بخشی از مقاله
چکیده
شناسایی ابنیه، سازهها و زیرساختهاي زیرسطحی و روسطحی عمرانی بمنظور اهداف نظامی بعنوان یکی از پیچیدهترین چالشها در برابر عملیات شناسایی توسط هواپیماهاي شناسایی، پرندههاي بدون سرنشین و حتی سنجنده هاي فضاپایه بشمار میآیند. از جملهي آثار و نشانههاي این نوع از فعالیتهاي عمرانی در طبیعت، وجود دپوهاي خاکریزي ناشی از فرآیند خاکبرداري، در منطقه است. با داشتن دید کارشناسانه ي دفاعی و امنیتی و با شناسایی و شمارش دپوهاي خاکریزي و لحاظ نمودن پارامترهاي محیطی و امنیتی دیگر، میتوان به نوع فعالیتهاي عمرانی صورتگرفته پیبرد.
در مقالهي پیشرو، با استفاده از تصاویر ماهوارهاي Geoeye در گام نخست روشی مبتنی بر تولید ویژگی بر مبناي مشخصه هاي بافتی، انتخاب ویژگی در فضاي پدیده و استفاده از خوشهبنديکننده K-Means براي شناسایی محدودهي سایت دپوهاي خاکریزي و در گام دوم روشی مبتنی بر استفاده از عملگرهاي مورفولوژیک براي شمارش دپوهاي خاکریزي پیشنهاد گردید. نتایج حاصل از ارزیابی، حاکی از دقت کلی 95/7 درصد و ضریب کاپاي 0/91 براي شناسایی و دقت کلی 92/7 درصد و پارامتر ریسکپذیري 2/8 درصد براي شمارش دپوهاي خاکریزي میباشد.
-1 مقدمه
امروزه انجام فعالیتهاي عمرانی نظیر احداث و ساخت ابنیه، فرودگاه، راه، تونلها و سازههاي زیرزمینی در سراسر جهان به ویژه کشورهاي در حال توسعه همچون ایران، ترکیه، کشورهاي عربی حوزهي خلیج فارس و دیگر همسایههاي ایران، جهت ایجاد زیرساختهاي لازم براي توسعه، پیشرفت و همچنین اهداف نظامی، رشد روزافزونی داشته است. پایش فعالیتهاي عمرانی جاري در بعد فرامنطقهاي بعنوان یکی از اهداف مهم نظامی و امنیتی براي هر کشور بشمار می رود. بدیهی است که با انجام فعالیتهاي عمرانی، تغییرات و رخنمونهایی در شکل طبیعی زمین ایجاد میشود.
با در نظر قرار دادن این نکته که عمده ي فعالیتهاي عمرانی غالبا با فرآیند خاکبرداري همراه است و مدیران پروژه هاي عمرانی براي صرفهجویی در هزینه، مناطقی در نزدیکی کارگاه عمرانی را به عنوان محلی براي انبار و دپو کردن خاكهاي مازاد حاصل از حفاري در نظر میگیرند؛ از این رو میتوان فرآیند خاکبرداري و وجود دپوهاي خاك در یک منطقه را به عنوان یکی از نشانگرهاي انجام فعالیت عمرانی تلقی نمود؛ و از این نشانگر در کنار دیگر پارامترهاي امنیتی و دفاعی، براي شناسایی ابنیه و زیرساختهاي نظامی و استراتژیک ساخته شده و یا در حال ساخت، استفاده نمود.
با شناسایی و شمارش دپوهاي خاکریزي، علاوه بر دستیابی به برآوردي تقریبی از میزان حجم کلی دپوهاي خاکریزي، امکان لازم براي تشخیص نوع فعالیت عمرانی صورتگرفته براي کارشناسان عمرانی و نظامی بواسطهي تحلیل حجم خاکبرداريهاي صورت گرفته، فراهم می آید . بدیهی است، چنین اطلاعاتی در مسائل فرامنطقهاي نیز براي فرماندهان نظامی از اهمیت خاصی برخوردار خواهد بود. استفاده از روشهاي میدانی بمنظور بررسی و تشخیص موقعیت و محدودهي سایت دپوهاي خاکریزي و همچنین دست یابی به تخمینی از میزان خاك دپو شده، مستلزم حضور در منطقه ي مورد نظر و به کارگیري زمان و هزینهي بسیار زیادي خواهد بود. محدودیتهایی همچون :
- 1 بعد فرامنطقه اي موضوع،
-2 گستردگی پهنهي کاوش،
-3 وجود خطاهاي ناشی از عوامل انسانی و مواردي از این دست انگیزههاي کافی را براي توسعهي روشهایی کمهز ینه، نوین و همچنین با پوشش وسیع جغرافیایی فراهم میآورد . ازاین روي به نظر میرسد که استفاده از تصاویر ماهوارهاي و به کارگیري تکنیک هاي سنجش از دوري بمنظور انجام چنین مطالعاتی در یک پهنهي وسیع جغرافیایی امري اجتنابناپذیر و منطقی محسوب گردد. هدف اصلی در پژوهش حاضر، استفاده از تصاویر ماهوارهاي با قدرت تفکیک مکانی بالا، بمنظور شناسایی و شمارش تعداد دپوهاي خاکریزي ناشی از فعالیتهاي عمرانی بوده، که از تصاویر ماهوارهاي Geoeye، با توجه به قدرت تفکیک مکانی بالاي خود، به عنوان تصاویر مناسب براي انجام پژوهش استفاده شده است.
