سنجش از دور و GIS ایران

هدف این مقاله ارزیابی توانمندی استخراج پارامترهای جنگلی همچون ارتفاع درختان با تکنیک های تداخل سنجی راداری با روزنة ترکیبی است. هدف عمده از تصاویر پلاریمتری راداری، در کاربردهای جنگلی، جداسازی مراکز فاز ناشی از توپوگرافی سطح زمین و تاج درختان است. یکی از روش های بسیار مرسوم در این زمینه به کارگیری ساختار دولایه ای مبتنی بر مدل پرکاربرد پراکنش حجمی نامنظم روی سطوح (RVOG) است. این مدل در یک دستگاه معادلات غیرخطی پارامترهای گوناگون — مانند توپوگرافی زمین، ارتفاع درخت، ضریب میرایی موج و نسبت دامنه — پراکنش سطحی به حجمی را تخمین می زند. با این حال به دلیل وابستگی شدید نتایج مدل به مقادیر اولیة مجهولات و به دلیل زمان بربودن و پیچیدگی حل دستگاه غیرخطی برای تمامی سلول های تصویر، بیشتر اوقات مسئله براساس فرضیات خاصی در ارتباط با مدل های پراکنش حل می شود. با وجود این، نتایج این روش ها نیز تحت تأثیر فرضیات قرار می گیرند و غالباً نمی توانند منجر به تعیین مناسب پارامترها شوند. ازاین رو برای حل مسائل پیش رو در این مقاله، با درنظرگرفتن ساختار دولایه ای جنگل، روشی مدل مبنا در تعیین توپوگرافی سطح زمین و ارتفاع درختان مطرح می شود. روش در نظر گرفته شده بدون هیچ پیش فرضی در ارتباط با پارامترهای مجهول، سعی در تخمین بهینة آنها دارد و یافته های پژوهش نشان می دهد که این مدل کارآیی بهتری از دو روش مرسوم مدل معکوس و SPIRIT دارد؛ به طوری که شاخص RMSE تخمین ارتفاع درختان از مقدار 26/13 و 41/11 متر به ترتیب در روش مدل معکوس و SPIRIT به مقدار 34/7 متر در روش عرضه شده کاهش یافته است.

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.

انتقال گاز از محل تولید به موقعیت مصرف کنندگان نیازمند شبکة توزیع گسترده ای است. رشد و توسعة مناطق مسکونی و صنعتی سبب افزایش مصرف گاز و متراکم ترشدن شبکة خطوط لولة گاز شده و خطرهای ناشی از خرابی خط لوله و نشت گاز رو به افزایش است. به منظور جلوگیری از خسارت مخاطرات احتمالی و کاهش آنها، مطرح کردن چارچوبی برای برآورد ریسک ضروری است. روش کمّی یکی از دقیق ترین و پیچیده ترین روش های ارزیابی ریسک خط لوله به شمار می رود. در این روش، ریسک با استفاده از دو کمیت احتمال خرابی خط لوله و احتمال مرگ ومیر ناشی از پیامدهای حوادث نشت گاز محاسبه می شود. هدف اساسی این تحقیق عرضة چارچوبی مناسب برای برآورد کمی ریسک خط لولة گاز است. در بیشتر مطالعات در زمینة ریسک خطوط انتقال گاز، محاسبات فقط برای یک خط لوله انجام شده است. نوآوری این تحقیق ارتقای برآورد کمّی ریسک در نقاط مجاور خط لوله، با به کارگیری تحلیل های مکانی در محیط GIS و بررسی آثار تجمعی چندین خط بر ریسک در یک نقطة معین است. نتایج نهایی در قالب نقشة ریسک برای خط لوله و محیط اطراف آن تهیه شده است. بر طبق نقشة تولیدشده، محدوده ای از منطقه ریسک بالاتر از 1E-05 دارد که دلیل آن قرارگرفتن در راستای میانگین جهت وزش باد در منطقه و اثر تجمعی چندین قسمت از خط لوله است. با استفاده از نقشه های تولیدشده می توان در جهت به حداقل رساندن سطح ریسک و مدیریت ایمنی خطوط لولة موجود اقدام کرد و بدین ترتیب پیاده سازی روش کمّی برآورد ریسک در GIS، توانایی تشخیص و بصری سازی فواصل خطرناک، محدودة آسیب پذیری و مناطق پرخطر بر اثر پیامدهای گوناگون نشت گاز را فراهم آورد.

