طبقه بندی شیءگرا

براثرفعالیت های انسانی وپدیده های طبیعی چهره زمین همواره دستخوش تغییر می شود. ازاینروبرای مدیریت بهینه مناطق طبیعی آگاهی از نسبت تغییرات پوشش/کاربری اراضی ازضروریات محسوب می شود. تحقیق حاضرباهدف آشکارسازی تغییرات پوشش/کاربری اراضی منطقه آبدانان درطی دوره زمانی25ساله انجام شد.برای انجام تحقیق از تصاویر سال 1364، 1379 و 1389 سنجنده TM، ETM+ و TMماهواره لندست استفاده شده وپس ازانجام تصحیحات موردنیاز درمرحله پیش پردازش،باطبقه بندی شیءگراتصاویردرمحیط نرم افزار Idrisi Selvi، نقشه آشکارسازی تغییرات تهیه شده ونتایج نهایی ارائه شده است. نتایج حاصله نشان می دهد در فاصله سال های 1364 تا 1389، شاهد روند کاهشی اراضی با پوشش مرتعی متوسط و خوب هستیم که بیانگر روند کلی تخریب در منطقه از طریق جایگزین شدن مراتع متوسط و خوب توسط کاربری های مرتع فقیر و اراضی بایر هستیم. ضرایب ارزیابی صحت استخراج شده (دقت کل و ضریب کاپا به ترتیب 95% و 94/0)،نشاندهنده دقت بالای این روش طبقه بندی است. با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق پیشنهاد می شود که روش طبقه بندی شیءگرا در تهیه نقشه های پوشش/کاربری اراضی و همچنین آشکارسازی تغییرات مورد استفاده قرار گیرد.

رشد سریع شهرنشینی فشارهای سنگینی بر سرزمین و منابع اطراف آن ها وارد کرده و موجب کاهش پوشش گیاهی، کاهش فضاهای باز و مشکلات جدی اجتماعی و زیست محیطی شده است. هدف از این مطالعه، درک عوامل مؤثر در روند توسعة فیزیکی شهر ایلخچی با عنایت به توسعة فضایی پایدار شهری از بعد اکولوژیکی و حفظ شرایط زیست محیطی آن در دو دهة آتی است؛ بدین منظور با استفاده از تصاویر ماهواره ای چندزمانة لندست 5 و فنون پردازش شیء گرا، تغییرات کاربری اراضی در مقطع زمانی 1360-1390 با تأکید بر گسترش افقی شهر ایلخچی ارزیابی شده است. براساس نتایج، مقدار مساحت شهر ایلخچی از 59/94 هکتار در سال 1363 به 57/438 هکتار در سال 1390 رسیده و 84/195 هکتار از توسعة ذکرشده بر روی اراضی باغی و زراعی صورت گرفته است که لزوم مدیریت توسعة آتی مبتنی بر اصول توسعة پایدار می طلبد. گفتنی است عوامل مؤثر بر توسعة فیزیکی شهر ایلخچی براساس پیشینة تحقیق، در قالب دوازده شاخص شناسایی، و با استفاده از روش شبکة عصبی مصنوعی نقشة احتمال توسعة شهری تهیه شده است. پس از پیش بینی الگوی آتی توسعة شهری در شهر ایلخچی با استفاده از راهبرد حفاظت از باغ ها و فضاهای سبز در فرایند توسعة شهری با بلوک بندی نقشة احتمال توسعة شهری، عواملی چون دادن فضای لازم برای توسعه، استخراج کمربند سبز طبیعی شرقی-غربی به طول پنج کیلومتر، اعمال ممنوعیت توسعه در اطراف کمربند سبز پیشنهادی و حفظ ذخایر اکولوژیک شهر ایلخچی با کاهش تخریب اراضی باغی عملیاتی شده است.

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.

