سارا عطارچی

سابقه و هدف: فنولوژی گیاهان نقش مهمی در اکوسیستم های گیاهی ایفا می کند و شاخصی مهم در تغییرات بوم شناختی به شمار می رود. با توجه به گسترش شهرنشینی، فضای سبز شهری گاهی نقشی حیاتی در این مناطق مسکونی دارد. ازطرف دیگر، استفاده از گیاهان در سطح شهرها و خدمات فضای سبزی که آنها ارائه می دهند، توجه زیادی را هم در سطح عمومی و هم در مطالعات جدید به خود جلب کرده است. ارزش فضای سبز شهری به دلیل مزایای متعدد آن برای سلامتی انسان و محیط بوم شناختی شهرها حائز اهمیت است. ازاین رو، با توجه به اهمیت نقش گیاهان در اکوسیستم شهری و نقش آن در سلامت جامعه، مطالعه و پایش چرخه فنولوژیکی گیاهان در فصل های مختلف سال در مناطق شهری در مقیاس های مکانی– زمانی مختلف ضروری است.مواد و روش ها: در این پژوهش، با استفاده از دو شاخص پرکاربرد NDVI و EVI محاسبه شده از تصاویر سنجنده OLI ماهواره لندست-8 و تصاویر محصول MOD13Q1 سنجنده مودیس ماهواره ترا، چرخه فنولوژی گیاهان در سطح کلان شهر اهواز در دوره زمانی 2015 تا دسامبر 2019 تحلیل شد. تصاویر ماهواره ای از طریق پلتفرم گوگل ارت انجین فراخوانی و تهیه شد. سپس، با توجه به نوع پوشش گیاهی، چرخه فنولوژیکی گیاهان براساس شاخص های پوشش گیاهی به دست آمد و با چرخه فنولوژیکی به دست آمده از بررسی های زمینی مقایسه شد. با توجه به احتمال وجود نویز و پیکسل هایی با اختلاط طیفی، برای هموارسازی چرخه فنولوژیکی گیاهان از فیلتر Savitzky–Golay استفاده شد.نتایج: نتایج به دست آمده حاکی از روند افزایش مقادیر هر دو شاخص NDVI و EVI به ترتیب با 03/0 و 04/0 در سنجنده OLI و 01/0 (در سال) در محصول سنجنده مودیس است. این تغییرات در ماه های ژانویه، مارس، اکتبر، نوامبر و دسامبر در هر دو سنجنده افزایشی بوده است که به معنای شرایط بهتر زیستی گیاه است. زمان دوره های فنولوژی گیاهان در هر دو سنجنده متفاوت بود. بیشترین اختلاف در هر دو سنجنده در سال های 2018 و 2019 مشاهده شد. با توجه به مناسب تر بودن شرایط محیطی در این دو سال در مقایسه با سایر سال ها، می توان نتیجه گرفت که با افزایش میزان کلروفیل گیاه، میزان اختلاف بین نتایج این دو سنجنده بیشتر می شود. دوره های انتقال فصل رشد به دست آمده از سنجنده OLI جزئیات بیشتری را در مقایسه با مجموعه داده های با وضوح متوسط مودیس نشان داد. در سنجنده مودیس در مقایسه با سنجنده OLI زمان شروع دوره های فصل رشد، زودتر بود. این تفاوت ها گویای تغییرات بیشتر پوشش گیاهی است که استفاده از تصاویر با قدرت تفکیک بالا قابلیت تشخیص بهتری نسبت به سنجنده های با قدرت تفکیک مکانی متوسط و پایین دارند. به طور کلی، نتایج قابل قبولی از تغییرات چرخه فنولوژیکی گیاهان در سطح یک منطقه شهری با انواع مختلف پدیده های زمینی که سبب ناهمگنی بیشتر در پیکسل های تصاویر سنجنده های ماهواره ای می شود، مشاهده شد.نتیجه گیری: نتایج مقایسه دوره های فصل رشد در سنجنده OLI و مودیس (به ترتیب) با واقعیت زمینی نشان می دهد کمترین اختلاف در شروع فصل رشد با 7 و 10 روز بوده است. بیشترین اختلاف بین نتایج به دست آمده از سنجنده های OLI و مودیس (به ترتیب) با واقعیت زمینی در اوج فصل رشد با 20 و 35 روز و پایان فصل رشد 20 روز دیرتر و 20 زودتر بوده است. طول فصل رشد در سنجنده مودیس حدود چهار ماه و در سنجنده OLI حدود پنج ماه مشاهده شد که نتایج لندست به واقعیت زمینی نزدیک تر است. این تفاوت را می توان به افزایش تعداد پیکسل های مخلوط با توجه به قدرت تفکیک مکانی تصاویر سنجنده مودیس نسبت داد. نتایج این پژوهش، می تواند راهگشای بررسی تغییرات چرخه های فنولوژیکی در پاسخ به تغییرات محیطی با استفاده از تصاویر سنجش از دور در مناطق شهری باشد.