سامر (Sumer) و همکاران (2008 و 2013) بر پایة به کارگیری الگوریتم انطباقی فازی-ژنتیک، رویکردی نوین در آشکارسازی ساختمان ها با استفاده از تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی بالا مطرح کردند. روش پیشنهادی با کاهش مشکل همگرایی زودرس در الگوریتم ژنتیک، دقت آشکارسازی عوارض را بهبود چشمگیری بخشید. نبودِ کنترل های هندسی بر خروجی این الگوریتم از محدودیت های رویکرد پیشنهادی به شمار آمده است. در این تحقیق، برای رفع این محدودیت، روش استخراج فازی ژنتیک که سامر و همکاران (2013) آن را توسعه دادند با کنترلگر هندسی پیشنهادی ادغام شد. در این الگوریتم، ابتدا نمونه های آموزشی و تست انتخاب می شوند، سپس اپراتورهای پایة پردازش تصویر روی ژن های کروموزوم ها قرار می گیرند. خروجی های موقتی حاصل از اعمال اپراتورهای پردازش تصویر بر باندهای تصویر ورودی به یک تصویر باینری با بیشترین میزان تمایز بین دو کلاس تبدیل می شوند. با محاسبة میزان مطابقت بین نمونة انتخابی و خروجی الگوریتم، مقادیر ارزش برای هریک از اعضای جامعه محاسبه می شود. در پایان چرخة هر نسل، رویکرد فازی در نظر گرفته شده در این تحقیقْ مقادیر احتمالی اصلاح شده برای عملیات لقاح و جهش را به منظور ممانعت از همگرایی نابهنگام در شروع نسل بعد تعیین می کند. این فرایند تا زمان دستیابی به تعداد مشخصی از تکرار ادامه می یابد. به منظور کنترل هندسی خروجی های الگوریتم پیشنهادی، یک الگوریتم ژنتیک تکمیلی ناحیه مبنا نیز توسعه داده شده است. با فرض مشابهت ساختمان های همجوار در یک منطقة شهری، الگوریتم تکمیلی سعی در بهینه یابی محدودة مساحتی در منطقة مورد مطالعه دارد. بدین ترتیب که نواحی با حدود خارج از محدودة مساحتی تعیین شده به منزلة عوارض کلاس «غیرساختمان» برچسب گذاری می شوند. این الگوریتم در دوازده ناحیة انتخابی با ساختمان های متراکم و پراکنده در منطقة ورزقان استان آذربایجان شرقی پیاده سازی شد. میزان کاپای محاسبه شده با به کارگیری رویکرد پیشنهادی بین 0.59 تا 0.91 است که، درمقایسه با تحقیقات مشابه، عملکرد بهتری از خود نشان می دهد. این الگوریتم در مناطق شهری و حومة شهری، به نسبت نواحی روستایی، نتایج بهتری داشت.

مشخصه های استخراج شده از تصاویر ماهواره ای تک زمانه نمی تواند در طبقه بندی محصولات کشاورزی به صحت بالای طبقه بندی منتج شود؛ بدین سبب، استفاده از تصاویر چندزمانه و اطلاعات بافت این تصاویر در پژوهش حاضر بررسی شده است. این تحقیق تفکیک چهار محصول یونجه، گندم، سیب زمینی و خیار را در شهرستان قروه، با استفاده از تصویر تک زمانه و چندزمانه (ASTER & SPOT5)، بررسی می کند. این تحقیق هفت تصویر مربوط به هفت زمان متفاوت را بررسی کرده و با استفاده از جدول تفکیک پذیری، به این نتیجه رسیده که تصویر 11 تیر بهترین تصویر تک زمانه و ترکیب 11 تیر و 21 مهر بهترین تصویر دوزمانه است. در تحقیق حاضر، از روشGLCM برای استخراج بافت استفاده شده است. برای استخراج شاخص های بافت از این روش، اندازة تقریبی پنجره با استفاده از واریوگرام تعیین شد و سپس شاخص های به دست آمده با باندهای طیفی تصویر تک زمانه و دوزمانه ترکیب شدند. سپس طبقه بندی با استفاده از انواع ترکیبات تصویر تک زمانه و دوزمانه و شاخص های گوناگون اجرا شد. در طبقه بندی طیفی بهترین تصویر تک زمانه (11 تیر)، صحت کلی طبقه بندی حدود 24% بیشتر از کمترین صحت طبقه بندی مربوط به تصویر 10 مرداد (76.02% در برابر 52.28%) به دست آمد. صحت طبقه بندی با استفاده از تصویر دوزمانه به حداکثر می رسد و با اضافه کردن تصاویر بعدی، افزایشی ندارد. در تصویر پنج زمانه، صحت طبقه بندی از تصویر دوزمانه بیشتر می شود اما، با اضافه کردن شاخص های بافت، حدود 5% از صحت طبقه بندی دوزمانه با شاخص های بافت کاسته شد. بدین ترتیب مشخص می شود که بافت می تواند نقشی بیشتر از چند تصویر داشته باشد. بهترین طبقه بندی در بهترین ترکیب دوزمانه (11 تیر و 21 مهر) به دست آمد (97.48%). در تصاویر تک زمانه، تصویر 11 تیر بالاترین صحت طبقه بندی (95.2%) را به دست آورد. نتایج نشان داد که استفاده از تصاویر چندزمانه به همراه شاخص های بافت، درمقایسه با روش های مرسوم (بدون استفاده از شاخص های بافت یا تصاویر چندزمانه)، دقت بسیار بالاتری دارد.

