سنجش از دور و GIS ایران

وجود اسپکل در تصاویر رادار با روزنه مصنوعی به دلیل سیستم تصویربرداری همدوس، باعث ایجاد اثر دانه دانه ای در تصویر شده و برخی پردازش های شی گرا همانند قطعه بندی، خوشه بندی و یا شناسایی هدف را تحت تاثیر قرار می دهد. از اینرو روش های مختلفی جهت کاهش اثر اسپکل ارائه شده است.از یک نقطه نظر کلی اغلب الگوریتم های ارائه شده در یکی از روش های حوزه مکان، روش های مبتنی بر تبدیل و نیز روش های بهینه سازی طبقه بندی شده و البته محدود نمی گردند. از جمله محدودیت های موجود در روش های مورد استفاده اغلب می توان به عدم حفظ بافت و ساختار تصویر و نیز وابستگی اجرای الگوریتم به یک یا چند پارامتر تنظیم کننده اشاره نمود، که همین موضوع استفاده از این روش ها را در کاربردهای عملی با چالش رو به رو می سازد. از اینرو در پژوهش حاضر با در نظر گرفتن رفتار فرکانسی تصاویر SAR، روشی بر مبنای فیلترینگ تطبیقی طیف اندازه در حوزه فرکانس ارائه شده است که ضمن حفظ بافت های ظریف تصویر، به طور قابل ملاحظه ای اثر اسپکل را کاهش می دهد. علاوه بر آن الگوریتم پیشنهادی به صورت خودکار اجرا شده و نیازی به برآورد پارامترهای تنظیمی ندارد. همچنین در تصاویر با پیچیدگی بافت زیاد و در روش های کانوولوشن مکانی که نیاز به تنظیم ابعاد کرنل دارد، مرتبه محاسباتی پایین تری خواهد داشت. نتایج ارزیابی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با فیلترهای مکانی تطبیقی، ضمن بهبود 50 درصدی شاخص تعداد منظرهای معادل در تصاویر SAR، مقدار شاخص حفظ لبه را نیز به طور میانگین برای تصاویر SAR و شبیه سازی SAR حدوداً 50 و 30 درصد بهبود می بخشد.

با افزایش روزافزون جمعیت در شهرها، توسعه شهری امری اجتناب ناپذیر است. شهر متشکل از سیستم های باز و زنده و تلفیقی از سیستم های اجتماعی- اکولوژیکی است که روند شتاب زده توسعه شهری موجب تغییر کاربری زمین و در نتیجه آسیب رسیدن به ساختار، عملکرد و فرایندهای اکولوژیکی می گردد. در این میان بهره گیری از دانش اکولوژی با رویکرد سیمای سرزمین و تاب آوری می تواند به تحلیل وضعیت موجود و یافتن راه حل های بهینه کمک نماید . تاب آوری در الگوی ساختار طبیعی شبکه اکولوژیک به میزان وسعت و پیوستگی لکه های سبز بستگی دارد. به همین دلیل برای رسیدن به هدف اصلی این پژوهش که ارزیابی ساختار شبکه اکولوژیک در روند توسعه شهری با رویکرد تاب آوری است، به بررسی روند تغییر پوشش گیاهی در فواصل سال های 1982 تا 2015 در شهر همدان پرداخته شد. در این مطالعه چارچوب مفهومی برگرفته از دانش اکولوژی، نظریات تاب آوری و با استفاده از تصاویر ماهواره ای و تکنیک های سامانه اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور( GIS و RS ) شکل گرفت، تا بتوان مناطق حساس زیستی نسبت به تغییرات و ساخت و سازهای شهری در برنامه ریزی های آتی توسعه شهر را مشخص و مانع از آسیب رسیدن به اکوسیستم طبیعی شهر و حفظ و ارتقاء منابع زیستی باقیمانده در این سرزمین شود. تصاویر ماهواره ای در سال های 1982، 2000 و 2015 با استفاده از نرم افزارهای ArcMap, ENVI در پنج طبقه کاربری اراضی باز، زمین ساخته شده، راه های ارتباطی، پوشش گیاهی و منابع آبی به روش نظارت شده بیشترین شباهت کلاس بندی شدند. پس از تحلیل این نقشه ها به منظور یافتن نوع تغییرات در کاربری اراضی، با استفاده از نرم افزار TerrSetنقشه ها مورد پردازش و تحلیل قرار گرفت و سه نوع متریک سیمای سرزمین شامل ایجاد شدگی، سست شدگی و جدا شدگی در بین این سال ها بررسی شد. نتایج نشان می دهد پوشش گیاهی منطقه از 2/2820 هکتار در سال 1982 به 2/1304 هکتار در سال 2015 تقلیل یافته و در مقابل اراضی ساخته شده و راه های ارتباطی نیز از 4/606 هکتار در سال 1982 به 2/4274 هکتار در سال 2015 افزایش یافته است که این میزان تغییرات نشان از رشد و گسترش بالای شهری و کاهش، خرددانگی و انقطاع سطح پوشش گیاهی و در نهایت افول در تاب آوری شبکه اکولوژی شهر دارد. در پایان تحقیق راهبردهایی به منظور ترمیم آسیب های وارده به شبکه طبیعی اکولوژیک شهر همدان و توسعه آن ارائه شد.