باتوجه به تأثیر قابل توجه گسترش سطوح نفوذناپذیر بر اکوسیستم شهری، تهیه اطلاعات دقیق و به روز این سطوح عامل مهمی در برنامه ریزی و مدیریت پایدار شهری محسوب می شود. داده های سنجش ازدور و به ویژه تصاویر هوابرد  پتانسیل بالایی در ارائه اطلاعات مذکور داشته و در سال های گذشته با موفقیت بالایی، در این راستا مورداستفاده قرار گرفته اند. علیرغم کاربرد وسیع این داده ها در تهیه اطلاعات سطوح نفوذناپذیر شهری، قابلیت اطمینان و صحت خروجی این فرایند همچنان به بررسی بیشتر نیاز دارد؛  صحت نهایی نقشه های تولید شده از عوامل متعددی تاثیر می پذیرد که در این تحقیق با بکارگیری الگوی طبقه بندی دقیق و جزئی و استفاده از داده های پهپاد و ماهواره سنتینل، تأثیر پارامترهای داده، ساختار شهری و پوشش گیاهی بر صحت نقشه های خروجی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر سه عامل می توانند باعث ایجاد عدم اطمینان قابل توجهی در نقشه های خروجی گردند. پوشش گیاهی به عنوان یکی از مهمترین موانع ثبت عکس العمل واقعی عوارض توسط سنجنده ها، می تواند تا 10 درصد کاهش در مساحت سطوح نفوذناپذیر برآورد شده نسبت به مساحت واقعی را سبب شود که این مقدار تحت تاثیر تراکم پوشش گیاهی می باشد. همچنین تغییر ساختار شهری در مناطق مختلف و تغییر داده مورداستفاده نیز می تواند باعث تغییر 20 درصدی در شاخص صحت کلی گردد. نتایج این تحقیق می تواند در ارائه بینش صحیح نسبت به قابلیت اطمینان نقشه سطوح نفوذناپذیر و توسعه روشهای بهبود آن مورداستفاده قرار گیرد.

سابقه و هدف: نقشه پوشش زمین یکی از پارامترهای اساسی در تحلیل های جغرافیایی و برنامه ریزی های مکانی محسوب می شود. به طور کلی، تصویر ماهواره ای، الگوریتم طبقه بندی و نمونه آموزشی سه پارامتر اصلی در تهیه نقشه های پوشش زمین به شمار می روند و مهم ترین نقش را درزَمینه صحت، هزینه و منابع محاسباتی مورد نیاز برای تهیه این نقشه ها ایفا می کنند. کیفیت نمونه آموزشی تأثیر شایان توجهی در صحت نتایج طبقه بندی دارد. بر این اساس، هدف اصلی این پژوهش تهیه نمونه های آموزشی معتبر، با استفاده از روش انتقال نمونه های آموزشی برای پایش تغییرات پوشش زمین در شمال غرب ایران، بین سال های 2002 تا 2022 است.مواد و روش ها: منطقه مورد مطالعه، با مساحتی بالغ بر 7653 کیلومترمربع، در شمال غرب ایران واقع شده است. ازلحاظ جغرافیایی، این محدوده در مختصات 35 59 °44 تا 25 01 °46 طول شرقی و 46 02 °38 تا 47 48 °38 عرض شمالی قرار دارد. داده های مورد استفاده در این پژوهش شامل تصاویر ماهواره ای و داده های مرجع زمینی است و تصاویر به کاررفته در این پژوهش شامل تصاویر ماهواره ای سری لندست می شود. روش پژوهش پنج مرحله کلی را دربرمی گیرد. در مرحله اول، تصاویر ماهواره ای لندست از سایت سازمان زمین شناسی امریکا دریافت و مراحل پیش پردازش تصاویر (تصحیح رادیومتریک و هندسی) روی آنها انجام شد. در مرحله دوم، با استفاده از تصاویر دارای قدرت تفکیک مکانی بالا (تصاویر سامانه Google Earth) و برداشت زمینی، نمونه های آموزشی مورد نظر تهیه شدند. مرحله سوم شامل انتقال نمونه های آموزشی است. برای این کار، در ابتدا، با استفاده از دو پارامتر فاصله اقلیدسی (ED) و فاصله زاویه طیفی (SAD)، شباهت طیفی نمونه های آموزشی در سال های مرجع و هدف بررسی شد. در ادامه، با تعیین آستانه مورد نظر، نمونه های آموزشی انتقال یافته از نمونه های انتقال نیافته تفکیک شدند. در انتهای مرحله سوم، صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته ارزیابی شد؛ بدین منظور داده های مرجع تهیه شده از سامانه Google Earth به کار رفت. در مرحله چهارم، با استفاده از نمونه های آموزشی انتقال یافته، تصاویر ماهواره ای در سال های گوناگون طبقه بندی شد و درنَهایت در مرحله پنجم، با به کارگیری شاخص های حاصل از ماتریس خطا، صحت تصاویر طبقه بندی شده ارزیابی شد.