یکی از عوامل مهم برای برنامه ریزی و مدیریت شهری به خصوص در راستای نیل به توسعه پایدار در نواحی شهری و استفاده بهینه از سرزمین، در دسترس بودن اطلاعات صحیح و بهنگام از وضعیت کاربری اراضی مناطق شهری است. در این راستا، هدف از انجام این تحقیق مقایسه دو روش طبقه بندی پیکسل پایه و شیءگرا در تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از تصویر ETM⁺ در شهر ایلام با استفاده از نرم افزار Idrisi Selvi است. پس از تهیه تصویر مربوط و اعمال تصحیح هندسی و رادیومتریک بر روی تصویر با استفاده از دو روش مذکور، نقشه کاربری اراضی استخراج شد. برای ارزیابی دقت طبقه بندی از شاخص های صحت کل، ضریب کاپا، دقت تولیدکننده و دقت استفاده کننده استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که روش طبقه بندی شیءگرا تصویری با وضوح بهتر نسبت به روش طبقه بندی پیکسل پایه ارائه می دهد. نتایج برآورد دقت هم نشان می دهد که روش شیءگرا در هر دو شاخص صحت کل و ضریب کاپا با مقادیر به ترتیب 94 درصد و 91 درصد نسبت به روش پیکسل پایه با صحت کل و ضریب کاپا با مقادیر به ترتیب 88 درصد و 86 درصد، دقیق تر است. با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق پیشنهاد می شود که روش طبقه بندی شیءگرا در تهیه نقشه های کاربری اراضی مناطق شهری مورد استفاده قرار گیرد.

در پی افزایش جمعیت و رشد شهرنشینی در دهه‌های اخیر، چشم‌اندازهای طبیعی در حال تبدیل‌شدن به چشم‌اندازهای انسانی است و فضای باز شهری به مناطق ساخته‌شده تبدیل شده است. تغییرات شدید کاربری اراضی، لزوم دسترسی مدیران شهری را به اطلاعات به‌روز بیشتر کرده است. استفاده از تصاویر ماهواره‌ای سبب می‌شود تا مدیران شهری تغییرات را بهتر پایش کنند تا بتوانند در زمان مناسب تصمیم‌گیری کنند. طبقه‌بندی و استفاده از شاخص‌های استخراج‌شده از باندهای طیفی تصاویر ماهواره‌ای، از روش‌های کارآمد و مؤثر استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در مطالعات شهری است. تاکنون شاخص‌های طیفی زیادی برای تفکیک مناطق ساخته‌شده از سایر کاربری‌ها ایجاد شده است. هدف از این پژوهش، بررسی و عملکرد چهار شاخص طیفی پرکاربرد شهری، به‌منظور تفکیک مناطق ساخته‌شده از سایر کاربری‌ها در دو شهر متفاوت و مقایسۀ آن با نتایج طبقه‌بندی شی‌ءگرا برای استخراج مناطق ساخته‌شده است. به این منظور، شاخص‌های تفاوت نرمال‌شدۀ مناطق ساخته‌شده، شاخص شهری، شاخص نرمال‌شدۀ مناطق ساخته‌شده و شاخص استخراج مناطق ساخته‌شده از تصاویر سنجندۀ OLI ماهوارۀ لندست 8 برای دو شهر تهران و گرگان محاسبه شد. برای جداسازی مناطق ساخته‌شده و ساخته‌نشده، از روش آستانه‌گذاری اتوماتیک اتسو استفاده شد. یافته‌های تحقیق نشان داد که شاخص‌های طیفی در مناطق شهری متفاوت، عملکرد یکسانی ندارند و صحت استخراج مناطق ساخته‌شده با اعمال این شاخص‌ها بر صحت طبقه‌بندی شی‌ءگرا برتری نمی‌یابد. صحت کلی طبقه‌بندی شی‌ءگرا در استخراج مناطق ساخته‌شده در شهر تهران 92 درصد و در شهر گرگان 91 درصد است. بهترین شاخص طیفی مناطق ساخته‌شده برای شهر تهران، شاخص استخراج مناطق ساخته‌شده با صحت کلی 82 درصد و برای شهر گرگان، شاخص نرمال مناطق ساخته‌شده با صحت کلی 86 درصد بوده است.