تبخیر و تعرق یکی از اجزای مهم بیلان انرژی و آب است. کارآمدترین روش محاسبه میزان تبخیر و تعرق واقعی در مقیاس وسیع، استفاده از تصاویر ماهواره ای و سنجش از دور می باشد. اجرای الگوریتم های محاسبه تبخیر و تعرق مانند سبال نیازمند محاسبه تبخیر تعرق مرجع و در نتیجه بدست آوردن مقادیر دما و رطوبت هوا و سرعت باد است. معمولا در محاسبات مربوط به تبخیر و تعرق از اطلاعات بدست آمده از نزدیکترین ایستگاه (های) هواشناسی به منطقه موردمطالعه استفاده می شود که می تواند همراه با خطا باشد. به همین دلیل در این مطالعه، از سنسورهای اینترنت اشیا جهت اندازه گیری دقیق دمای هوا در ارتفاع 2 متری از سطح زمین و همچنین رطوبت هوا و سرعت باد در منطقه مورد مطالعه استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه در این تحقیق، مزارع شرکت کشت و صنعت مغان در استان اردبیل است. در این تحقیق تعداد 23 نود در تعدادی از مزارع شرکت کشت و صنعت مغان نصب و راه اندازی گردید. الگوریتم بیلان انرژی سطح زمین (سبال) جهت محاسبه میزان تبخیروتعرق با تصاویر لندست 8 سال 1394 مورداستفاده قرار است.

هدف این مطالعه، ارائه یک الگوریتم محاسباتی-تقریبی بر پایه موجک های هار گویا، برای تخمین پوشش گیاهی از تصویر لندست، به کمک بازتاب این پدیده در باند مادون قرمز نزدیک است. این باند در ترکیب رنگی RGB، در بخش R قرارگرفته است. این الگوریتم، با استفاده از DN پوشش گیاهی در 200 پیکسل انتخابی باند R (باند مادون قرمز) از سطح تصویر منطقه مورد مطالعه، سعی در استخراج عوارض و پوشش های گیاهی کل منطقه مورد مطالعه را دارد. این تعداد پیکسل انتخابی به صورت یکنواخت و پراکنده از سطح تصویر و فقط از عوارض پوشش گیاهی انتخاب گردیده است. با توجه به پذیرش داده های ورودی در این الگوریتم در فرمت ماتریس، در ابتدا ماتریس های بازتاب پوشش گیاهی برای 4 و 8 موجک با استفاده از 200 پیکسل مفروض ساخته می شوند. این ماتریس ها، با بلوک بندی تصویر لندست منطقه، به ترتیب، به 16 و 64 قسمت به دست می آیند. هر عضو این ماتریس ها، نشان دهنده میانگین پوشش گیاهی منطقه در بلوک متناظر آن از تصویر منطقه است. سپس با معرفی یک معادله کارآمد ریاضی، به استخراج پوشش گیاهی کل منطقه مورد مطالعه و بازسازی باند هر پیکسل از سطح تصویر می پردازیم. از جمله مزیت های این روش، به دلیل انجام محاسبات ماتریسی، افزایش سرعت و دقت محاسبات در حد مقیاس پیکسل خواهد بود. در این مطالعه استخراج پوشش گیاهی با 4 و 8 موجک هار گویا شده، با میزان دقت به ترتیب 75 و 87.5 درصد انجام گردیده است. با افزایش تعداد موجک ها، دقت الگوریتم موجک هار گویا افزایش می یابد، اما از دلایل موجود جهت عدم افزایش تعداد موجک ها، افزایش خطای گرد کردن و افزایش هزینه محاسباتی بوده است، به طوری که با افزایش تعداد موجک ها، زمان و حافظه صرف شده به صورت نمایی افزایش می یابند. در سنجش از دور، برای استخراج پوشش گیاهی تکنیک هایی نظیر طبقه بندی ارائه شده است که در به وسیله آنها می توان کلاس پوشش گیاهی را با نرم افزارهای سنجش از دوری استخراج نمود. اما تفاوت اصلی و اساسی بین روش ارائه شده در این مقاله و تکنیک های موجود، میزان دقت استخراج پوشش گیاهی در ابعاد پیکسل است. در تکنیک های پردازشی و تحلیلی (در خصوص استخراج و کلاسبندی پوشش گیاهی) در سنجش از دور، بسیاری از پیکسل های حاوی پوشش گیاهی که به صورت منفرد یا خوشه ای (اما به تعداد کم) هستند، در سایر کلاس ها نظیر زمین بایر یا زمین شهری ادغام خواهند شد، که الگوریتم موجک های هار گویا شده فاقد این نقیصه می باشد.

