج ارزیابی، روش پیشنهادی قادر است شبکه راه های تصویر را با میانگین RMSE حدود 9/0 متر، میانگین completeness حدود 94% و میانگین correctness بیش از 95% برداری کند. در مجموع، الگوریتم پیشنهادی در برداری سازی راه های با اشکال مختلف شامل راه های مستقیم، راه های دارای انحنا، راه های با ضخامت های متفاوت، راه های موازی با فواصل متغیر، تقاطع و میدان موفقیت آمیز عمل کرده است.

در غیاب داده های افمریز ماهواره و مدل سنجنده، تبدیلات غیرپارامتریک نظیر مدل توابع کسری از مهم ترین و پرکاربردترین انواع مدل های ریاضی در جوامع فتوگرامتری و سنجش از دور به شمار می آیند. وابستگی این مدل ها به تعداد زیادی نقاط کنترل زمینی، مشکلات عددی موجود در حل آنها و مشکل انتخاب ترم های سازندة ساختار تابع کسری را می توان از ضعف های عمدة این روش برشمرد. ازآنجاکه ضرایب در توابع غیرپارامتریک دارای تفسیر و معنای فیزیکی مشخصی نیستند، در روش های معمول کلیة ترم ها وارد فرایند محاسباتی می شوند و خطای وابستگی میان ترم ها ایجاد می کنند. در پژوهش حاضر، الگوریتم کلونی مورچه ها برای بهینه سازی توابع کسری مناسب سازی شد و از الگوریتم ویژه سازی شده به منظور یافتن ترکیب بهینة ترم ها در ساختار توابع کسری استفاده گردید. الگوریتم مذکور، روی سه تصویر در سطوح تصحیح هندسی مختلف با ترکیب های گوناگونی از نقاط کنترل و نقاط چک مستقل در سه سیستم مختصات زمینی UTM، CT و ژئودتیک و بدون نرمال کردن مختصات های زمینی و تصویری آزمون شد. نتایج آزمون های تجربی نشان دادند که الگوریتم ویژه سازی شدة کلونی مورچه ها در پژوهش حاضر از نظر تعداد ترم ها و دقت موقعیت مکانی قابلیت بالایی دارد. نتایج نشان دادند که استفاده از سیستم مختصات CT برای فضای زمین، نتایج بهتری را از نظر دقت و نحوة همگرایی الگوریتم به توابع کسری بهینه به دست می دهد. نتایج برای تصاویر مختلف و حتی تصاویر خام با استفاده از چهار نقطة کنترل، دقت زیرپیکسل را نشان داد.