میزان گسترش و تخریب منابع را میتوان با پیشبینی تغییرات کاربری مشخص کرد و برنامهریزیهای آینده را به مسیر مناسبی سوق داد. هدف از این پژوهش ارزیابی کاربری اراضی شهرستان قوچان با استفاده از طبقه بندی شیءگرا و پیکسل پایه و پیش بینی تغییرات این کاربریها با استفاده از مدل CA مارکوف تا سال 2030 می باشد. در این تحقیق از تصاویر ماهواره لندست سنجندههای ETM و OLI مربوط به سال های 2000 و 2018 (ماه آگوست) استفاده شد. ﭘ ﺲ از ﺗﻬی ه ﺗ ﺼاﻮیﺮ، تصحیحات رادیﻮﻣﺘﺮیک بر روی ﺗﺼاﻮیﺮ اعمال گردید و سپس ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از دو روش پیکسل پایه و شیءگرا ﻧﻘﺸه کﺎرﺑﺮی اراﺿی اﺳﺘﺨﺮاج ﮔﺮدی ﺪ. با استفاده از مدل سازی CA مارکوف و با توجه به دو نقشه کاربری اراضی به دست آمده، ماتریس احتمال تبدیل کاربریها به یکدیگر محاسبه شد و نقشه پیش بینی تغییرات CA مارکوف برای 12 سال بعد یعنی سال 2030 به دست آمد و مساحت و درصد هر کدام از کاربری ها به طور جداگانه محاسبه شد. ﺑ ﺮای ارزیﺎﺑی دﻗﺖ ﻃﺒﻘﻪ-ﺑﻨﺪی از ﺷﺎﺧﺺﻫﺎی دﻗﺖ کلی و ﺿﺮیﺐ کﺎﭘﺎ استفاده شد. نتایج به دست آمده در طبقه بندی شیءگرا در هر دو شاخص صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب 94 درصد و 97/0 درصد بود که دقیقتر از روش پیکسل پایه است. بیش ترین مساحت در منطقه با استفاده از طبقه بندی شیءگرا در سال 2000 مربوط به کاربری دیمزار و کاربری مناطق کوهستانی و با استفاده از روش پیکسل پایه مربوط به کاربری مرتع ضعیف و کاربری دیمزار میباشد. با توجه به طبقه بندی صورت گرفته برای سال 2018 با استفاده از طبقه بندی شیءگرا بیش ترین میزان مساحت را کاربری مرتع ضعیف و کاربری دیمزار داشتهاند. نتایج نشان داد که بیش ترین میزان افزایش تغییرات در بین کاربریها را کاربری مرتع ضعیف در سال 2030 خواهد داشت که نسبت به سال 2018 نیز 07/24491 هکتار افزایش یافته است. بیش ترین میزان کاهش مساحت را کاربری مرتع متراکم با 23/26615 هکتار خواهد داشت. کاربری انسان ساخت نیز در طی این بازه 12 ساله 62/530 هکتار رشد خواهد داشت. با پیش بینی تغییرات کاربری اراضی نه تنها می توان میزان گسترش یا تخریب منابع را مشخص کرد بلکه می توان این تغییرات را در مسیر برنامهریزیهای مناسب هدایت کرد.

بر اثر فعالیت های انسانی و پدیده های طبیعی چهره زمین همواره دست خوش تغییر می باشد. بنابراین برای مدیریت بهینه مناطق طبیعی آگاهی از نسبت تغییرات پوشش/کاربری اراضی از ضروریات محسوب می شود. از این رو استخراج نقشه های کاربری اراضی به عنوان مهم ترین هدف در مدیریت پایگاه منابع طبیعی می توانند مورد توجه قرار گیرند. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تغییرات پوشش/کاربری اراضی حوزه آبخیز روضه چای ارومیه در سال های 1985 تا 2015 از تصاویر ماهواره ای لندست 5 و 7 و سنجنده های TM و ETM + به صورت نظارت شده به روش طبقه بندی شیء گرا برای سال های 1985 و 2000 انجام شد. هم چنین برای نقشه کاربری اراضی اخذ شده سال 2015 از سازمان جغرافیایی، استفاده شده است. لذا پس از انجام تصحیحات مورد نیاز در مرحله پیش پردازش، با طبقه بندی شیءگرا نقشه ارزیابی تغییرات تهیه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که سطح مراتع در بازه زمانی 30 سال بیش ترین درصد کاربری را در بین تمام کاربری ها به خود اختصاص داده است، ولی در فاصله سال های 1985 تا 2000 و 2000 تا 2015 سطح مراتع دارای روند کاهشی بود که بیان گر روند تخریب در منطقه از طریق جایگزین شدن مراتع متوسط- فقیر و مرتع خوب توسط کاربری زراعت دیم است. براساس ماتریس تغییرات می توان گفت که بیش ترین تغییرات افزایشی در سال 1985 تا 2000 مربوط به اراضی تبدیل یافته به زراعت دیم می باشد که افزایش سطح زراعت دیم احتمالاً به دلیل شخم مراتع متوسط و فقیر بود در حالی که در سال 2000 تا 2015 هم بیش ترین تغییرات افزایشی باغ ناشی از زراعت آبی است. بنابراین صحت کل برای سال های 1985، 2000 و 2015 به ترتیب برابر با 97، 90 و 96 ٪ و شاخص کاپا هم به ترتیب برابر با 91، 84 و 94 ٪ بود که نشان دهنده صحت بالای روش شیء گرا در طبقه بندی است.