پایش زمین و زیست کره آن در هر مقیاسی جهت نیل به یک توسعه پایدار لازم و ضروری است. ازاین رو، جنگل ها، به عنوان یک منبع طبیعی ارزشمند، نقش مهمی در کنترل تغییرات آب وهوایی و چرخه کربن دارند. به همین دلیل، زیست توده و به تبع آن ارتفاع جنگل جزء اطلاعات کلیدی جهت پایش جنگل و زمین زیر آن به شمار می آیند. در مطالعات بسیاری نشان داده شده است که سامانه تصویربرداری رادار با روزنه مجازی (SAR) می توانند کمک شایانی به این هدف نمایند. در این راستا، تکنیک جدیدی که تداخل سنجی پلاریمتریک SAR (PolInSAR) نامیده می شود، ابزاری مناسب و در دسترس جهت برآورد ارتفاع جنگل می باشد، چراکه به موقعیت و توزیع قائم اجزای ساختاری جنگل حساس است. بر این اساس، از یک نقطه نظر، روش های به کار برده شده در این حوزه را می توان به دو دسته تقسیم کرد: الف) بر اساس مدل معکوس گیری حجم تصادفی بر زمین (RVoG)، و ب) بر اساس تکنیک های تجزیه مدل مبنای داده های PolInSAR. در این تحقیق، جهت بهبود برآورد ارتفاع جنگل روشی نوین بر اساس ترکیب دو دسته روش اشاره شده پیشنهاد شده است. عملکرد و کارآمدی روش پیشنهادی توسط دو مجموعه داده شبیه سازی شده از نرم افزار PolSARProSim در باندهای L و P اثبات شد. به طوری که در باند L و در روش های تفاضلی مدل رقومی ارتفاعی (DEM)، دامنه کوهرنسی و ترکیبی (فاز و کوهرنسی) به ترتیب 69/0 متر، 84/1 متر و 38/3 متر بهبود در برآورد ارتفاع حاصل شد. همچنین در باند P و بالاخص در روش های تفاضلی DEM و دامنه کوهرنسی به ترتیب با 53/1 متر و 74/2 متر بهبود حاصل شد.

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.

آبراهه ها، زهکش در یک حوضه آبخیز محسوب می شوند که تاثیر زیادی بر روی ویژگی های فیزیوگرافی، هیدرولوژی، فرسایش و رسوب یک حوضه آبخیز دارند. هدف از این مطالعه، استفاده از مدل جاذبه به منظور افزایش قدرت تفکیک مکانی مدل رقومی ارتفاع (DEM) و استفاده از الگوریتم ژنتیک به منظور پیش بینی آبراهه ها در آینده و مقایسه نتایج آن با خطوط آبراهه مستخرج از DEM با قدرت تفکیک ۳۰ متر است. برای استخراج DEM های با قدرت تفکیک بالاتر، در مدل جاذبه برای تولید زیرپیکسل ها از مقیاس ۳ و مدل همسایگی چهارگانه که دارای دقت بالاتری هستند استفاده شد. از DEM حاصل از مدل جاذبه، به عنوان داده ورودی برای پیش بینی و استخراج آبراهه های منطقه مورد مطالعه با استفاده از الگوریتم ژنتیک در آینده استفاده شد. در الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی و پیش بینی شبکه های رودخانه بر اساس تابع «نیروی جریان» و با ایجاد تغییرات در بالا آمادگی ها و رسوب گذاری ها در منطقه مورد مطالعه انجام شد. نتایج حاصل از مدل جاذبه نشان داد که مقیاس ۲ با مدل همسایگی ۲ گانه دارای دقت بالاتری نسبت به دیگر همسایگی ها برای استخراج DEM با قدرت تفکیک بالاتر است. همچنین نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک، نشان دهنده تغییر درجه آبراهه های منطقه مورد مطالعه در طول زمان نسبت به وضع موجود است، به طوری که درجه تعدادی از آبراهه های درجه اول در آینده به درجه ۳ تغییر خواهد کرد که علت آن فرسایش آبراهه های درجه کمتر و اضافه شدن به آبراهه های درجه بالاتر است. از نتایج این تحقیق، می توان برای پیشنهاد محل های مناسب ایجاد بندهای انحرافی و یا محل های مناسب برای احداث سازه های مختلف با توجه به تغییرات در مورفومتری آبراهه ها در آینده، استفاده کرد.