نتایج و بحث: نتایج به دست آمده نشان داد آستانه 9/0 تا 1/1 مناسب ترین آستانه برای تفکیک نمونه های آموزشی انتقال یافته از نمونه های آموزشی انتقال نیافته در سال های گوناگون است. بر این اساس، می توان گفت بین صحت و درصد نمونه های آموزشی انتقال یافته رابطه ای معکوس وجود دارد و با افزایش درصد نمونه های آموزشی انتقال یافته، از صحت آنها کاسته می شود. بررسی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته، براساس هریک از پارامترها (فاصله زاویه طیفی و فاصله اقلیدسی)، نشان داد صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته براساس پارامتر فاصله زاویه طیفی بیشتر از نمونه های آموزشی انتقال یافته براساس پارامتر فاصله اقلیدسی است. همچنین استفاده از نمونه های انتقال یافته، براساس هر دو پارامتر، باعث افزایش 45/10درصدی صحت درمقایسه با حالتی شده است که از پارامتر فاصله اقلیدسی برای انتقال نمونه های آموزشی استفاده شده و نیز افزایش 5درصدی صحت را درقیاس با وضعیتی دربرداشته که از پارامتر فاصله زاویه طیفی برای انتقال نمونه های آموزشی استفاده شده است. بررسی درصد انتقال نمونه های آموزشی در کلاس های کاربری گوناگون نشان داد، به طور میانگین، 6/80٪ از نمونه های آموزشی کلاس آب، 4/75٪ از نمونه های آموزشی کلاس اراضی بایر، 2/71٪ نمونه های آموزشی کلاس اراضی انسان ساخت، 6/64٪ نمونه های آموزشی کلاس مرتع، 2/60٪ از نمونه های آموزشی کلاس اراضی زراعی و 4/54٪ نمونه های آموزشی کلاس تالاب از سال مرجع (1401) به هریک از سال های هدف (1381، 1387، 1392 و 1396) انتقال پیدا کرده اند. همچنین ارزیابی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته در کلاس های کاربری گوناگون نشان داد کلاس های آب، اراضی انسان ساخت، اراضی بایر، مرتع، اراضی زراعی و تالاب، به ترتیب، بیشترین صحت را در نمونه های آموزشی انتقال یافته دارا بودند. بررسی تغییرات پوشش زمین بین سال های 1381 تا 1401 نشان داد روند تغییرات مساحت کلاس های اراضی بایر، آب و تالاب از سال 1381 تا 1401 کاهشی و روند تغییرات مساحت اراضی انسان ساخت، در این بازه زمانی، افزایشی بوده است؛ همچنین کلاس های مرتع و اراضی زراعی، در این بازه زمانی، دارای روند تغییرات ثابت نبوده و روند تغییرات آنها در سال های گوناگون، متفاوت بوده است. اما درحالت کلی، مساحت این دو کلاس طی سال 1401، درقیاس با سال 1381 افزایش یافته است.نتیجه گیری: پیشنهاد می شود در مطالعات آتی، از سایر تصاویر ماهواره ای (ازجمله تصاویر ماهواره ای سنتینل 2) نیز به منظور انتقال نمونه های آموزشی استفاده شود تا تأثیر باندهای طیفی و تصاویر ماهواره ای گوناگون، در انتقال نمونه های آموزشی، ارزیابی شود. همچنین بررسی اثربخشی روش انتقال نمونه های آموزشی در انتقال نمونه های آموزشی سایر پوشش های زمینی می تواند درزمره موضوعات پژوهشی در مطالعات بعدی قرار گیرد.منطقه مورد مطالعه با مساحتی بالغ بر 7653 کیلومترمربع در شمال غرب ایران واقع شده است. از لحاظ جغرافیایی محدوده مورد نظر در مختصات ´´35 ´59 °44 تا ´´25 ´01 °46 طول شرقی و ´´46 ´02 °38 تا ´´47 ´48 °38 عرض شمالی واقع شده است. داده های مورد استفاده در این پژوهش شامل تصاویر ماهواره ای و داده های مرجع زمینی می باشد. تصاویر مورد استفاده در این پژوهش شامل تصاویر ماهواره ای سری لندست می باشد.روش انجام پژوهش شامل پنج مرحله کلی می باشد. در مرحله اول تصاویر ماهواره ای لندست 5 و 8 از سایت سازمان زمین شاسی آمریکا اخذ شده و مراحل پیش پردازش تصاویر (تصحیح رادیومتریک و هندسی) بر روی آن ها انجام شد. در مرحله دوم با استفاده از تصاویر با قدرت تفکیک مکانی بالا (تصاویر سامانه Google Earth) و برداشت زمینی، نمونه های آموزشی مورد نظر تهیه شدند. مرحله سوم شامل انتقال نمونه های آموزشی می باشد. برای این کار در ابتدا بررسی شباهت طیفی نمونه های آموزشی در سال های مرجع و هدف با استفاده از دو پارامتر فاصله اقلیدسی و فاصله زاویه طیفی انجام شد. در ادامه با تعیین آستانه مورد نظر، نمونه های آموزشی انتقال یافته از نمونه های انتقال نیافته تفکیک شدند. در انتهای مرحله سوم، ارزیابی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته انجام شد، برای این کار از داده های مرجع تهیه شده از سامانه Google Earth استفاده شد. در مرحله چهارم با استفاده از نمونه های آموزشی انتقال یافته، طبقه بندی تصاویر ماهواره ای در سال های مختلف انجام شد و در نهایت در مرحله پنجم با استفاده از شاخص های حاصل از ماتریس خطا، ارزیابی صحت تصاویر طبقه بندی شده انجام شد.