سنجش از دور و GIS ایران

سامانة اپی ترمال مطرآباد واقع در 30 کیلومتری جنوب غرب بجستان در مجموعه ای از سنگ های آتشفشانی حدواسط تا اسیدی واقع شده است. کانی سازی به صورت رگه ها، رگچه های نامنظم و برش های گرمابی نمایان می شود. دگرسانی گرمابی در اطراف رگه ها شکل می گیرد و شامل مجموعه های سیلیسی (5<متری رگه ها)، سریسیتی (10< متری رگه ها)، پروپیلیتی (50-30<متری رگه ها) و رسی است. در این مقاله، توزیع مکانی مجموعه های دگرسانی گرمابی با استفاده از داده های سنجندة آستر بررسی شده است. برای این منظور، روش های مختلف پردازش تصاویر از قبیل ترکیب رنگی کاذب، نسبت گیری باندی، آنالیز مؤلفه اصلی و طبقه بندی تصاویر آزمون شده اند. ترکیب رنگی 864 (RGB) و ترکیب نسبتی (5/4، 8/4، 9/4) برای شناسایی مناطق دگرسانی مناسب تشخیص داده شدند. تفکیک مجموعه های دگرسانی و تهیة نقشة دگرسانی برپایة روش طبقه بندی نظارت شده انجام شده است. تلفیق یافته های زمین شناسی، کانی شناسی و دورسنجی نشانگر قابلیت روش نسبت گیری باندی و آنالیز مؤلفه اصلی در شناسایی مجموعه های دگرسانی منطقة مطالعه شده است.

با توجه به رشد سریع جمعیت، توسعه و گسترش شهرها و محدودشدن زمین های کشاورزی، ارزیابی زمین ها برای استفادة بهینه و افزایش تولید در واحد سطح و تصمیم گیری هدفمند در تخصیص زمین های کشاورزی به بهترین کاربری، اهمیت ویژه ای دارد. در پژوهش حاضر مدلی برای برنامه ریزی تخصیص محصولات کشاورزی ارائه شده است که در آن با محاسبة میزان تناسب سرزمین با استفاده از سیستم های استنتاج گر قاعده مبنای فازی و تعیین تقاضا و مدنظر قراردادن توالی کشت محصولات، نوع محصول کشاورزی در منطقة موردنظر تعیین می شود. مدل ارائه شده با استفاده از نرم افزارهای GAMS 23.7، MATLAB و ArcGIS 9.3 در شهرستان برخوار و میمه واقع در استان اصفهان پیاده سازی شد. نتایج تخصیص محصولات کشاورزی و بررسی سه نوع تناوب زراعی موجود نشان دادند که مساحت اختصاص داده شده به محصولات گندم، گندم ذرت، جو، جو ذرت، ذرت، یونجه و سیب زمینی برای سال 1390 به ترتیب برابر با 82/27، 64/21، 27/7، 85/5، 36/7، 36/6 و 74/1 درصد از کل مساحت اختصاص داده شده به کاربری کشاورزی در منطقه است. همچنین که توزیع مکانی این محصولات به گونه ای است که به منظور دستیابی به تولید بهینه، می بایست کشت گندم، جو و ذرت به صورت سیستم کشت دومحصولی در قسمت جنوبی شهرستان، و کشت یونجه و ذرت عمدتاً در قسمت های شمالی شهرستان صورت گیرد. با استفاده از مدل ارائه شده، می توان مناسب ترین محصول برای کشت در ناحیه ای مشخص را تعیین کرد و با تعریف سناریوهای مختلف اطلاعات مفیدی را برای برنامه ریزان بخش کشاورزی تولید کرد.

عمق سکی یکی از شاخص های شفافیت پهنه های آبی است. در پژوهش حاضر برای نخستین بار مدل های رگرسیونی خطی تک متغیره و چندمتغیره به منظور پایش عمق سکی در دریای خزر با استفاده از تصاویر مریس شرح و بسط داده شده است. برخلاف مطالعات گذشته، در این تحقیق مدل ها آزمون می شوند تا دقت واقعی آنها در پایش عمق سکی مشخص گردد. اندازه گیری های میدانی عمق سکی که شامل 25 دادة مدل ساز و 12 داده آزمون است، در 25 گشت دریایی طی تیرماه تا آبان ماه سال 1384 در بخش جنوبی دریای خزر انجام شد. در این تحقیق از 25 تصویر سنجندة مریس در بازة زمانی اندازه گیری های میدانی استفاده شد. در رگرسیون تک متغیره، همبستگی بین عمق سکی و داده های بازتابش طیفی و نسبت آنها بررسی شد و روابطی که بیشترین همبستگی را داشتند انتخاب شدند. سپس با استفاده از داده های مدل ساز، بهترین مدل های خطی تک متغیره بین عمق سکی و پارامترهای بازتابشی ارائه و آزمون شد. مدل های رگرسیونی چندمتغیرة مناسب به کمک آمارة CP مالوز تعیین شدند و از میان آنها بهترین مدل با کمک داده های آزمون مشخص شد. نتایج نشان داد که جواب های مدل سازی چندمتغیره از مدل های تک متغیره بهتر و در مقایسه با دیگر مطالعات دارای ضریب همبستگی بیشتری است. در بهترین مدل چندمتغیره از داده های بازتابش در طول موج های 412، 510، 560، 681 و 779 نانومتر استفاده می شود و ضریب همبستگی و درصد خطای این مدل به ترتیب 7/0 و 7/37 درصد است. در نهایت نقشه های عمق سکی در دریای خزر از تصاویر مریس به کمک مدل مذکور استخراج شدند.

امروزه استخراج اطلاعات از چگونگی بهره برداری از سطح زمین در نواحی شهری، از المان های مهم در سطوح خرد و کلان برنامه ریزی و تصمیم گیری به شمار می رود. تاکنون تحقیقات چندانی در حوزة استخراج خودکار اطلاعات کاربری اراضی انجام نشده است. سنجش از دور به عنوان یکی از ارزان ترین و سریع ترین راه ها، به ویژه پس از ظهور آنالیزهای شیء مبنا، توانایی مناسبی در این حوزه یافته است. هدف پژوهش حاضر، استخراج اطلاعات کاربری اراضی روی یک ناحیة شهری متراکم و پیچیده است و برای این منظور از سیستم سلسله مراتبی شامل سطوح پوشش اراضی و کاربری اراضی استفاده شد. پس از پیاده سازی روش طبقه بندی پوشش اراضی مرحله به مرحله، استخراج واحدهای کاربری اراضی با استفاده از اطلاعات پوشش اراضی انجام شد و فضای ویژگی ای شامل بیش از 50 ویژگی مفهومی، براساس اطلاعات سطوح پوشش اراضی طراحی و استخراج گردید. پس از این مرحله، ویژگی های بهینه با بالاترین میزان جداپذیری بین کلاسی با استفاده از الگوریتم SFFS از میان این ویژگی ها استخراج شدند. در نهایت با پیاده سازی روش طبقه بندی نزدیک ترین همسایة فازی، طبقه بندی کاربری اراضی براساس ویژگی های بهینه اجرا شد. طبقه بندی کاربری اراضی روی دو سیستم کلاسی ترکیبی و غیرترکیبی پیاده سازی شد و سیستم ترکیبی به عنوان مناسب ترین سیستم کلاسی شناسایی گردید. روش پیش رو بدون درنظرگرفتن معیار مساحت اشیای کاربری اراضی، دارای دقت 88 درصد و با درنظرگرفتن این معیار، دارای دقت 93 درصد است.

بازتاب طیفی آب های داخل خشکی ها ازجمله تالاب ها در هر طول موج می تواند ناشی از مقادیر مختلف کلروفیل a باشد. عمل ریاضی سادة نسبت گیری بازتاب های طیفی پدیده ها در طول موج های مختلف که در سنجش از دور به شاخص طیفی معروف است می تواند موجب تشدید اختلاف هایی نظیر بازتاب پدیده ها و کاهش اثر عوامل منفی به ویژه عوامل محیطی شود. ازجمله شاخص های طیفی که در مطالعات آب ها به خصوص تخمین میزان کلروفیل a به کار گرفته می شود، می توان به نتیجة حاصل از شاخص سه باندی اشاره کرد. در این پژوهش از نمونه های آب تالاب انزلی با میزان کلروفیل a بین 07/2 تا 9/23 میلی گرم در لیتر استفاده شده است. بررسی رابطة مقدار کلروفیل a با شاخص سه باندی، رابطه ای قوی را بین مقدار این شاخص با مقدار کلروفیل a در دو عمق 15 و 30 سانتی متری نشان داد. البته این رابطه در عمق 15 سانتی متری آشکارا قوی تر است. در این تحقیق حداکثر حساسیت به جذب ذرات کلروفیل a در طول موج 680 نانومتر و حداقل حساسیت به انعکاس کلروفیل a در طول 700 نانومتر است. برای محاسبة شاخص سه باندی از باند جذبی آب در محدودة طول موج مادون قرمز نزدیک به منظور نرمال کردن استفاده شد در اینجا برابر با 757 نانومتر در نظر گرفته شده است. در این مطالعه رابطة بین فسفر کل با میزان شاخص سه باندی نیز به دلیل رابطة مستقیم میزان کلروفیل a با فسفر کل بررسی شد، که همانند میزان کلروفیل a در عمق 15 سانتی متری رابطة قوی تری را در مقایسه با عمق 30 سانتی متری نشان می دهد.

