شناسایی تغییرات

افزایش جمعیت و پیشرفت فن اوری سبب گردیده است تا بشر جهت رفع نیازهای بیانتهای خود اقدام به تخریب طبیعت و تغییر نوع پوشش طبیعی نماید. امروزه استفاده از تصاویر ماهواره ای چند زمانه و نقشه های رقومی کاربرد گسترده ای یافته است. از این طریق میتوان نوع کاربری اراضی و نیز شدت تغییرات کاربری اراضی را مشخص و پیامدهای مربوطه را در محیط مورد بررسی قرار داد. فن اوری دورسنجی از جمله ابزارهای نوینی است که دستیابی و استخراج اطلاعات پایه را برای مدیریت منابع زمین میسر میسازد. متدلوژی مورد استفاده برای سنجش از دور، توسعه بر اساس تصحیح هندسی، بازسازی مکانی و طیفی تصاویر ماهواره ای قابل دسترس بر مبنای تکنیکهای طبقه بندی نظارت شده بیش ترین شباهت و مقایسه پس از طبقه بندی میباشد. در این تحقیق نقشه های کاربری اراضی در سه دوره زمانی با استفاده از داده های سنجنده های ETM 2000، TM 1900 وIRS 2009 در پنج کلاس کاربری، تهیه گردید. بر طبق نتایج حاصل شده سطح پوشش طبیعی باغ در طی دوره های زمانی مورد بررسی کاهش یافته است. به طوری که از 2972 هکتار در سال 1990 به 1612 در سال 2009 رسیده است. در حالی که سطح اراضی شهری از 9179 در سال 1990 به 14591 هکتار در سال 2009 افزایش یافته است. در طی دوره زمانی 1990 تا 2009 سطحی حدود 790 هکتار از اراضی کشاورزی و سطحی معادل با 670 هکتار از اراضی پوشش طبیعی باغ به اراضی شهری تغییر کاربری یافته اند. به طور کلی در مجموع 315 هکتار در طی سال های 1990 تا 2009 پوشش طبیعی باغ به پوشش کشاورزی تبدیل شده است.

آنالیز تصاویر چندزمانه سنجش از دور، تکنیک کارآمدی برای شناسایی تغییرات کاربری و پوشش اراضی در مناطق شهری می باشد. جدا از تکنیک بکار رفته برای شناسایی تغییرات،فضای ویژگی تأثیر بسیار زیادی در صحت نتایج دارد. حصول نتایج رضایت بخش در شناسایی تغییرات مناطق شهری، مستلزم بکارگیری ویژگی های طیفی و مکانی (بافت) بهینه می باشد. اگرچه جستجوی سراسری تنها تضمین دست یابی به مجموعه ویژگی های بهینه است، ولی در عمل فرآیندی بسیار زمانبر و غیرعملی است. در تکنیک های کاهش بعد همچون تکنیکPCA تنها استقلال آماری داده ها برای رسیدن به مؤلفه هایی جدید با وابستگی کمتر مدنظر بوده و بهبود صحت شناسایی تغییرات بطور مستقیم دنبال نمی شود. تعیین حدآستانه مناسب برای انتخاب ویژگی های بهینه در تکنیک تفکیک پذیری آماری (SAA) با فاصله JM نیز عملاً از کارایی این تکنیک می کاهد. تمرکز اصلی مقاله حاضر، انتخاب ویژگی های طیفی و بافت بهینه با الگوریتم ژنتیک و طبقه بندی کننده بیزین می باشد. جهت بررسی کارآیی تکنیک پیشنهادی، تغییرات شهر جدید سهند (شمال غرب ایران) با بکارگیری تصاویر سنجنده های IRS-P6 و Geo-Eye1اخذ شده در 14 جولای 2006 و 1 سپتامبر 2013 مورد بررسی قرار گرفت.تمامی تکنیک های مذکور در محیط برنامه نویسی MATLABR2013aپیاده سازی شدند.نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد ویژگی های بافت می تواند به عنوان منبع اطلاعاتی مکمل، سبب بهبود نتایج شناسایی تغییرات در مناطق شهری شود. انتخاب ویژگی یک فرآیند تأثیرگذار در شناسایی تغییرات مبتنی بر ویژگی های طیفی و بافت می باشد. هریک از تکنیک های انتخاب ویژگی، محدودیت ها و مزایای خاص خودشان را داشته ولی در کل بهبود صحت شناسایی تغییرات را بدنبال دارند. مقایسه کارآیی تکنیک های انتخاب ویژگی نشان داد، تکنیک پیشنهادی در مقایسه با دو تکنیک متداولPCA و SAA (که نتایج مشابهی داشتند) از کارآیی و صحت بالاتری برخوردار است.با بکارگیری روش پیشنهادی، ضریب کاپا و صحت کلی نقشه تغییرات به ترتیب از 66/53% به 49/88% و از 94/58% به 39/90%،(در مقایسه با بکارگیری باندهای اصلی تصاویر)،افزایش یافت.

