بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به توصیف روشی برای استخراج اطلاعات موضوعی و هندسی مربوط به عوارض زمینی با استفاده از داده های سنجش از دور می پردازیم. در این فرآیند، پاره ای از خصوصیات عوارض مزبور که در سیستم اطلاعات جغرافیائی - GIS - ذخیره شده اند بهمراه دانش فنی پیرامون مشخصه های طیفی و مکانی عوارض زمینی مورد مطالعه - مناطق زیر کشت - بمنظور بهبود روند استخراج اطلاعات بکار برده می شوند.
روشی که بر مبنای طبقه بندی دانش مبنا استوار گردیده است، جهت ایجاد هندسه کشتزارها و نیز تعیین نوع محصولات مربوط به آنها توسعه داده می شود. داده های فنی مورد استفاده عبارتند از مرزهای ثابت مزارع که در سیستم اطلاعات جغرافیائی موجود می باشند. دانش مذکور مربوط به توزیع اندازه های کشتزارها و همچنین اطلاعات همسایگی است. این تحقیق نشان می دهد که روش طبقه بندی دانش مبنا براستی روند استخراج اطلاعات از داده های سنجش از دور را بهبود می بخشد.
-1 مقدمه
برآوردهای قابل اطمینان از نواحی زیر کشت که دارای محصولات معین بوده و نیز پیش بینی استحصال محصولات، برای مقاصد طراحی، به نمایش در آوردن و بهبود فرآیند توسعه و سیاستگذاری مورد نیاز می باشد. برآوردهای بموقع و قابل اطمینان از استحصال محصولات کشاورزی، موجب بهبود وضعیت سیاستهای واردات و صادرات، سیاستگذاری در خصوص منابع گوناگون موجود و ورودیها مانند میزان بذر، کود شیمیائی، سموم دفع آفات، سوخت، انبار و غیره می گردد.
از سوی دیگر برآورد محصولات کشاورزی از طریق روشها و تکنیکهای متداول پر هزینه و وقت گیر بوده و در بر گیرندۀ خطاهای گوناگونی است. زمانیکه به نقشه های دقیق کاربری و پوششی زمینی نیاز می باشد، روشهای مرسوم طبقه بندی داده های سنجش از دور به سبب پیچیدگی موجود در تصاویر دنیای واقعی نمی توانند مستقیماً اطلاعات مورد نیاز را فراهم نمایند. راه حل این مشکل عبارتست از توسعه روشهای طبقه بندی بااستفاده ازداده ویا دانش فنی که ما را بسوی استفاده از روش طبقه بندی دانش مبنا که درآن داده های جمع آوری شده از منطقه، داده های فنی وکلاسهای طیفی بدست آمده از تصاویر با یکدیگر ترکیب می شوند، رهنمون می نماید.
دراین تحقیق به توسعه یک روش طبقه بندی دانش مبناجهت تهیه نقشه پوششی و کاربری زمینی واستخراج مرزهای مربوط به کشتزارها وهمچنین نوع محصولات کشاورزی مناطق زیرکشت از داده های طبقه بندی شدۀ طیفی سنجندۀ Landsat Thematic Mapper - TM - می پردازیم. در این زمینه داده هائی که در سیستم اطلاعات جغرافیائی نگهداری می شوند و همچنین دانش فنی پیرامون مشخصه های مکانی و طیفی عوارض جهت بهبود روند استخراج اطلاعات، مورد استفاده قرار می گیرند.
-2 ناحیه مطالعاتی
موضوعات تحقیق انجام گرفته در این تحقیق به مزارع کشاورزی منطقه دشت مغان واقع در قسمت شمالی استان اردبیل مربوط بوده که در آنجا انواع محصولات قابل زرع کشت می شوند. الگوی زمینی این نواحی بواسطه تقسیم بندی مزارع - مرزهای مالکیتی - به کشتزارها مشخص می گردد. این مرزهای مالکیتی بخاطر طبیعت آنها که در بین جاده ها و کانالها محصور می باشند، بعنوان واحدهای اصلی در منطقه بدون تغییر باقی می مانند. هر مزرعه به چندین کشتزار مختلف تقسیم بندی شده که در هر کدام از آنها تنها یک نوع پوشش گیاهی کاشته می شود، ولی احتمال اینکه هندسه و نوع محصولات مربوط به آنها در بین فصول مختلف کاشت تغییر نماید نیز وجود دارد.
-3 دادۀ ماهواره ای
دادۀ سنجش ازدور با قدرت تفکیک بالا عبارت از یک تصویر مربوط به سنجندۀ Landsat Thematic Mapper - TM - می باشد که در تاریخ 8 ژوئن 1998 برابر 18 خرداد ماه 1377 گرفته شده است. این تصویر به کمک اندازه گیری بر روی شش نقطه که در اطراف منطقه مورد مطالعه انتخاب شدند به سیستم مختصات جهانی زمین مرجع گردیده است. مطالعات فراوانی که در زمینه مناطق زیر کشت محصولات کشاورزی انجام گرفته است - ازجمله - Janssen, 1994، نشان می دهند که ترکیب بهینه باندها برای این منظور در بر گیرندۀ یک باند مرئی، یک باند مادون قرمز نزدیک و یک باند مادون قرمز میانی است. از اینرو در این تحقیق باندهای 3، 4 و 5 مورد استفاده قرار گرفته اند. در واقع این باندها دارای کمترین میزان همبستگی می باشند.
-4 داده های جغرافیائی
داده های متنوعی از منطقه دشت مغان در داخل سیستم اطلاعات جغرافیائی موجود است. برای هر یک از مزارع واقع شده در این ناحیه، هندسه مزارع و نیز نوع محصولات کشاورزی موجود در آنها برای سال زراعی 1376-1377 در دسترس می باشند. شکل - 2 - مرزهای مزارع مورد اشاره به تعداد 59 مزرعه را نمایش می دهد که از طریق دیجیتایز نمودن نقشه خطی تهیه شده بوسیله عکسبرداری هوائی از منطقه دشت مغان در سال 1363 با مقیاس 1/20000 بدست آمده است. داده های مذکور دسترسی به دو هدف عمده را برای ما فراهم می نمایند:
1. انتخاب مزارع تمرینی بمنظور انجام طبقه بندی تصویر ماهواره ای.
2. ارزیابی دقت نتایج طبقه بندی.
نقشه کاربری زمینی منطقه از طریق اطلاعات موجود در سیستم اطلاعات جغرافیائی و ادغام آنها با نقشه دیجیتایز شدۀ حاصل از نقشه خطی مورد اشاره در بالا بدست آمده است. شکل - - 1 نشاندهندۀ مرزهای مربوط به کشتزارهای موجود در منطقه می باشد.
-5 نرم افزارهای مورد استفاده
دراین تحقیق از نرم افزارهای متعددی استفاده شده است که از آنجمله می توان به نرم افزارILWIS 2.2 جهت پردازش تصاویر ماهواره ای و همچنین نرم افزار VISUAL DBASE 7.0 بمنظور بکارگیری در روش طبقه بندی دانش مبنا برای ایجاد یک بانک اطلاعاتی با استفاده از زبان سئوال SQL اشاره نمود.
-6 استخراج اطلاعات از طریق طبقه بندی دانش مبنا
اطلاعات مربوط به مرز کشتزارها - هندسه - و نیز اطلاعات موضوعی - نوع محصولات - آنها از طریق اجرای مراحل زیر بدست آورده می شوند :
½ طبقه بندی طیفی دادۀ سنجش از دور.
½ تولید واحدهای کشتزار اولیه . - Preliminary Field Units -
½ بدست آوردن و بکارگیری دانش فنی.
½ تلفیق دانش مبنا . - Knowledge Based Aggregation -
-1-6 طبقه بندی طیفی دادۀ سنجش از دور
طبقه بندی طیفی تصویر موجود از طریق بکارگیری روش طبقه بندی بیشترین شباهت و با استفاده از احتمالات اولیه مساوی انجام پذیرفت که در نتیجه آن یک نقشه طیفی حاصل آمد.
-2-6 تولید واحدهای کشتزار اولیه - PFU -
در این فرآیند نخست به قطعه بندی نقشه طیفی مزبور می پردازیم و سپس آن را با مرزهای ثابت مزارع جهت تشکیل واحدهای کشتزار اولیه قطع می دهیم.
