بخشی از مقاله
چکیده
این مطالعه بمنظور بکارگیری توأمان باندهای اولیه سنجنده ETM+ ، شاخصهای گیاهی و باندهای حاصل از ادغ ام باندهای چندطیفی با باند پانکروماتیک - فیوﮊن - و درنهایت بررسی قابلیتها و مزایای استفاده از باند پانکروماتیک در تهیه نقشه درصد پوشش گیاهی در مراتع منطقه چمستان استان مازندران به وسعت تقریبی ١٢٠٠٠ هکتار انجام شد. تصاویر منطقه مطالعاتی با استفاده از نقشههای توپوگرافی رقومی ٢٥٠٠٠:١ زمین مرجع شدند. در ضمن کلیه باندها با باند پانکروماتیک انطباق داده شد و اندازه پیکسلهای آنها برابر ١٥×١٥ متر گردید.
عملیات زمینی با استقرار ٤٠٠ پ لات در ٤٠ نقطه به روش تصادفی - سیستماتیک انجام شد. بدین ترتیب که در هر نقطه تعداد ١٠ پلات بر روی مح یط دایرهای به شعاع ٢٠ متر مستقر و درصد پوشش گیاهی هر پلات برآورد گردید. سپس میانگین اعداد درصد پوشش گیاهی ١٠ پلات بعنوان درصد پوشش گیاهی برای هر نقطه در نظر گرفته شد . ادغام باندهای چندطیفی با باند پانکروماتیک - فیوﮊن - ب ه دو روش تبدیل فضای رنگ و پاسخ طیفی انجام شد و باندهای حاصل از ادغام همراه با شاخصهای گیاهی و باندهای اولیه جهت تهیه نقشه درصد پوشش گیاهی بکارگرفته شدند.
بدینترتیب بین دادههای درصد پوشش گیاهی که از منطقه جمعآوری شده بود با ارزشهای پیکسلهای نظیر که از روی تصاویر استخراج شده بود رگرسیون گام به گام اعمال شده و مدل برآورد پوشش در کل منطقه تعیین شد. سپس این مدل بر روی تصاویر اعمال شد که نتیجه آن نقشهای است که بیانگر درصد پوشش گیاهی در کل منطقه است. این نقشه با استفاده از تکنیک گ روه بندی مجدد به طبقات مختلف تقسیم شده و نقشه طبقات پوشش تولید شد. صحت کلی و ضریب کاپا برای این نقشه به ترتیب معادل ٥٣/٧٨ و ٤٣/٧٢ درصد میباشد.
مقدمه
در سالهای اخیر اطلاعات ماهوارهای در مطالعات منابع طبیع ی بویژه در ارزیابی و تهیه نقشههای پوششگیاهی گسترش روزافزونی داشته است. با انجام عملیات زمینی در قسمتی از منطقه مطالعاتی و سپس تعیین رابطه بین اطلاعات زمینی و دادههای ماهوارهای میتوان مدلی را محاسبه نم ود و به کل منطقه تعم یم داد. در راستای استفاده از تصاویر ماهوارهای از تکنیکهای مختلفی جهت بارزسازی بیشتر اطلاعات موجود در این تصاویر استفاده میشود که شاخصهای گیاهی و ادغام دادههای ماهوارهای - فیوﮊن - دو نمونه از آن میباشد:
شاخصهای گیاهی به بیان ساده عبارتست از انجام نوعی عملیات حسابی بین پیکسلهای یک باند با پیکسلهای نظیر در باند یا باندهای طیفی دیگر جهت بارزسازی اطلاعات موجود در تصاویر ماهوارهای. در این زمینه در دنیا شاخصهای مختلفی طراحی شده و محققین مختلف آنرا بکار گرفتهاند. لانگفورد و همکاران - ١٩٩٧ - ، با استفاده از تصاویر سنجنده TM نقشه پوشش زمین را در منطقه کویاکار کلمبیا تهیه کردند - ۲۱ - . آپان - ١٩٩٧ - ، در منطقه میندروی فیلیپین به منظور احیای جنگلهای حاره نقشه پوشش زمین را با دادههای TM تهیه نمود و پوشش تاجی را به سه طبقه کم تراکم، متوسط و متراکم تقسیم نمود - ۹ - .
خواجهالدین - ١٩٩٥ - ، جهت تهیه نقشه درصد پوشش گیاهی منطقه جازموریان با استفاده از اطلاعات ماهوارهای لندست از شاخصهای گیاهی استفاده نمود و به این نتیجه رسید که از بین شاخصها تنها شاخص NDVI با پوشش گیاهی دارای همبستگی است و با استفاده از آن نقشه مورد نظر را با دقت ٦٥ درصد تهیه نمود - ۱۱ - . خوانینزاده - ١٣٧٨ - ، نقشه درصد پوشش گیاهی منطقه نیر یزد را با استفاده از دادههای سنجنده TM تهیه نمود.
در مطالعه او هیچکدام از شاخصهای گیاهی با پوشش گیاهی منطقه رابطه معنیداری نشان ندادند. وی نقشه مورد نظر را با استفاده از باندهای اولیه و دقت کلی معادل ۰۸ درصد تهیه نمود - ۲ - . دادههای سنجنده ETM+ علاوه بر دارا بودن ٧ باند طیفی با توان تفکیک مکانی ٣٠ متر - ٦٠ متر در باند حرارتی - دارای باند پانکروماتیک با توان تفکیک ١٥ متر نیز میباشند که استفاده از این باند همراه با باندهای دیگر میتواند باعث بارزسازی یک سری از اطلاعات بخصوص اطلاعات مکانی باند پانکروماتیک شود.
به منظور وارد سازی اطلاعات مکانی از یک تصویر تک باندی با توان تفکیک مکانی بالا به تصاویر چند طیفی فنون مختلفی ابداع شده است که ترکیب و ادغام دادهها - فیوﮊن - نامیده میشود. منظور از ادغام بکارگیری توأمان دادههای دو سنجنده در یک تجزیه و تحلیل نمیباشد بلکه واردسازی دادههای یک سنجنده به درون دادههای سنجندهای دیگر یا به عبارت دیگر تکمیل دادههای طیفی یک سنجنده با دادههای مکانی سنجندهای دیگر میباشد - ۳ - .
برای ادغام دادهها روشها و الگوریتمهای مختلفی در سراسر دنیا ابداع شده اس ت . از متداولترین روشهایی که در داخل کشور به کار گرفته شده است روش تبدیل فضای رنگ - HIS - است که طی آن کلیه باندهای چندطیفی با باند پانکروماتیک ادغام میشوند و تصاویر حاصله دارای اطلاعات هر دو باند هستند. از دیگر روشهای ادغام روش پاسخ طیفی است که درویش صفت - ١٣٨١ - ، از اولین کسانی است که در داخل کشور از آن برای ادغام دادههای ماهوارهای شهر تهران استفاده کرد. وی در تحقیق خود باند پانکروماتیک س نجنده ETM+ را با سایر باندها به ٦ روش مختلف ادغام نمود و در نهایت گزارش نمود که روشهای پاسخ طیفی و تبدیل فضای رنگ از بهترین روشها میباشند - ۳ - .
ناصری - ١٣٨٢ - ، در تحقیق خود جهت طبقهبندی تیپهای جنگلی و برآورد مشخصهه ای کمی آنها، از باندهای اولیه، شاخصهای گیاهی و باندهای حاصل از فیوﮊن به دو روش پاسخ طیفی و تبدیل فضای رنگ استفاده کرد. وی بیان نمود در حالتیکه از رگرسیون ساده استفاده شد از مجموعه باندهای حاصل از ادغام باندهای ٤ و ١ حاصل از ادغام به روش تبدیل فضای رنگ نقش بیشتری در روابط معنیدار به دست آمده ایفا مینمایند.
با بکارگیری رگرسیون چند متغیره نسبت به رگرسیون ساده طیف وسیعتری از باندهای اصلی و مصنوعی در روابط رگرسیونی مورد استفاده ق رار گرفته اند. در این حالت از باندهای ایجاد شده بوسیله فیو ﮊن باندهای ۱ و ۴ و ۵ و ۷ حاصل از ادغام به روش تبدیل فضای رنگ و باند ۳ حاصل از ادغام به روش پاسخ طیفی در روابط رگرسیونی و مدل برآورد پوشش حضور بیشتری دارند - ۸ - .
مواد و روشها
ابتدا ارز روی نقشههای توپوگرافی ٥٠٠٠٠:١ مرز منطقه مطالعاتی تعیین شد. تصاویر سنجنده ETM+ تاریخ ