بخشی از مقاله
چکیده
کیفیت زندگی در محیط شهری رابطه نزدیکی با وجود پوشش گیاهی دارد. بنابراین تهیه نقشه پوشش گیاهی برای برنامه-ریزی و مدیریت شهر امری حیاتی است . روش اصلی مورد استفاده در این مطالعه جهت تخمین درصد پوشش گیاهی شهر شیراز استفاده از رگرسیون آماری میباشد که بین درصد پوشش گیاهی و شاخصهای گیاهی و یا مقادیر باندها ارتباط برقرار میکند. درصد پوشش گیاهی واقعی در این تحقیق از تصویر Ikonos استخراج گردید و با بررسی مدل آنالیز اختلاط طیفی پوشش گیاهی با استفاده از رگرسیون خطی و غیرخطی درجه 2 و اعمال شاخصهای گیاهی NDVI ، TDVI، SAVI، MSAVI، ARVI، NDVI و شاخص SAVI و همچنین روش شبکه عصبی مصنوعی، ضرایب رگرسیون بدست آمد و دقت مدلهای به کار گرفته شده در منطقهی مورد مطالعه مشخص گردید. روش شبکه عصبی مصنوعی ضریب همبستگی 0/8546 و RMSE برابر با 0/17 بین درصد پوشش گیاهی به دست آمده از تصویر Ikonos با استفاده از طبقهبندی Isodata و درصد پوشش گیاهی به دست آمده از تصویر Landsat را نشان میدهد. پس از آن روش رگرسیون غیرخطی با استفاده از شاخص NDVI میباشد که همبستگی 0/848 را نشان میدهد.
-1 مقدمه
در سالهای اخیر پیشرفتهای قابلملاحظهای در برآورد درصد پوشش گیاهی با استفاده از تصویربرداری دیجیتال اتفاق افتاده است. Zhou و همکاران درصد پوشش گیاهی به دست آمده با استفاده از تصویربرداری دیجیتال را برای بررسی دقت این روش مورد آزمایش قرار دادند .[8] Michael و همکاران نتایج خوبی را با استفاده از تصویربرداری دیجیتال در برآورد درصد پوشش گیاهی به دست آوردند و بر اساس مقایسه تکنیکهای مختلف مورد استفاده در اندازهگیری میدانی درصد پوشش گیاهی ادعا کردهاند که تصویربرداری دیجیتال راحتترین و مستحکمترین تکنیک در آزمایش و بررسی استخراج اطلاعات در سنجش از دور است .[6]
استفاده از تصویربرداری دیجیتال در استخراج درصد پوشش گیاهی را میتوان به دو مرحله شامل انتخاب محیط تصویربرداری و مرحله استخراج درصد پوشش گیاهی به وسیله طبقهبندی تصویر تقسیم نمود. در انتخاب شرایط و محیط تصویربرداری باید نکاتی را رعایت نمود. برای کاهش اثر سایه بهتر است تصویربرداری در یک روز ابری، صبح و یا شب انجام شود. با اینحال چون در زمان صبح بر روی برگها شبنم وجود دارد توصیه میشود تصویربرداری در این زمان صورت نگیرد.
برای تصویربرداری در زمان شب میتوان از تجهیزات روشنایی استفاده نمود. به طور کلی برای کاهش اشتباه بین گیاه و خاک پسزمینه باید از دخالت سایه جلوگیری به عمل آید. تعداد زیادی روش برای استخراج درصد پوشش گیاهی از تصاویر دیجیتال وجود دارد و درجه اتوماسیونٌ و دقت این روشها از عواملی است که بر روی کارایی روشهای میدانی استخراج درصد پوشش گیاهی موثر است.
به عنوان مثال طبقه بندی نظارت شده دارای دقت بالایی است اما از سطح اتوماسیون پایینی دارد، درحالیکه طبقه بندی نظارت نشده دارای کارایی بالایی است اما دارای دقت مطلوبی نیست .[4] در شکل 1 نتایج استخراج درصد پوشش گیاهی توسط Liu و همکارانش را نشان میدهد. این روش که در سال 2011 ارائه شده است، از مزایایی مانند سادگی الگوریتم، درجه بالای اتوماسیون، دقت بالا و همچنین سهولت عمل برخوردار است .[5]
شکل :1 سه روش مختلف استخراج درصد پوشش گیاهی از تصاویر دیجیتال [5]
توسعه فناوری سنجش از دور، کمک زیادی به جمع آوری داده های چندزمانه و چندمقیاسه برای نظارت مستمر بر درصد پوشش گیاهی در مقیاسهای بزرگ و جهانی کرده است. بنابراین تعداد متعددی روش برای برآورد درصد پوشش گیاهی توسعه داده شده است. رایجترین روش، برقرار کردن یک رابطه بین درصد پوشش گیاهی و شاخص گیاهی - از قبیل - NDVI برای رسیدن به درصد پوشش گیاهی است. روشهای رایج مورد استفاده در برآورد درصد پوشش گیاهی توسط سنجش از دور عمدتاً به دو گروه روش مدل تجربی و روشهای مدل تجزیهٍ تقسیم میشوند.
علاوه بر این تعدادی از محققان روشهای آموزش ماشین را از قبیل شبکه عصبی برای برآورد درصد پوشش گیاهی اتخاذ کردهاند .[4] استفاده از سنجش از دور در برآورد درصد و توزیع پوشش گیاهی میتواند به عنوان یک مکمل باارزش در کنار اندازهگیریهای میدانی استفاده شود. با اینحال استفاده عملیاتی از دادههای سنجش از دور در برآورد درصد پوشش گیاهی، نیازمند استفاده از روش-های مناسب برآورد است .[7]
-2 مواد و روشها
1؛-2 معرفی منطقه
شیراز یکی از شهرهای بزرگ در جنوب ایران و در بخش مرکزی استان فارس و در منطقهی کوهستانی زاگرس با آب و هوای معتدل قرار دارد. ارتفاع این شهر از سطح دریا بین 1480 تا 1670 متر در نقاط مختلف شهر متغیر است. شیراز طولی برابر 40 کیلومتر و عرضی متفاوت بین 15 تا 30 کیلومتر دارد. مساحت این شهر 1268 کیلومتر مربع است. در این تحقیق منطقهای به مساحت 2/7 هکتار برای آموزش مدلها و منطقهای با همین مقدار مساحت که به صورتکاملاً تصادفی انتخاب شده است به عنوان داده تست انتخاب گردیده است.
شکل :2 منطقه مورد مطالعه
سرانه فضای سبز در شیراز در سال 1387 برابر با 12/7 متر مربع به ازای هر نفر است. هماکنون در شهر شیراز 118پارک موجود است که این تعداد شامل 48 پارک شهری و 70 پارک محلهای است که از این جهت مساحت کل پارکها در شیراز 550،170،2 متر مربع میباشد که از این میزان 044،128 متر مربع متعلق به پارکهای محلهای و 042،2،506 متر مربع متعلق به پارکهای شهری است. مدلهای رگرسیون که به طور معمول مدلهای تجربی نامیده میشوند، از طریق دادههای جمع آوری شده، با استفاده از یک باند خاص، چندین باند و یا شاخصهای گیاهی مختلف برای استخراج درصد پوشش گیاهی مورد استفاده قرار میگیرند. این مدل میتواند برای یک منطقه بزرگ توسعه داده شود. در این روش بیشتر از شاخصهای گیاهی استفاده میشود.