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.

در پی شهرنشینی بی سابقه در دهه های گذشته و افزایش جمعیت شهرها، چشم اندازهای طبیعی در حال تبدیل شدن به چشم اندازهای انسانی است و فضاهای باز شهری به اراضی ساخته شده مبدل شده است. در این بین، تغییرات کاربری اراضی مدیران شهری را مجاب می کند که همواره اطلاعات به روزی از این تغییرات داشته باشند تا بتوانند درباره مدیریت شهری سریع تر تصمیم گیری کنند. هدف از انجام این مطالعه طبقه بندی اراضی ساخته شده و شناسایی میزان تغییرات این اراضی در شهر تهران است. همچنین این مطالعه به بررسی و عملکرد هفت شاخص طیفی به منظور طبقه بندی و تشخیص تغییر اراضی ساخته شده با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 7 سنجنده ETM + و تصاویر ماهواره لندست 8 سنجنده OLI / TIRS می پردازد. محدوده مورد مطالعه در این تحقیق شهر تهران با وسعت 68995 هکتار است. روش انجام این تحقیق نیز بدین گونه است که ابتدا برای جداسازی سطوح دارای آب از سطوح بدون آب بر روی تصاویر، از شاخصMNDWI  و روش آستانه گذاری اتسو استفاده شده است. پس از آن به منظور توجه مطلق بر مناطق بدون آب، یک ماسک آب تولید، و برای پوشاندن آب در تمام تصاویر به کار رفته است. درنهایت با استفاده از روش اتسو برای تمامی شاخص ها اراضی ساخته شده و ساخته نشده از یکدیگر جدا و طبقه بندی شده اند. دقت طبقه بندی نیز با استفاده از 3500 نقطه مرجع برای هر تصویر بررسی شده است. نتایج نشان می دهد شاخص VbSWIR1-BI با دقت کلی 88/92 درصد (لندست 7) و 68/92 درصد (لندست 8)، دقت کلی بیشتری دارد. همچنین نتایج تغییرات اراضی ساخته شده شهر تهران براساس شاخص VbSWIR1-BI در بازه زمانی 2001 تا 2015 به میزان 38/6 درصد بوده است. گفتنی است بیشترین تغییرات مکانی اراضی ساخته شده در بخش های غربی و جنوب غربی شهر تهران دیده می شود.

بدنبال رشد سریع و گسترش روزافزون شهرها در چند دهه اخیر مسئله کاربری زمین های شهری توجه جغرافیدانان شهری را جلب نموده است و موضوع روز پژوهش های متعدد قرار گرفته است که حاصل آنها از تغییرات قابل توجهی در زمینه کاربری زمین حکایت می کند. منطقه شش شهرداری به عنوان یکی از هسته های تولید شهر و وجود فعالیت های اداری و تجاری و فرهنگی در قلب پایتخت و به عبارت دیگر به خاطر CBD در عرف شهرشناسان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف پژوهش فعلی جست و جوی تغییرات بارزی است که در سالهای اخیر در این منطقه بوجود آمده و روشی که در این پژوهش بکاررفته روش تحلیلیIntersection  با استفاده از مدل  spatial analystو مبنای اصلی داده های مورد استفاده آمارهای 1375 (حدود 1995 میلادی) و نقشه های شهری آن زمان با شرایط امروزی (1390) بوده است. حاصل پژوهش ارائه داده است که در 15 سال اخیر تغییراتی در کاربری زمین های منطقه شش به عمل آمده است. از جمله مساحت زمین های مسکونی از 13/754 هکتار در سال 1375 به 25/679 هکتار در زمان حاضر تقلیل پیدا کرده است و در مقابل مساحت زمین های دارای کاربری اداری و تجاریCBD) )از 78/167 هکتار در سال 1375 به 80/213 هکتار در حال حاضر افزایش پیدا کرده است که این امر حکایت از ازدیاد کاربریهای غیرمسکونی به زیان کاربریهای مسکونی می کند. از مطالعه جمعیت منطقه در این زمان نیز چنین استنباط می شود که جمعیت غیر ساکن و شناور به ویژه در محدوده مرکزی منطقه در زمان مورد مطالعه رو به افزایش بوده است. مختصرا اینکه تداخل کاربری های مسکونی با کاربرهای اداری و تجاری مشکلات و معضلات روزافزونی را برای منطقه ایجاد کرده است که از آن جمله می توان از ترافیک، آلودگی هوا، سیمای نامناسب شهری، عدم دسترسی به دلیل طرح ترافیک، از بین رفتن هویت منطقه، گرانی زمین، تضعیف پویایی زندگی شهری، کاهش جمعیت مقیم و بسیاری از موارد نام برد.