شاخص طیفی

هدف این پژوهش تشخیص مزارع آلوده به بیماری زنگ گندم می باشد. برای این منظور از داده های سنجندهETM+ ماهواره لندست 7 در سال زراعی 92-93 و داده های آزمایشگاهی مربوط به طیف بازتابندگی برگ و درجه سلامت برگ در مراحل مختلف بیماری استفاده شده است. مقادیر بازتابندگی برگ در محدوده طیفی قرمز و مادون قرمز نزدیک را از طیف اسپکترورادیومتر استخراج نموده و با استفاده از تابع پاسخ طیفی لندست 7 داده ها برای باندهای این سنجنده شبیه سازی گردید. سپس با استفاده از شاخص DVI و داده های مربوط به کسر سلامت برگ شاخصی به نام شاخص سلامت گندم ایجاد گردید. در این رابطه مقدار همبستگی این شاخص با کسر سلامت برگ 82/0 به دست آمد. در ارزیابی شاخص WHI مقدار RMSE برابر 089/0 به دست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد که این شاخص در مراحل سبزینگی گیاه عملکرد خوبی از خود نشان می دهد و می تواند مناطق سالم، بیمار و مشکوک به بیماری را تشخیص دهد. ازآنجاکه شاخص به دست آمده یک شاخص طیفی است و به رنگ برگ حساس می باشد هرچه تصاویر به زمان برداشت محصول نزدیک تر شوند این شاخص ضعیف تر عمل می کند. منطقه مورد آزمون در این تحقیق در شهرستان سعادت شهر استان فارس واقع است.

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.

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.

حرارت سطح زمین یکی از شاخص های مهم در پژوهش مدل های تعادل انرژی در سطح زمین و فعل و انفعالت بین زمین و اتمسفر در مقیاس های منطقه ای و جهانی است. امروز تصاویر ماهواره ای در طول موج های مادون قرمز و قرمز حرارتی به دلیل پوشش وسیع، منبع اطلاعاتی مناسبی برای تهیه نقشه های حرارتی سطح آب و خشکی هستند. امروزه در شهرها پدیده جزایر حرارتی خسارات متعددی چه جانی و مالی به شهروندان تحمیل می کند و یکی از معضلات در شهرها به شمار می رود که برای بررسی و کنترل این پدیده می توان از تصاویر ماهواره ای مناسب استفاده کرد و بخش های آلوده شهر را شناسایی و مدیریت کرد، لذا هدف از این پژوهش، تهیه تغییرات صورت گرفته در ساخت و سازهای شهری و افزایش بی رویه ساختمان ها و رابطه آن ها با دمای سطح زمین با استفاده از داده های سنجنده های ETM, OLI ماهواره لندست در دو سال ۲۰۰۲ و ۲۰۱۹ برای شهر تهران است. در انجام این پژوهش از روش Gram_Schmidet که جهت تلفیق این تصاویر توسعه داده شده است، استفاده گردید و داده های دو سال ۲۰۰۲ و ۲۰۱۹ که همگی در فصل زمستان تصویربرداری شده اند، تهیه و مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت. برای صحت سنجی روش و میزان دقت طبقه بندی نیز از شاخص های ضریب همبستگی، ضریب کاپا استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد؛ شاخص های VbSWIR_BI و IBI  بالاترین دقت را نسبت به سایر شاخص ها دارند؛ در حالی که نتایج شاخص VbSWIR_BI  تغییرات زمانی و مکانی شهر تهران را در یک نتیجه قابل قبول نشان می دهد؛ همچنین با توجه به نتایج به دست آمده از طریق دمای سطح زمین، با افزایش ساخت و سازها افزایش دمای شهر تهران به مناطق شمالی و مرکزی شهر نیز کشیده شده است.