هدف از مطالعات رسوب گذاری در یک سد مخزنی یافتن دیدی کلی درمورد میزان حجم ازدست رفتة مخزن است. در این میان، بررسی و پیش بینی حجم رسوب واردشده به مخزن اهمیت ویژه ای دارد. در این پژوهش، با استفاده از روش آماری ریزمقیاس کردن، بارش و دما در محدودة حوضة آبریز سد ستارخان با مساحت 950 کیلومترمربع، واقع در استان آذربایجان شرقی، در بلند مدت پیش بینی شده اند. با توجه به اطلاعات بارش و دمای پیش بینی شده، به کمک مدل [1]SWAT، رسوب ورودی به سد شبیه سازی شده است. مقایسة نتایج این مدل و مقادیر مشاهداتی نشان می دهد گرچه مدل SWAT با دقت بالای 80% می تواند روند جریان رسوب ورودی به مخزن را شبیه سازی کند، قادر به شبیه سازی مقادیر واقعی رسوب نیست. برای رفع این اختلاف، باید پارامتر فرسایش نیز، برای رسیدن به نتیجة مطلوب، در محاسبات لحاظ شود. بنابراین ابتدا با کمک مدل شبکة عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) بارش مورد نظر پیش بینی شده و سپس نقشة کاربری به منظور تعیین میزان تأثیر کاربری و، به تبع آن، فرسایش در محیط GIS تهیه شده است. ترکیب پارامتر کاربری در محیط GIS و بارش پیش بینی شده می تواند خروجی SWAT را به مقدار واقعی نزدیک تر کند. نتایج حاصل نشان می دهد که با یکپارچه سازی و استفاده از مدل های به کاررفته و قابلیت های GIS می توان نتایج و برآورد میزان حجم رسوب را با دقت بالای 95% محاسبه کرد.

مناطق معدنی سرچشمه و دره زار در منطقه ایران مرکزی و کمربند ولکانو- پلوتونیکی ارومیه- دختر قرار گرفته است. سنگ های آتشفشانی ائوسن که تحت تأثیر نفوذی های الیگومیوسن قرار گرفته اند این منطقه را پوشش می دهد. کانه زایی مس — بیشتر از نوع پورفیری و همراه با دگرسانی های وسیع — همراه با اقلیم نیمه خشک، به دلیل پوشش گیاهی کم، میزان ناچیز هواویز و بخار آب جوّی و نیز رخ نمون واضح سنگ ها این منطقه را برای آزمایش نتایج سنجش از دور ماهواره ای مناسب کرده است. کالیبراسیون IARR برای نرمال کردن تصاویر به کمک یک طیف میانگین صحنه به کار می رود. تداخل سیگنال اثری در تصویربرداری استر است که با نشت سیگنال از باند 4 به درون باندهای 5 و 9 ایجاد می شود. در این مقاله، از باندهای طیفی مرئی- فروسرخ نزدیک و فروسرخ موج کوتاه محصولات استر، شامل سطح 1 L1B و سطح 2 AST_07XT استفاده شد. دسته دادة L1B با استفاده از کالیبراسیون بازتاب نسبی میانگین درونی به دادة بازتابش سطح زمین تبدیل شد؛ درصورتی که دستة داده های AST_07XT خود با چنین ماهیتی و با استفاده از تصحیح تداخل سیگنال در اختیار کاربر قرار می گیرند. به منظور ارزیابی و شناسایی بهترین روش کالیبراسیون، الگوریتم انطباق سیمای طیفی (SFF) روی این دستة داده ها اجرا و تصویرهای خروجی براساس نقشة زمین شناسی منطقه و مشاهدات میدانی با یکدیگر مقایسه شدند. از روش Z Profile برای استخراج طیف های خالص تصویر هر دو دستة داده استفاده شد. طیف نمونه های صحرایی با دستگاه طیف سنج (ASD) اندازه گیری شد، سپس طیف های مستخرج از نمونه ها به نُه باند استر بازنویسی شدند. کتابخانة طیفی JPL1 به صورت مرجعی برای تحلیل طیف های خالص تصویر و طیف های حاصل از نمونه های صحرایی مرتبط با کانی های شاخص دگرسانی منطقه استفاده شد. بدین ترتیب، کائولینیت را کانی شاخص دگرسانی فیلیک- آرژیلیک، آلونیت را کانی شاخص دگرسانی آرژیلیک پیشرفته و کانی اپیدوت را برای بارز سازی دگرسانی پروپیلیتیک به کار رفتند. نتایج حاصل از این پردازش نشان داد که دستة دادة L1B کالیبره شده به روش IARR به دلیل ازبین بردن محدودیت هایی، شامل آثار بخار آب جوی و سیماهای جذبی و بازتابی اضافی، به نسبت دستة دادة استاندارد AST_07XT تصحیح شده با تداخل سیگنال نتایج بهتری را برای بارزسازی دگرسانی های فیلیک- آرژیلیک، آرژیلیک پیشرفته و پروپیلیتیک منطقه به دست می دهد.