آشکارسازی صحیح و آنی تغییرات پوشش و کاربری اراضی از موضوعات مهم حوزة برنامه ریزی و مدیریت اراضی به شمار می آید. یکی از روش های متداول شناسایی تغییرات، آنالیز تصاویر سنجش از دوری با تکنیک هایی نظیر حد آستانه گذاری تصویر اختلاف است. روش های متداول حد آستانه گذاری، عموماً مبتنی بر جست وجوی فراگیر و مستلزم صرف هزینة محاسباتی بالایی هستند. از طرفی، ماهیت تک بعدی آنها سبب می شود تا در حل مسائل چندبعدی همچون حد آستانه گذاری تصاویر چندطیفی سنجش از دوری زمان محاسبات به طور نمایی افزایش یابد. راهکار پیشنهادی این پژوهش برای کاهش زمان محاسبات تکنیک های متداول حد آستانه گذاری، استفاده از الگوریتم بهینه سازی توده ذرات است که تکنیک سریع و کارآمدی را برای شناسایی تغییرات معرفی می کند. روش پیشنهادی همراه با چندین روش متداول حد آستانه گذاری روی دو سری دادة تصاویر دوزمانة سنجنده TM پیاده سازی شد. برای ارزیابی قابلیت تکنیک ارائه شده در این پژوهش از سه پارامتر زمان محاسبات، صحت آشکارسازی تغییرات و پایداری الگوریتم در برآورد حد آستانة بهینه استفاده شد. نتایج ارزیابی نشان می دهند که الگوریتم پیشنهادی ضمن حفظ صحت آشکارسازی تغییرات، سبب کاهش زمان محاسبات در حدود 15 درصد و 98 درصد در مقایسه با دو تکنیک حد آستانه گذاری OTSU و کمینه سازی مجموع واریانس داخل کلاسی شده است. همچنین با مقایسة مقادیر جدول توزیع نرمال استاندارد با آمارة آزمون برآوردشده، ثبات الگوریتم پیشنهادی در برآورد حد آستانة بهینه در سطح اطمینان 90 درصد پذیرفته شد. نتایج حاصل از تحقیق بیانگر قابلیت بالای تکنیک پیشنهادی در حد آستانه گذاری سریع، پایدار و کارآمد تصویر اختلاف به منظور آشکارسازی خودکار و نظارت نشدة تغییرات در تصاویر ماهواره ای چندزمانه است.

سطوح برفی در طول زمان تغییرات زیادی می یابند و در نتیجه برای پایش آنها به استفاده از تصاویری با قدرت تفکیک زمانی نسبتاً بالا نیاز است. برای این منظور، سنجندة MODIS مستقر روی ماهواره های Terra/Aqua مناسب به نظر می رسد. پارامترهای گوناگونی بر دقت برآورد سطح پوشش برف (SCS) تأثیر می گذارند که توپوگرافی سطح (شیب و جهت شیب) یکی از آنهاست. قدرت تفکیک مکانی پایین تصاویر MODIS و وجود پیکسل های مختلط، دقت برآورد SCS با استفاده از این تصاویر را کم می کند. در پژوهش حاضر، نتایج SCS حاصل از تصاویر MODIS، از طریق مقایسه با تصاویر دارای قدرت تفکیک مکانی متوسط مانند ASTER واقع بر سکوهای مشابه MODIS، ارزیابی می شود. در این پژوهش شاخص NDSI برگرفته از MODIS و ASTER در مناطقی با شیب 20 تا 50 درصد مقایسه گردید و دو مدل MODMASTER و MODFASTER برای بهبود دقت تخمین SCS به وسیلة MODIS ایجاد شد. نتایج به دست آمده از MODMASTER، نشانگر پارامتر همبستگی (R2) با شاخص برف مشابه MODIS به میزان تقریباً 76 درصد و RMSE در حدود 047/0 است. در مدل MODFASTER، که برای تخمین کسر پوشش برف در هر پیکسل ایجاد شده، پارامتر همبستگی (R2) درحدود 75 درصد و RMSE درحدود 09/0 در مقایسه با کسر پوشش برف محاسبه شده به وسیلة ASTER است. مقایسة نتایج حاصل از این پژوهش با مقادیر به دست آمده از سایر پژوهش ها نشان دهندة بهبود در برآورد سطح پوشیده شده از برف است.