-2 متدولوژي
-1-2 منطقهي مورد مطالعه و دادههاي مورد استفاده
با توجه به آن که غالبا براي حمل و دپو کردن خاكهاي مازاد ناشی از حفاريهاي عمرانی، از کامیون ها ي راهسازي با ظرفیت محدود و معلوم - 10-8مترمکعب - استفاده میشود؛ و با بررسی هایی که به صورت زمینی و در محل برخی از دپوهاي خاکریزي صورت گرفت، به طور متوسط ابعاد و میزان فضاي اشغال شدهي زمین توسط مخروط دپوهاي خاك تخلیهشده تقریبا برابر 3×3× - 0/9-1 - متر میباشد، ا ز این رو به نظر میرسد که شناسایی و شمارش دپوهاي خاکریزي از تصاویر ماهورهاي با قدرت تفکیک مکانی بالا، با سهولت و دقت بیشتري همراه باشد.
با توجه به لزوم استفاده از تصاویر ماهوارهاي با قدرت تفکیک مکانی بالا جهت شناسایی و شمارش دپوهاي خاکریزي و با بررسیها و مطالعات انجام گرفته، منطقهي نطنز در استان اصفهان با وجود کارگاههاي عمرانی فراوان، منطقهاي مناسب براي انجام پژوهش حاضر تلّقی شد. از این رو با استفاده از جستوجوگر Google Earth منطقهي مذکور مورد بررسی و کاوش قرار گرفت، که در نهایت تصاویر نشاندادهشد ه در شکل1 ، به عنوان منطقهي مورد مطالعه انتخاب شد.
با توجه به گزارش Google Earth، تصاویر اخذ شده از مناطق مذکور، تصاویر Pan-Sharpen شدهي سنجندهي Geoeye میباشد. سنجندهي Geoeye1 در بین سیستمهاي تصویربرداري تجاري، از بالاترین قدرت تفکیک مکانی برخوردار بوده و قادر به جمع آوري تصاویر با قدرت تفکیک مکانی 0/41 متري در حالت پانکروماتیک و 1/65 متري در حالت رنگی می باشد . باند پانکروماتیک این سنجنده به دلیل سیاست هاي تولیدکننده و اعمال تصحیحات هندسی براي مشتریان با فواصل مکانی 0/5 متر نمونهبرداري مجدد می شود.[1]
مطابق شکل1، تشخیص دپوهاي خاکریزي از لحاظ بصري در تصاویر اخذ شده به سهولت امکانپذیر است؛ و به وضوح پارامترهاي بصري همچون چینشهاي گوناگون، رفتار متفاوت در چیدمان دپوهاي خاکریزي ، وجود شمار زیادي از دپوهاي خاکریزي، تراکم نسبتا بالاي آنها و همچنین وجود راه دسترسی بین فضاي دپوها قابل مشاهده میباشد. لازم به ذکر است، نمودارها و شکلهاي ارائه شده در بخشهاي بعدي مقاله نیز به تفکیک دو تصویر نشان داده شده در شکل1، خواهد بود.
-2-2 روش پیشنهادي
روش و الگوریتم پیشنهادي با هدف شناسایی و شمارش دپوهاي خاکریزي با استفاده از تصاویر ماهوارهاي Geoeye از دو مرحلهي اصلی تشکیل شده است. در مرحلهي نخست، محدودهي سایت دپوهاي خاکریزي شناسایی شده و در مرحلهي بعدي، تعداد دپوهاي خاکریزي موجود در مناطق شناسایی شده در مرحلهي قبلی، شمارش میشوند. در ادامه، روند اجراي هر یک از دو مرحلهي ذکرشده به تفسیر بیان میشوند.
-1-2-2 مرحلهي اول: شناسایی محدودهي دپوها
براي استخراج اطلاعات از تصاویر به ویژه تصاویر با قدرت تفکیک مکانی بالا، محدودیتهایی وجود دارد. با توجه به پایین بودن قدرت تفکیک طیفی تصاویر مذکور، طبقه بندي این نوع از تصاویر منجر به نتایج قابل توجهی نمیگردد. بنابراین بایستی از دادههاي کمکی و روشهاي دیگري جهت استخراج اطلاعات از این تصاویر استفاده نمود. با توجه به رفتار منظم چیدمان درجات خاکستري دپوهاي خاکریزي در تصویر نسبت به دیگر عوارض منطقه - شکل - 1، میتوان با استفاده از مشخصههاي بافتی و ویزگیهاي متن تصویر به نحوي محدودهي سایت دپوهاي خاکریزي را از سایر مناطق تفکیک نمود.