پهنه آبی تالاب هورالعظیم یکی از منابع آبی مرزی ایران و عراق است که در سالهای اخیر شاهد وقوع سیل های شدید و کاهش شدید سطح آب بوده و بحران های زیست محیطی را به شکل خشکسالی، نابودی مزارع و طوفان های گرد و غبار تجربه کرده است. در این تحقیق برای بررسی روند تغییرات تالاب هورالعظیم در سال 2000 تا 2023 از الگوریتم جنگل تصادفی استفاده شده و در کنار آن برای بررسی گسترش پهنه های آبی ناشی از سیل فروردین 1398 از شاخص های طیفی NDWI، NDVI و NDBaI در بازه زمانی 7 مارس، 8 آوریل و 24 آوریل 2019 بهره گرفته شد. با کاهش سطح تالاب، دمای 77 درجه سانتیگراد در ماه می 2023 در برخی نقاط شمال شرق تالاب به ثبت رسید. شاخص LST با شاخص NDBaI بیشترین همبستگی مثبت را به میزان 72/0 در 7 مارس 2019 نشان داده و بیشترین همبستگی منفی بین شاخص NDVI و LST به میزان 73/0- در سال 2000 به دست آمد. سطح تالاب هورالعظیم در سال 2000 معادل 256 کیلومتر مربع بوده و این میزان در سال 2023 به 780 کیلومتر مربع افزایش یافت. با این وجود در زمان وقوع سیل فروردین 1398 در بیشترین شدت سیل، سطح آب تالاب به همراه آب خروجی رودخانه کرخه به 3200 کیلومتر مربع افزایش یافته است. در زمان وقوع سیل، پوشش گیاهی کمترین میزان خود را تجربه کرده و بیشترین مساحت که به میزان 11843 کیلومتر مربع اختصاص به زمین های بایر داشته است. نتایج نشان می دهد که مدل جنگل تصادفی با دقت بالایی انواع مختلف کاربری ها را تشخیص داده است.

دمای سطح زمین اطلاعات مهمی را در زمینه نقش کاربری اراضی و پوشش زمین بر روی فرایندهای بیلان انرژی ارائه میدهد. بنابراین هدف این تحقیق، ارزیابی الگوهای LST در اثر تغییرات رخ داده در کاربری اراضی (LULC) می باشد.منطقه مورد مطالعه با وسعتی معادل 6/300 کیلومتر مربع در منطقه تالش واقع شده است. به این منظور تصاویر لندست در فصول خشک و مرطوب از سال 1365 تا 1401 دانلود گردید. چهار طبقه کاربری با طبقه بندی بیشترین شباهت(MLC) و ماشین بردار پشتیبانی(SVM) در بازه های زمانی 36 ساله شناسایی شد. مقادیر ضریب کاپا برای مدل SVM معادل 7802/0 بوده و برای مدل MLC معادل 5328/0 بوده است. شاخص های طیفی NDVI، NDSI و NDWI برای پوشش گیاهی، خاک بایر و آب محاسبه شده و در سالهای فوق با LST تطبیق داده شدند. تغییرات کاربری زمین طی سال های 1365 تا 1401 عامل مهمی در تغییرات دمای سطح زمین بوده که به طور متوسط از 7/13 درجه سانتیگراد تا 5/39 درجه سانتیگراد در فصل مرطوب و 37/0- تا 07/41 درجه سانتیگراد در فصل خشک متغیر بوده است. پهنه های آبی و پوشش گیاهی کمترین و خاک بایر بیشترین مقادیر LST را نمایش داده اند. بیشترین همبستگی منفی به میزان 74/0- متعلق به شاخص NDVI در سال 1365 بوده و بیشترین همبستگی مثبت به میزان 79/0 متعلق به شاخص NDSI در سال 1365 می باشد. مساحت پهنه جنگلی کاهش 3/20 درصدی و اراضی کشاورزی افزایش 217 درصدی را در 36 سال نشان می دهند. زمین های بایر بیشتر تغییر را داشته و از 2/68 کیلومتر مربع به 12 کیلومتر مربع کاهش یافتند. به طور کلی LST ، به علت افزایش فعالیت های انسانی از قبیل گسترش زمین های زراعی و جنگل زدایی در دوره مورد مطالعه افزایش یافته است.