فردین میرزاپور

شرایط اقلیمی و جوی گرم و مرطوب در مناطق زیر کشت برنج در جنوب شرق آسیا منجر به عدم تطابق زمانی در مراحل کاشت، داشت و برداشت در مناطق مختلف از یک ناحیه زراعی و حتی در مزارع مجاور گردیده است. علاوه بر تفاوت های ناشی از دوره های زمانی کشت، که ضرورت استفاده از داده های ماهواره ای چندزمانه را دوچندان کرده است، مناطق زیر کشت برنج در جنوب شرق آسیا غالباً مناطقی ابری هستند که ضرورت استفاده از فناوری تصویربرداری ماهواره ای فعال، نظیر رادار (RADAR) و سار (SAR)، را در این مناطق کاملاً آشکار می سازند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی قابلیت داده های ماهواره ای چندزمانه ENVISAT-ASAR به منظور پایش و تفکیک مکانی و زمانی مزارع برنج است. دره پالولو، سولاوزی مرکزی، در اندونزی به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب گردیده است. تصاویر مورد بررسی در مُد چند ـ پلاریمتریک به وسیله ماهواره ENVISAT در یک بازه زمانی از چهارم فوریه تا بیست وهشتم ژوئیه سال 2004 میلادی گرفته شده اند. داده های مورد بررسی شامل دو مجموعه داده ایِ اولیه و پنج مجموعه داده ای ثانویه (داده های حاصل از عملیات جبری بر روی داده های اولیه) است. داده های اولیه یا خام شامل اینهاست: 1) Co-Polarized HH، VV و 2) Cross-Polarized HV، VH و داده های مشتقی یا ثانویه شامل: 1) میانگین بافت داده های Co-Polarized ، 2) میانگین بافت داده های Cross-Polarized، 3) تفریق زمانی داده ها، 4) تفریق Polarization و 5) تفریق Polarization نرمال شده. در پژوهش حاضر، رابطه مشاهده شده بین تغییرات ناشی از رشد گیاه و میزان بازخوردی ثبت شده سنجنده به عنوان اطلاعاتی مفید برای تفکیک مزارع برنج با استفاده از تصاویر چندزمانه مورد بهره برداری قرار گرفته اند. به منظور بررسی دقت نتایج به دست آمده، تصاویر ماهواره ای Quickbird چندطیفی با قدرت تفکیک فضایی بالا (4/2 متر) که تقریباً همزمان با داده های ENVISAT-ASAR برداشت گردیده است، در کنار اطلاعات حاصل از کار میدانی، مورد استفاده قرار گرفت. بررسی نتایج به دست آمده از تفکیک مکانی مزارع برنج حاکی از بالاترین میزان دقت کلی (88 درصد) برای مجموعه داده اولیه Co-Polarized بوده در حالی که مجموعه داده ثانویه Co-Polarized نرمال شده کمترین میزان دقت کلی (80 درصد) را ارائه کرده است.

تلفیق تصاویر ماهواره ای و ایجاد داده هایی با قابلیت مکانی و طیفی بالاتر از داده های موجود جایگاه و نقشی ویژه در مباحث سنجش از دور دارد. این درحالی است که دقت و کارآیی همه مراحل پردازش در مسیر استفاده از این داده ها به دقت و اعتمادپذیری داده تولیدشده وابسته است. درنهایت، استفاده بهینه از تصویر تلفیق شده مبتنی بر دقت روش تلفیق است. بررسی این مهم به انتخاب درست شاخص ارزیابی، متناسب با هدف و حیطه کاربرد تصویر تلفیق شده، نیاز دارد. ارجحیت حفظ اطلاعات مکانی و طیفی درکاربردهای گوناگون، همچون منابع طبیعی، مناطق شهری و مانند آن، متفاوت است. بنابراین، انتخاب بهترین روش تلفیق با بررسی ازطریق شاخص های ارزیابی کیفیت تصویر متناسب با حیطه کاربرد تصویر یکی از چالش های کاربران در این زمینه است. ازاین رو، مقاله حاضر به آنالیز و ارزیابی بیست روش رایج ارزیابی کیفیت تصویر، با هدف معرفی شاخص مناسب در بین شاخص های مطرح براساس کاربرد تصویر تلفیق شده، معرفی عوامل تفاوت نظر شاخص ها در بیان کیفیت و ارائه مدلی برای دریافتن توانای هریک از شاخص ها در نمایش اعوجاجات رخ داده در جنبه اطلاعات طیفی و مکانی تصویر پرداخته است. بدین منظور، دو شاخص فیلتر بالاگذر و زاویه نگاشت طیفی به منزله مبنای اطلاعات مکانی و طیفی تصویر درنظر گرفته شد و عملکرد هریک از شاخص ها در بیان کیفیت داده های شبیه سازی شده، که شامل تصاویری با اعوجاج طیفی و مکانی کنترل شده است، بررسی شد. برای ایجاد اعوجاج طیفی از اثر اعمال فیلتر بالاگذر، جابه جایی باند و تغییر تن رنگ بهره گرفته شده است. همچنین، از فیلتر پایین گذر و عملگرهای فرسایشی با عنصر ساختاری با ابعاد متفاوت برای مخدوش کردن اطلاعات مکانی استفاده شده است. در بررسی های انجام شده در این تحقیق، از تصاویر ماهواره های Landsat8،EO-1 وWorldview که قدرت تفکیک طیفی و مکانی متفاوت دارند، استفاده شد. از هر تصویر قطعاتی با کاربری اراضی متفاوت به منزله تصاویر تست برش داده شد. نتیجه ارزیابی شاخص ها روی تصاویر تست دسته بندی شاخص ها، از نظر توانایی نمایش انحرافات طیفی و مکانی، در سه گروه قرار می گیرد. دسته نخست روش های مبتنی بر نویز برای ارزیابی کلی تصویر در مقابل نویز است، شامل شاخص های ERGAS، MSE، PSNR، WSNR. دسته دوم روش های هم سو با روش نگاشت زاویه طیفی« SAM» که به دلیل نمایش بهتر انحرافات طیفی، برای برآورد تخریب اطلاعات طیفی تصویر مناسب تر است و شاخص های BIAS, RASE, Q, MSSIM, NQM, FSIM, SRSIM, SAM را دربر می گیرد. دسته سوم شاخص هم روند با شاخص فیلتر بالاگذر «HPF»، شامل شاخص های MAD و RFSIM است که برای برآورد تخریب اطلاعات مکانی تصویر مناسب تر است.