در این پژوهش، ارتباط کاربری اراضی با دمای سطح زمین شهرستان اصفهان و خودهمبستگی فضایی با بهره گیری از شاخص موران بررسی شده است. بدین منظور، ابتدا، از داده های تصاویر ماهواره ای مربوط به ماهواره لندست هشت و لندست پنج در یک بازه زمانی 18 ساله دریافت و پیش پردازش های لازم اعمال شد. سپس، به منظور بررسی تغییرات کاربری اراضی، نقشه طبقه بندی با استفاده از روش شئ گرا نزدیکترین همسایگی و الگوریتم حداکثر احتمال صورت گرفت و دمای سطح زمین با استفاده از روش های الگوریتم پنجرهء مجزا برای لندست هشت و تک کاناله برای لندست پنجاستخراج شد و از داده های ایستگاه هواشناسی موجود در منطقه برای ارزیابی دمای به دست آمده استفاده گردید. تحلیل آماری بین مقادیر دمای بازیابی شده به روش تک کاناله و پنجره مجزا نشان داد که مقادیر ریشه میانگین مربعات خطا برای سال 2000 و 2018 به ترتیب برابر 64/1 و 93/0 می باشد که حاکی از، عملکرد بهتر روش پنجره مجزا نسبت به تک کاناله است. همچنین، از دیگر نتایج تحقیق، رابطه بین کاربری اراضی و دما می باشد؛ بدین صورت که، دمای مناطق کویری در سال 2000، دمای 76/42 درجه و در سال 2018، 06/46 درجه ی سانتی گراد بوده است که به دلیل نبود پوشش گیاهی، این مناطق دمای بیشتری را به خود اختصاص داده اند. مناطق دارای آب نیز در سال 2000، دمای 16/21 و در سال 2018، دمای 09/32 درجه ی سانتی گراد را به خود اختصاص داده است که دلیل آن را می توان خشک سالی های اخیر، خشک شدن رودخانه زاینده رود و افزایش مناطق شهری و سطوح نفوذ ناپذیر دانست. در نهایت، با استفاده از شاخص تحلیل لکه های داغ، خوشه های گرم و سرد جزایر حرارتی شهرستان اصفهان استخراج شد. تحلیل خود همبستگی فضایی با شاخص های موران جهانی نشان داد دمای سطح زمین به شکل خوشه ای توزیع شده است. تحلیل لکه های داغ تأییدی آشکار بر متمرکز و خوشه ای شدن جزایر حرارتی شهرستان اصفهان در فضا با افزایش دوره زمانی بوده است.

بر اثر فعالیت های انسانی و پدیده های طبیعی چهره زمین همواره دست خوش تغییر می باشد. بنابراین برای مدیریت بهینه مناطق طبیعی آگاهی از نسبت تغییرات پوشش/کاربری اراضی از ضروریات محسوب می شود. از این رو استخراج نقشه های کاربری اراضی به عنوان مهم ترین هدف در مدیریت پایگاه منابع طبیعی می توانند مورد توجه قرار گیرند. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تغییرات پوشش/کاربری اراضی حوزه آبخیز روضه چای ارومیه در سال های 1985 تا 2015 از تصاویر ماهواره ای لندست 5 و 7 و سنجنده های TM و ETM+ به صورت نظارت شده به روش طبقه بندی شیء گرا برای سال های 1985 و 2000 انجام شد. هم چنین برای نقشه کاربری اراضی اخذ شده سال 2015 از سازمان جغرافیایی، استفاده شده است. لذا پس از انجام تصحیحات مورد نیاز در مرحله پیش پردازش، با طبقه بندی شیءگرا نقشه ارزیابی تغییرات تهیه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که سطح مراتع در بازه زمانی 30 سال بیش ترین درصد کاربری را در بین تمام کاربری ها به خود اختصاص داده است، ولی در فاصله سال های 1985 تا 2000 و 2000 تا 2015 سطح مراتع دارای روند کاهشی بود که بیان گر روند تخریب در منطقه از طریق جایگزین شدن مراتع متوسط- فقیر و مرتع خوب توسط کاربری زراعت دیم است. براساس ماتریس تغییرات می توان گفت که بیش ترین تغییرات افزایشی در سال 1985 تا 2000 مربوط به اراضی تبدیل یافته به زراعت دیم می باشد که افزایش سطح زراعت دیم احتمالاً به دلیل شخم مراتع متوسط و فقیر بود در حالی که در سال 2000 تا 2015 هم بیش ترین تغییرات افزایشی باغ ناشی از زراعت آبی است. بنابراین صحت کل برای سال های 1985، 2000 و 2015 به ترتیب برابر با 97، 90 و 96 ٪ و شاخص کاپا هم به ترتیب برابر با 91، 84 و 94 ٪ بود که نشان دهنده صحت بالای روش شیء گرا در طبقه بندی است.