نتایج به دست آمده نشان داد، آستانه 0/9 تا 1/1 (اختلاف انحراف معیار از میانگین) مناسب ترین آستانه برای تفکیک نمونه های آموزشی انتقال یافته از نمونه های آموزشی انتقال نیافته در سال های مختلف می باشد. بر این اساس می توان گفت یک رابطه معکوس بین صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته و درصد نمونه های آموزشی انتقال یافته وجود دارد و با افزایش درصد نمونه های آموزشی انتقال یافته از صحت آن ها کاسته می شود.بررسی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته بر اساس هر یک از پارامترها (فاصله زاویه طیفی و فاصله اقلیدسی) نشان داد نمونه های آموزشی انتقال یافته بر اساس پارامتر فاصله زاویه طیفی از صحت بیشتری نسبت به نمونه های آموزشی انتقال یافته بر اساس پارامتر فاصله اقلیدسی برخوردار می باشند. همچنین استفاده از نمونه های انتقال یافته بر اساس هر دو پارامتر باعث افزایش 10/45 درصدی صحت نسبت به حالتی شده است که از پارامتر فاصله اقلیدسی برای انتقال نمونه های آموزشی استفاده شده است و افزایش 5 درصدی صحت نسبت به حالتی شده است که از پارامتر فاصله زاویه طیفی برای انتقال نمونه های آموزشی استفاده شده است.بررسی درصد انتقال نمونه های آموزشی در کلاس های کاربری مختلف نشان داد به طور میانگین 80/6 درصد از نمونه های آموزشی کلاس آب، 75/4 درصد از نمونه های آموزشی کلاس اراضی بایر، 71/2 درصد از نمونه های آموزشی کلاس اراضی انسان ساخت، 64/6 درصد از نمونه های آموزشی کلاس مرتع، 60/2 درصد از نمونه های آموزشی کلاس اراضی زراعی و 54/4 درصد از نمونه های آموزشی کلاس تالاب از سال مرجع (1401) به هر یک از سال های هدف (1381، 1387، 1392 و 1396) انتقال پیدا کرده اند. همچنین ارزیابی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته در کلاس های کاربری مختلف نشان داد کلاس های آب، اراضی انسان ساخت، اراضی بایر، مرتع، اراضی زراعی و تالاب، به ترتیب از بیشترین صحت در نمونه های آموزشی انتقال یافته برخوردار بودند.طبقه بندی تصاویر ماهواره ای با استفاده از تصاویر لندست بین سال های 1381 تا 1401 انجام شد. بر این اساس، پوشش های سطحی زمین در شش کلاس کاربری مختلف طبقه بندی شد. نتایج ارزیابی صحت طبقه بندی نشان داد صحت کلی تصاویر طبقه بندی شده در سال های 1401، 1396، 1392، 1387 و 1381 به ترتیب 94/95، 91/93، 90/74، 89/45 و 88/94 درصد است. بررسی صحت طبقه بندی کلاس های کاربری مختلف بر اساس دو پارامتر صحت تولیدکننده و صحت کاربر نشان داد، کلاس آب از بیشترین صحت تولید کننده و کاربر در میان کلاس های مختلف برخوردار است، به طوری که صحت تولیدکننده و کاربر آن در تصویر طبقه بندی شده سال 1401 به ترتیب 98/2 و 99/34 درصد می باشد. از طرفی کمترین صحت تولیدکننده و کاربر در کلاس تالاب به دست آمد؛ به طوری که، صحت تولیدکننده و کاربر آن در تصویر طبقه بندی شده سال 1401 به ترتیب 90/1 و 91/25 درصد است.بررسی تغییرات پوشش زمین بین سال های 1381 تا 1401 نشان داد، روند تغییرات مساحت کلاس های اراضی بایر، آب و تالاب از سال 1381 تا 1401 کاهشی و روند تغییرات مساحت اراضی انسان ساخت در این بازه زمانی افزایشی بوده است، همچنین کلاس های مرتع و اراضی زراعی دارای روند تغییرات ثابت در این بازه زمانی نبوده و روند تغییرات آن ها در سال های مختلف متفاوت بوده است. اما در حالت کلی مساحت این دو کلاس در سال 1401 نسبت به سال 1381 افزایش یافته است. بررسی تغییرات مساحت اراضی انسان ساخت در این بازه زمانی نشان دهنده افزایش محسوس مساحت این کلاس کاربری می باشد؛ به طوری که مساحت آن از 20/38 کیلومتر مربع در سال 1381 به 123/98 کیلومتر مربع در سال 1401 افزایش یافته است.پیشنهاد می شود در مطالعات آتی از سایر تصاویر ماهواره ای (از جمله تصاویر ماهواره ای سنتینل-2) نیز به منظور انتقال نمونه های آموزشی استفاده شود تا تأثیر باندهای طیفی و تصاویر ماهواره ای مختلف در انتقال نمونه های آموزشی مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین بررسی اثربخشی روش انتقال نمونه های آموزشی در انتقال نمونه های آموزشی سایر پوشش های زمینی می تواند از جمله موضوعات پژوهشی در مطالعات بعدی محسوب شود.

امروزه، تصاویر ماهواره ای فرصتی کم نظیر در بررسی تغییرات فنولوژی پوشش های گیاهی فراهم کرده است. تحقیق حاضر با هدف بررسی کارایی تصاویر رادار قطبی سنتینل - 1 در دو قطبش VV و  VHو تصاویر اپتیک (لندست- 8 و سنتینل- 2) برای پایش تغییرات فنولوژی گیاهی بر روی سه منطقه با شرایط محیطی و اکوسیستمی مختلف در جنوب و جنوب غرب ایران (نخل های منطقه شادگان، جنگل های حرا، و بیشه زار) در سال 2017 انجام گرفته است. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که شاخص های طیفی گیاهی بهتر از ضرایب بازپخش راداری چرخه فنولوژی و پویایی فصلی پوشش های گیاهی را نمایش می دهند. اما، در عین حال، ضریب بازپخش راداری در قطبش VH نیز قابلیت مناسبی برای پایش تغییرات گیاهان نشان می دهد. تغییرات قطبش VH نسبت به قطبش VV با تغییرات شاخص های گیاهی شامل EVI، SAVI، و NDVI  تطابق بیشتری دارد. نتایج همچنین بیانگر این مطلب است که شاخص  SAVIو EVI نسبت به  NDVIروند مراحل اولیه فنولوژیکی را برای بیشه زارها و نخل های شادگان به واقعیت زمینی نزدیک تر نشان می دهد. درصورتی که ضرایب بازپخش راداری در قطبش VH تصاویر سنتینل- 1 تغییرات سالیانه جنگل های حرا را در مقایسه با شاخص های پوشش گیاهی کامل تر نمایش می دهد. به طور کلی، می توان گفت، تصاویر راداری توانایی جای گزینی در شرایط در دسترس نبودن تصاویر اپتیک را دارند.

تالاب ها به تغییرات محیطی و آب و هوایی وابسته اند. بنابراین، پایش تغییرات پهنه های آبی تالاب اهمیت زیادی دارد. هدف از این تحقیق پایش تغییرات فصلی تالاب میقان با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل ۱ و لندست ۸ در بازه زمانی ماه می ۲۰۱۹ تا ماه ژانویه ۲۰۲۰ است. پهنه تالاب با استفاده از شاخص MNDWI ، دمای سطح زمین، تصاویر راداری سنتینل ۱ جداگانه استخراج و سپس نتایج به دست آمده با خروجی طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان مقایسه شده است. نتایج طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان تغییر شدید پهنه آبی را در فصل های مختلف (بیشترین و کمترین مساحت تالاب به ترتیب ۱۸/۶۱ و ۲۵/۱۹ کیلومتر مربع) نشان می دهد. در ماه های گرم سال، مساحت پهنه آبی تالاب حاصل از طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان و اعمال شاخص MNDWI با هم تطابق دارند که نشان دهنده کارایی مناسب این شاخص طیفی است. تطابق نتایج حاصل از طبقه بندی با مساحت استخراج شده بر اساس ضرایب بازپخش راداری در ماه های سرد سال بیشتر بوده است. مقایسه نتایج سنجنده های مختلف در پایش تالاب میقان، که تغییرپذیری شدیدی در طول سال دارد، نشان داد رویکرد چندسنجنده ای در چنین مطالعاتی مناسب تر است.

در چند دهه اخیر مناطق شهری درنتیجه رشد جمعیت و توسعه اقتصادی، به سرعت گسترش یافته است. اطلاع از روند تغییرات سریع کاربری اراضی، برای برنامه ریزان و مدیران شهری ضروری است. تصاویر سنجش ازدور، یکی از منابع مطمئن برای استخراج مناطق ساخته شده به حساب می آیند. از بین انواع مختلف تصاویر سنجش ازدور، تصاویر راداری در استخراج مناطق شهری کارایی مناسبی دارند. سنجنده های راداری در قطبش های مختلف و در مدارهای صعودی و نزولی تصویربرداری می کنند. مقادیر ضریب بازپخش در قطبش ها و مدارهای برداشت متفاوت، به ویژگی های مختلفی از پدیده ها وابسته است و امکان شناسایی بهتر پدیده ها را فراهم می کند. در این مطالعه به بررسی ارزیابی عملکرد تصاویر صعودی و نزولی سنتینل-1 در دو باند VV و VH ، در استخراج مناطق ساخته شده شهر اصفهان پرداخته شده است. برای تفکیک مناطق شهری از سایر مناطق، از روش آستانه گذاری خودکار اتسو استفاده شد. خروجی به دست آمده از اعمال مقادیر آستانه، با تصاویر باقدرت تفکیک بالای گوگل ارث مقایسه شد. مقایسه تصاویر برداشت شده در دو مدار صعودی و نزولی نشان می دهد صرف نظر از قطبش، تصاویر نزولی دقت بالاتری نسبت به تصاویر صعودی داشته اند، صحت کلی باندهای VV و VH به ترتیب برای تصاویر نزولی برابر 90 و 87 درصد و برای تصاویر صعودی 88 و 84 بوده است. همچنین تصاویر باند VV  در هر دو مدار تصویربرداری در مقایسه با باند VH کارایی بهتری در استخراج مناطق ساخته شده داشته است. براساس نتایج تحقیق، تصاویر نزولی باند VV سنتینل-1 با صحت کلی 90 درصد، بالاترین دقت را در مقایسه با سایر تصاویر در استخراج مناطق ساخته شده شهر اصفهان دارند.

پایش تالاب ها با استفاده از روش های سنتی، زمان بر و مستلزم هزینه ی زیاد است. امروزه به منظور پایش و مدیریت تالاب ها، از دورسنجی ماهواره ای و قابلیت های گوگل ارث انجین استفاده می گردد. در این پژوهش سعی شد طی دو دهه ی اخیر از تصاویر ماهواره ی لندست، تی .آر. ام. ام، مادیس و گریس در حوضه ی آبریز گشنگان که تالاب مهارلو نیز در آن واقع شده، به منظور ارزیابی تغییرات وسعت آب تالاب و برخی از عوامل احتمالی تأثیرگذار بر آن استفاده شود. میانگین مساحت آب تالاب منتج از AWEI_shadow  در پنج ساله ی اول، دوم، سوم و چهارم به ترتیب مقادیر 200.41، 162.65، 137.82 و 117.81 کیلومتر مربع را نتیجه داد که به کاهش 37.76، 24.83 و 20 کیلومتر مربع در این بازه های زمانی اشاره داشت. پوشش گیاهی حوضه مستخرج از NDVI در سال 2000، 282 هکتار نتیجه گردید و در سال 2019 این مقدار به 390 هکتار افزایش یافت. ارزیابی داده های گریس نشان داد که از سال 2008 به بعد، تمامی مقادیر تراز آب زیرزمینی، منفی است. نتایج آزمون من- کندال دلالت بر آن داشت که تغییرات توده های آبی، پوشش گیاهی، میزان بارش و تراز آب زیرزمینی به ترتیب دارای روند کاهشی، افزایشی، افزایشی و کاهشی بوده است و در رابطه با مقادیر تبخیر- تعرق، روندی مشاهده نشد. به نظر می رسد در حوضه ی مورد مطالعه، افزایش وسعت پوشش گیاهی و متعاقب آن برداشت آب از سفره های زیرزمینی به مرور زمان بر روند کاهشی وسعت توده های آبی تالاب تأثیر گذاشته است. پیشنهاد می گردد به منظور مدیریت بهینه ی این تالاب و جلوگیری از خشک شدن آن، حد بستر و حریم تالاب، با استفاده از سایر شاخص های دورسنجی آبی تعیین گردد. همچنین، پیشنهاد می شود روش های مصرف آب و الگوی کشت در نواحی اطراف این تالاب، مورد بازبینی قرار گیرد.

برخلاف سنجنده های اپتیکی که تحت تأثیر عوامل محیطی مانند دود، مه، ابر، و میزان نور خورشید قرار می گیرند، سنجنده های راداری با روزنه مجازی در همه ساعات شبانه روز و همه نوع شرایط آب و هوایی توانایی اخذ داده را دارند. بنابراین، هدف از این تحقیق ارزیابی قابلیت باند های راداری برای استخراج خصوصیات بیوفزیکی سطح زمین است. در این مطالعه از داده های ماهواره ای لندست-8 و باندهای پلاریمتریک VV و VH سنتینل-1 استفاده شده است. ارتباط 18 شاخص طیفی استخراج شده از تصاویر اپتیکی با باندهای راداری در مناطق مختلف بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که از باندهای راداری با توجه به ماهیت منطقه موردمطالعه خصوصیات متفاوتی می توان استخراج کرد؛ به طوری که در منطقه موردمطالعه اول با کاربری زمین بایر شاخص LST، در منطقه موردمطالعه دوم با کاربری زمین کشاورزی شاخص EVI، و در منطقه موردمطالعه سوم با کاربری پوشش جنگلی متراکم شاخص MNDWI به ترتیب دارای همبستگی 668 / 0، 756 / 0، و 803 / 0 با باندهای راداری است. بنابراین، با توجه به نتایج به دست آمده در مواقعی که امکان استفاده از داده های اپتیکی وجود ندارد می توان از باندهای راداری به عنوان جای گزین مناسبی برای استخراج خصوصیات بیوفیزیکی سطح زمین استفاده کرد.

