بخشی از مقاله
چکیده
امروزه تصاویر سنجش از دور به عنوان جدیدترین روش جهت مطالعه پوشش زمین شناخته شده است. تصویربرداری فرا طیفی یکی از منابع مهم کسب اطلاعات به هنگام و کم هزینه در زمینههای مختلف تحقیقاتی به خصوص در مطالعات مرتبط با کاربری اراضی میباشد. هدف از این تحقیق تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از الگوریتمهای طبقهبندی نظارت شده ماشین بردار پشتیبان و نقشهبردار زاویه طیفی در استان خوزستان بر روی تصویر فرا طیفی Hyperion میباشد.
برای این منظور ابتدا تصویر منطقه مورد نظر تهیه گردید و تصحیحات هندسی و اتمسفری بر روی آن اعمال شد. سپس تعداد 4 نمونه تعلیمی بر روی تصویر فرا طیفی مشخص گردید. در ادامه هر یک از الگوریتمهای مورد نظر جهت طبقهبندی و تهیه نقشه کاربری اراضی به طور جداگانه بر روی تصویر اعمال و نقشه مربوطه تهیه گردید. نتیجه به این صورت به دست آمد که الگوریتم طبقهبندی ماشین بردار پشتیبان با دقت کلی 99.95 درصد نسبت به الگوریتم نقشهبردار زاویه طیفی با دقت کلی 78.34 درصد از دقت بیشتری در تهیه نقشه کاربری اراضی برخوردار میباشد.
-1مقدمه
یکی از انواع دادههای سنجش از دور که از توان تفکیک طیفی بسیار بالایی برخوردار میباشد، تصاویر فرا طیفی هستند. در سنجش از دور فرا طیفی یا تصویربرداری طیفسنجی تاکید، بیشتر روی توان تفکیک طیفیاست، اگر چه بعضاً ممکن است عوامل دیگر نیز در مقایسه با سنجندههای چند طیفی بهتر باشد - . - Homayouni & Roux,2004 تصاویر فرا طیفی، اطلاعات نسبتاً زیادی جهت شناسایی و تشخیص مواد فراهم میآورند - . - Shippert,2004 با ورود سیستمهای سنجش از دور فرا طیفی، تصاویری در فواصل طیفی 10 تا 20 نانومتر به دست میآید که در این تصاویر با فواصل کوچک طیفی، تمایز و تشخیص عوارض آسانتر صورت می گیرد.
در یک سیستم تصویربرداری فرا طیفی صدها کپی از تصویری یکسان در طول موج های مختلف فراهم میشود - رضایی،. - 1389 یکی از روشهای اصلی استخراج اطلاعات از تصاویر سنجش از دوری، طبقهبندی است. با توجه به این که سنجندههای فرا طیفی، تصاویر را در صدها باند طیفی باریک و پیوسته ثبت میکنند، برای پیکسلهای مربوط به مواد مختلف روی سطح زمین، مقادیر مختلف و متنوعی از درجات خاکستری تولید می گردد. از این رو یکی از موفقیتآمیزترین کاربردهای تصاویر فرا طیفی، طبقهبندی و تولید نقشه پوشش زمین است - . - Shah et al,2003
فهیم نژاد و همکاران در سال 1386 در تحقیقی با استفاده از تصویر فرا طیفی هایپریون، روشهای طبقهبندی نظارت شده SAM و LSU را مورد ارزیابی قرار دادند و دو محصول کشاورزی گندم و جو را در اراضی کشاورزی جنوب تهران از هم تفکیک کردند. قاسملو و همکاران در سال 1388 با استفاده از ویژگیهای طیفی و شبکه عصبی مصنوعی و تصویر هایپریون، اقدام به تشخیص گیاه یونجه در اراضی کشاورزی جنوب تهران کردند.
حسینی و قاسمیان در سال 1387 در پژوهش خود روش جدیدی پیشنهاد کردند که در آن ابتدا یک طبقهبندی اولیه به وسیله طبقهبندی کننده حداکثر احتمال انجام میپذیرد سپس ماشین بردار پشتیبان بین کلاسهای دارای احتمال بیشتر تصمیم گیری مینماید. نتایج آزمایش آنها بر روی دادههای واقعی سنجنده ابر طیفی AVIRIS نشان داد که این روش نسبت به روشهای ماشین بردار چند کلاسه متداول دارای حجم محاسبات و مدت زمان محاسبات بسیار کمتر و همین طورصحت و اعتبار نسبتاً بهتری است. Guo et al در سال 2012 الگوریتم ارائهشده را بر روی تصاویر فرا طیفی هایپریون آزمایش کردند و مشاهده گردید نتایج به دست آمده نسبت به زمانی که از همه باندها استفاده شده باشد، بهبود یافته است.
در این مطالعه تأثیر روش پیشنهادی تنها با استفاده از یک کرنل و یک روش چند کلاسه در ماشینهای بردار پشتیبان بررسی شد. مداوا و اکبری زاده در سال 1393 در مقاله خود از ترکیب هستههای طیفی و مکانی به منظور افزایش دقت در طبقهبندی تصاویر ابر طیفی استفاده کردند به طوری که قابلیت بهکارگیری همزمان اطلاعات طیفی و مکانی موجود در تصویر را دارد. از طبقهبندی کنندههای ماشین بردار پشتیبان و رگرسیون لجستیکی چندجملهای نیز به منظور طبقهبندی دادهها استفاده کردند.
اسفندیاری در سال 1390 در پایاننامه کارشناسی ارشد، تحت عنوان شناسایی مناطق مستعد کشت نیشکر در استان خوزستان با استفاده از تصاویر فرا طیفی هایپریون و دستگاه طیفسنج اقدام به برآورد برخی از پارامترهای مورد پایش در اراضی کشت و صنعت امام خمینی گردید. در این تحقیق سعی به تشخیص و طبقهبندی آنها بر روی تصویر فرا طیفی هایپریون میباشد. برای این منظور ابتدا بر روی تصویر هایپریون تصحیحات هندسی و اتمسفری جهت کاهش خطاهای هندسی و اتمسفری صورت گرفت. جهت شناسایی و تفکیک گونههای نیشکر روشهای طبقهبندی نظارت شده، نقشهبردار زاویه طیفی و ماشین بردار پشتیبان مورد استفاده قرار گرفت.
-2 منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه بخشی از اراضی واقع در استان خوزستان با مختصات جغرافیایی 29 درجه و 48 دقیقه شمالی و 48 درجه و 48 درجه و 21 دقیقه شرقی میباشد، تصویر ماهوارهای منطقه مورد مطالعه در شکل شماره 1 نشان داده شده است.
-3 مواد و روشها
در این تحقیق از تصویر سنجندهی فرا طیفی Hyperion که متعلق به ماهواره EO-1 استفاده گردید. این تصویر در تاریخ 12 ژانویه 2015 در ساعت 06:05:50 اخذ شد. هایپریون یک سیستم طیف سنج تصویربردار فرا طیفی است، که بخش مرئی، مادون قرمز نزدیک - VNIR - و مادون قرمز موج کوتاه - SWIR - را پوشش می دهد. این تصویر دارای سیستم مرجع - WGS84 - و سیستم تصویر UTM و همچنین دارای 242 باند طیفی میباشد.