تنوع آب و هوا و تغییر کاربری / پوشش زمین تأثیر قابل توجهی در رژیم های هیدرولوژیکی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که دارای مشکلات بحرانی کمبود آب هستند، دارد. بنابراین تخمین و ارزیابی تغییرات آب هوایی و کاربری اراضی و پیامدهای ناشی از آن در هر حوضه آبریز امری ضروری است. این مطالعه با استفاده از داده های چهار مدل گزارش پنجم ارزیابی تغییر اقلیم(CMIP5) تحت دو سناریو خوش بینانه و بدبینانه (RCP8.5 و RCP4.5) با کاربست مدل ریز گردانی LARS-WG6 تغییرات آب وهوای حوضه کیوی چای را مورد بررسی قرار داد. تغییرات بارش و دما طی سه دوره مختلف(2040-2021، 2060-2041 و2080-2061) نسبت به دوره پایه (2019-1987) موردبررسی قرار گرفته و جهت واسنجی و صحت سنجی مدل LARS-WG6، داده های مشاهداتی و داده های خروجی مدل ها با استفاده از آزمونه ای F و T و همچنین شاخص های RMSE ،MSE ،MAE و R2 مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت . بر اساس نتایج حاصل از اکثر مدل ها و متوسط مدل های موردبررسی درمجموع انتظار می رود میزان بارش و دمای حداقل و حداکثر در تمام مدل های موردبررسی، نسبت به دوره پایه افزایش یابد. همچنین نتایج ارزیابی تغییرات کاربری اراضی با طبقه بندی شی گرا نشان داد که کاربری مرتع به ترتیب با مساحت 18/1224 و 59/1046 کیلومترمربع بیشترین مساحت در هر دو دوره را در برگرفته درحالی که در سال 1987 کاربری مسکونی با مساحت 66/3 کیلومترمربع و در سال 2019 کاربری آب با مساحت 77/3 کیلومترمربع کمترین مساحت را داشتند. همچنین بیشترین کاربری تغییریافته کاربری مرتع به کشاورزی دیم(181 کیلومترمربع) بوده است که نشان دهنده تخریب مراتع است.

در این پژوهش به بررسی تغییرات کاربری اراضی با دمای سطح زمین و خودهمبستگی فضایی با استفاده از شاخص موران و لکه های داغ جزیره حرارتی شهرستان کرج پرداخته شده است . بدین منظور از تصاویر ماهواره ای لندست و سنجنده های (TM-OLI) سال های 2000 - 2018 بهره گرفته شد . ابتدا تصاویر مربوطه اخذ و پیش پردازش های لازم اعمال شد . سپس طبقه بندی با استفاده از روش شیءگرا و الگوریتم نزدیک ترین همسایگی صورت گرفت و دمای سطح زمین با الگوریتم های پنجره مجزا و تک باندی استخراج شد . نتایج نشان داد که زمین بایر در سال 2000 و 2018 به ترتیب با مقادیر 46 - 44 (درجه سانتی گراد)، دارای بیش ترین دما می باشند که من اطق بایر حاشیه شهر به دلیل عدم وجود پوشش گیاهی، ظرفیت بالای جذب گرما توسط خاک لخت، دم ای س طح زم ین بالایی را دارا می باشند و کاربری مناطق آبی در سال 2000 و 2018 به ترتیب مقادیر 38 - 25 (درجه سانتی گراد) را به خود اختصاص داده اند که آب گرمای بیش تری را دفع و دارای دمای پایین تری می باشد . همچنین نتایج نشان داد رابطه قوی بین کاربری اراضی و دما وجود دارد . سپس نتایج حاصل از تحلیل خودهمبستگی فضایی با شاخص های موران جهانی نشان داد که داده های دمای سطح زمین شهرستان کرج دارای ساختار فضایی بوده و به شکل خوشه ای توزیع شده است . در نهایت با استفاده از شاخص تحلیل لکه های داغ خوشه های گرم و سرد دمای سطح زمین شهرستان کرج استخراج شد . تحلیل لکه های داغ تأییدی آشکار بر متمرکز شدن و خوشه ای شدن دمای سطح زمین شهرستان کرج در فضا با افزایش دوره زمانی بوده است .