بخشی از مقاله
چکیده
در اثر فعالیتهای انسانی و پدیدههای طبیعی ساختار زمین همواره دستخوش تغییر میشود، بنابراین داشتن نقشههای کاربری اراضی جدید در بسیاری از زمینهها از جمله مدیریت منابع طبیعی و برنامهریزی برای سرزمین از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این میان استفاده از تکنولوژی سنجش از دور به عنوان بهترین وسیله جهت بررسی و ارزیابی تغییرات شناخته شده است، چرا که با پیشرفتهای انجام گرفته در این تکنولوژی و تولید تصاویر ماهوارهای با قدرت تفکیک طیفی و مکانی بالا و همچنین انواع تکنیکهای پردازش تصویر میتوان تغییرات کاربری اراضی را برآورد نموده و نسبت به مدیریت آنها اقدام نمود.
بنابراین هدف از تحقیق حاضر بررسی و ارزیابی تغییرات کاربری اراضی استان گیلان طی دوره آماری 1365 تا 1395 با استفاده از تصاویر TM و OLI سری ماهوارههای لندست 5 و 8 با استفاده از طبقهبندی نظارت شده مبنی بر الگوریتم حداکثر احتمال میباشد. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که بیشترین مساحت برای هر دوسال 1365 و 1395 مربوط به کاربری کشاورزی میباشد، اما در سال 1395 از اراضی کشاورزی و جنگل کاسته شده و به اراضی مسکونی افزوده شده است. همچنین نتایج نشان داد که از روش مذکور میتوان در مطالعات آتی در زمینه مدیریت کاربری اراضی و برنامه-ریزیهای توسعه پایدار استفاده نمود.
مقدمه
کاربری اراضی شامل انواع بهرهبرداری از زمین به منظور رفع نیازهای گوناگون انسان هست، یکی از پیششرطهای اصلی برای استفاده از زمین، اطلاع از الگوهای کاربری اراضی و دانستن تغییرات هر کدام از کاربریها در طول زمان هست .[4] اطلاعاتی درباره تغییرات زمانی و مکانی کاربری اراضی و پوشش زمین میتواند یکی از ضروریات برنامهریزی، مدیریت و ارزیابی برنامههای منابع زمینی در سطوح محلی و منطقهای باشد .[7] به عبارتی اطلاع از نسبت کاربریها در یک محیط شهری و نحوه تغییرات آن در گذر زمان یکی از مهمترین موارد در برنامهریزیها میباشد. از آنجای که تغییرات در کاربری اراضی در سطوح مختلف زمانی و مکانی صورت میگیرد، بنابراین استفاده از تکنولوژی سنجش از دور ابزاری ضروری و با ارزش جهت پایش تغییرات میباشد .
[2] آشکار سازی تغییرات فرایند شناسایی تفاوتها بین پدیدههای مشاهده شده در تصاویر چندزمانه میباشد .[6] طبقهبندی تصاویر ماهوارهای یکی از مهمترین روشها برای استخراج اطلاعات کاربردی محسوب میشود. طبقهبندی تصاویر رقومی ماهوارهای با استفاده از دو روش امکانپذیر است. روش پیکسلپایه که مبتنی طبقهبندی ارزشهای عددی تصاویر میباشد و روش جدید شیگرا که علاوه بر ارزشهای عددی از اطلاعات مربوط به محتوا و بافت و زمینه نیز در فرآیند طبقهبندی تصاویر استفاده مینماید. هدف از پژوهش حاضر بررسی تغییرات با استفاده از روش پیکسلپایه مبتنی بر روش طبقهبندی نظارت شده بر اساس الگوریتم حداکثر احتمال میباشد. در این رابطه محققین مختلف تحقیقاتی را انجام دادهاند که به چند مورد اشاره میشود.
احدنژاد روشتی و حسینی [1] به ارزیابی تغییرات پراکنش افقی شهرها با استفاده از تصاویر ماهوارهای چند زمانه و سیستم اطلاعات جغرافیایی در سالهای 1363 تا 1389 در شهر تبریز پرداختند. نتایج حاصل از تحقیق آنها نشان داد که مساحت شهر تبریز از 5768 هکتار در سال 1363به 11853 هکتار در سال 1389 رسیده است. کاظمی و همکاران [5] با استفاده از تکنیکهای سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی به برآورد تغییرات پوشش و کاربری اراضی در فاصله زمانی 1988 تا 2005 در حوزه آبخیز تنگ بستانک استان فارس پرداختند. نتایج آنها نشان داد که اراضی بایر از0/05 به 0/21 درصد و دیمزارها از 0/51 به 1/65 درصد افزایش یافته است. اولانی و همکاران[8] 1 تغییرات کاربری اراضی ساحلی منطقه سلانگور مالزی بین سالهای 1990 و 2006 را بررسی نمودند.
نتایجنشان داد که عمدتاً فعالیتهای کشاورزی باعث تغییر کاربری اراضی ساحلی بودهاند. تفری و همکاران [9] با استفاده از عکسهای هوایی 1957 و تصاویر ماهوارهای لندست سالهای 2009 - 1972 و با ترکیب آنها در RS و GIS به بررسی روند تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین در حوضه جدب بالای حوزهی آبخیز نیل پرداختند. و نتایج نشان داد که 46 از منطقه مورد مطالعه در طول 52 سال گذشته انتقال پیدا کرده که بیشترین انتقال مربوط به تبدیل علفزار به کشتزار - %14/8 - و بدنبال آن تبدیل پوشش گیاهی چوبی و تالاب به مرتع 3/9 - درصد - است. بنابراین با جمعبندی سابقهی تحقیق انجام شده در نقاط مختلف جهان میتوان به اهمیت تعیین کاربریاراضی پی برد. بنابراین هدف از تحقیق حاضر تعیین کاربری اراضی استان گیلان با استفاده از طبقهبندی نظارت شده میباشد.
مواد و روشها
استان گیلان با وسعت 14100 کیلومترمربع بین عرض شمالی 36 درجه و 34 دقیقه تا 38 درجه و 27 دقیقه و طول شرقی 48 درجه و 34 دقیقه تا 50 درجه و 36 دقیقه در حاشیه جنوبی دریای خزر قرار گرفته است . از شمال به دریای خزر، از جنوب به رشته کوههای البرز، از شرق به استان مازندران و از شمال غربی به استان اردبیل محدود است. گیلان در سمت جنوبی با عبور از رشته کوههای البرز با استانهای زنجان و قزوین ارتباط دارد. ارتفاع از سطح آبهای آزاد از - 28 متر در سواحل تا 2700 متر در مناطق کوهستانی متغیر است. شکل 1 موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه را نشان میدهد.
بنابراین در گام اول 2 تصویر - جدول - 1 برای سالهای 1365 و 1395 از سایت سازمان زمینشناسی ایالات متحده آمریکا - USGS - با فرمت GeoTIFF با داده L1T برای هر باند با سیستم مختصات WGS84 UTM به صورت جداگانه فراهم شد. L1T دادهای است که برای آن تصحیحات رادیومتریک و تصحیحات هندسی انجام شده است. که تصحیحات رادیومتریک برای کاهش و یا حذف دو نوع خطای عمده اتمسفری و دستگاهی به کار میروند، تصحیحات هندسی با استفاده از نقاط کنترل زمینی و مدل ارتفاع رقومی برای انحرافات مرتبط با سنجنده، ماهواره و زمین انجام میشود. پس از تهیه تصویر مورد نظر ابتدا اقدام به اعمال تصحیحات مورد نیاز - اتمسفری و هندسی - در مرحله پیشپردازش شد. سپس در قسمت پردازش اقدام به طبقهبندی با توجه به وضعیت منطقه شامل چهار کلاس اراضی کشاورزی، کشاورزی اراضی جنگلی، مرتع و اراضی مسکونی با استفاده از روش طبقهبندی نظارت شده بر اساس الگوریتم حداکثر احتمال شد.
به طور کلی، فرایند انجام تحقیق مبتنی بر مراحلی است که به صورت شماتیک در شکل 2 نشان داده شده است. همانطور که که شکل 2 نشان میدهد تصاویر پس از اعمال تصحیحات هندسی و اتمسفری با یکدیگر موازییک شد و سپس منطقه مورد مطالعه شکل گرفت. در مرحله بعد منطقه مورد مطالعه از کل تصویر برش داده شد. سپس از طریق نمونهگیری، با استفاده از الگوریتم حداکثر احتمال طبقهبندی صورت گرفت. در نهایت ماتریس خطا طبقهبندی شد و میزان صحتسنجی هر یک از پوششها نیز بدست آمد که در ادامه مورد تشریح و تفسیر قرار میگیرد.