در تصاویر سار تمام پولاریمتریک، امکان شناسایی و تشخیص اهداف برمبنای خصوصیات پولاریمتریک آن ها وجود دارد. بااین حال، به دلیل پیچیدگی های سنجنده، بیشتر سنجنده های سار در حالت دوپولاریمتریک فعالیت می کنند و فراوانی داده های دوپولاریمتریک بسیار بیشتر از داده های تمام پولاریمتریک است. در این تحقیق، میزان کارآیی مؤلفه های پولاریمتریک استخراج شده از حالت دوقطبی با حالت تمام پولاریمتریک مقایسه شده اند. بدین منظور، مؤلفه های آلفا و انتروپی در سه حالت HH-HV ، HH-VV، HV-VV و تمام پولاریمتریک محاسبه شده است. با هدف بررسی دقیق تر، مقادیر آلفا و انتروپی به تفکیک کلاس های پوشش زمین استخراج شده اند. مقایسه مقادیر خطای مطلق میانگین بین مقادیر آلفا در حالت تمام پولاریمتریک با مقادیر حالت دوپولاریمتریک نشان می دهد که بین حالت HH-HV، با حالت تمام پولاریمتریک، کمترین خطا وجود دارد و بیشترین خطا به حالت HH-VV متعلق است. میزان خطا بین مقادیر انتروپی حالت تمام پولاریمتریک و حالت HH-HV، HH-VV و HV-VV، به ترتیب، برابر 06/0 و 22/0 و 17/0 است. بر این اساس، حالت دوپولاریمتریک HH-HV بیشترین انطباق را با حالت تمام پولاریمتریک دارد و ترکیب باندهای هم قطب HH-VV کمترین انطباق را با حالت تمام پولاریمتریک داراست. در بین کلاس های متفاوت پوشش اراضی، مقادیر آلفای کلاس آب در حالت HH-HV بیشترین نزدیکی را با حالت تمام پولاریمتریک دارد. بین مقادیر انتروپی کلاس های متفاوت پوشش زمین در حالت HH-HV با حالت تمام پولاریمتریک، اختلاف معناداری وجود ندارد. براساس یافته های این تحقیق، نتیجه گیری می شود که ترکیب HH-HV به حالت تمام پولاریمتریک نزدیک تر است.

در چند دهه اخیر در ایران، در نتیجه تاثیرات تغییر اقلیم و رشد جمعیت، سطح و عمق آب در تالاب ها بسیار کاهش یافته است. بنابراین ضرورت دارد که عوامل اصلی این تغییرات شناسایی شود و در صورت امکان اقدامات لازم برای کاهش نرخ تغییرات صورت پذیرد. پیشرفت روز افزون تکنولوژی سنجش از دور، فرصت بی نظیری برای پایش روند تغییرات در محیط های طبیعی فراهم می کند. سری ماهواره لندست از دهه 1970، طولانی ترین آرشیو تصاویر سنجش از دور است. تصاویر ماهواره ای، داده ها را در سطح وسیع تر و در فواصل زمانی کوتاه تر با هزینه کمتر فراهم می کند. تالاب انزلی یکی از مهم ترین تالاب های بین المللی ایران است که در کنوانسیون رامسر به ثبت رسیده است. در چند دهه اخیر با افزایش جمعیت و رشد و گسترش مناطق مسکونی و زمین های زراعی، تغییرات اقلیمی منطقه و همچنین تغییرات شدید تراز آبی دریای خزر، این تالاب به سوی خشکیده شدن پیش رفته است. در تحقیق حاضر با استفاده از تصاویر لندست به بررسی تغییرات عمق تالاب پرداخته شده است. تغییرات عمق با توجه به داده های بارش و دما وتغییرات تراز آب دریای خزر در بازه ی 30 ساله از سال 1988 تا سال 2018 تشریح شده است. نتایج نشان می دهد که تغیرات عمق تالاب بیشتر از تغییرات تراز آب دریای خزر متاثر است و تغییرات بارش و دما، دلایل اصلی کاهش عمق تالاب انزلی نیستند.

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.

مطالعه تطابق محتوای اطلاعاتی سنجندهها به منظور جایگزینی سنجنده ها در مناطقی که امکان دسترسی آسان به دادههای آنها وجود ندارد، در مطالعات سنجش از دور ضروری است. هدف از این پژوهش مقایسهی دو سنجندهی MSI ماهوارهی سنتینل ۲ و OLI ماهوارهی لندست ۸ میباشد تا امکان استفاده از آرشیو تصاویر لندست و همچنین جایگزینی تصاویر این دو ماهواره به جای یکدیگر مورد ارزیابی قرار بگیرد. برای رسیدن به این هدف، شهرستان مینودشت به عنوان منطقهی مورد مطالعه انتخاب گردید. این منطقه از نظر کلاس های پوشش اراضی متنوع بوده و انواع مختلف طبقات پوشش زمین در آن دیده می شود. به منظور بررسی محتوای اطلاعاتی دو سنجنده، سه جفت تصویر نسبتا همزمان از دو سنجنده انتخاب شد. ابتدا باندهای متناظر دو سنجنده که در محدوده طول موج یکسان فعالیت می کنند، تعیین شد. سپس هر زوج تصویر نسبت به هم ثبت هندسی شدند. جهت یکسان کردن اندازهی پیکسلها، قدرت تفکیک مکانی سنجندهی MSI به ۳۰ متر تبدیل شد تا همبستگی باندهای متناظر محاسبه شود. در گام بعدی، طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان بر روی تصاویر انجام شد. نمونه های تعلیمی از نقشهی کاربری اراضی شهرستان مینودشت و تصاویر ماهوارهای با قدرت تفکیک مکانی بالا انتخاب شد. برای ارزیابی طبقه بندی با استفاده از نمونه های مستقل، ماتریس خطا تشکیل شد. نتایج نشان داد که تمامی باندهای متناظر همبستگی بالاتر از مقدار ۰.8 دارند و میزان صحت کلی و ضریب کاپای حاصل از طبقه بندی برای هر دو سنجنده تفاوت معنی داری با یکدیگر ندارند. میانگین صحت کلی به دست آمده برای سنجندههای OLI و MSI به ترتیب 91/35٪ و 94/79٪ میباشد. نتایج بدست آمده، نشانگر تطابق بالای دو سنجنده چند طیفی می باشد.

در چند دهه اخیر، مناطق شهری به دلیل رشد سریع جمعیت و افزایش شهرنشینی دستخوش تغییرات زیادی شده است. استفاده از تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی بالا یکی از روش های کارآمد در مطالعه و شناسایی این تغییرات است. دسترسی به این تصاویر به دلیل هزینه فراوان بسیار محدود است؛ از این رو تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک متوسط نظیر سنتینل به دلیل دسترس پذیری بالا در کاربردهای شهری بسیار استفاده شده است. شناسایی دقیق تغییرات شهر با استفاده از طبقه بندی تصاویر ماهواره ای نیازمند دسترسی به داده های زمینی صحیح برای تفکیک کلاس های مختلف پوشش زمین است. عملیات برداشت اطلاعات زمینی، پرهزینه و زمان بر است و برای تصاویر مربوط به زمان های گذشته امکان پذیر نیست. اطلاعات جغرافیایی داوطلبانه که داده های مربوط به یک دوره زمانی را جمع آوری می کند، می تواند یکی از منابع داده حقایق زمینی باشد. با استفاده از نمونه های تعلیمی حاصل از اطلاعات جغرافیایی داوطلبانه، فرایند پردازش تصاویر ماهواره ای با سرعت بیشتری انجام می شود. در این پژوهش، کارایی اطلاعات جغرافیایی داوطلبانه به عنوان نمونه های تعلیمی در طبقه بندی تصاویر سنتینل 2 برای شناسایی تغییرات کاربری شهر قزوین در سال های 1394 و 1397 بررسی شده است. بدین منظور صحت طبقه بندی تصاویر سنتینل 2 با نمونه های تعلیمی حاصل از اطلاعات جغرافیایی داوطلبانه با صحت طبقه بندی تصاویر مذکور با استفاده از نمونه های تعلیمی به دست آمده از تصاویر گوگل ارث و به کمک آزمون آماری t مقایسه شده است. نتایج آزمون t با سطح اطمینان 95 درصد، برای سال های 1394 و 1397 نشان می دهد اختلاف معناداری میان نمونه های تعلیمی گوگل ارث و اطلاعات جغرافیایی داوطلبانه در طبقه بندی تصاویر سنتینل 2 وجود ندارد؛ بنابراین اطلاعات جغرافیایی داوطلبانه کارایی مناسبی به عنوان نمونه های تعلیمی در طبقه بندی تصاویر ماهواره ای در مناطق شهری دارند.

تفکیک سطوح نفوذناپذیر در مناطق شهری و بررسی روند تغییرات آن، اهمیت بسیاری دارد؛ زیرا امروزه این مقوله شاخصی از گسترش شهر به شمار می آید. سطوح نفوذناپذیر در مناطق شهری، شامل مناطق مسکونی، مناطق تجاری و صنعتی، پارکینگ ها و سطح معابر و شبکه خیابان هاست. انواع سطوح نفوذناپذیر و تنوع بسیار آن ها از نظر شکل، اندازه و مواد تشکیل دهنده سبب پیچیدگی تفکیک این سطوح در مناطق شهری می شود. در این پژوهش از تصویر سار تمام پولاریمتریک سنجنده آلوس/ پالسار برای تشخیص سطوح نفوذناپذیر در سطح شهر تهران استفاده شده است. کارایی شاخص های راداری مختلف و ترکیب دوگانه باندهای پولاریمتریک در تفکیک سطوح نفوذناپذیر از سایر کلاس های متفاوت پوشش زمین، ارزیابی شده است. برای شناسایی کلاس های پوشش زمین از الگوریتم طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان استفاده شده است. براساس نتایج پژوهش، استفاده از شاخص های راداری همراه با تمام باندهای پولاریمتریک، سبب استخراج انواع سطوح نفوذناپذیر با صحت 95 درصد می شود. همچنین در صورت استفاده از دو باند پولاریمتریک با قطب عمودی اش به همراه شاخص های راداری، صحت طبقه بندی 90 درصد است. براساس یافته های این پژوهش، تصاویر سار جایگزین مناسبی برای تصاویر نوری در تفکیک سطوح نفوذناپذیر شهری هستند. همچنین در صورت دسترسی نداشتن به تصاویر تمام پولاریمتریک، استفاده از دو باند پولاریمتریک به همراه شاخص های راداری، برای استخراج سطوح نفوذناپذیر در مناطق پیچیده شهری مناسب است.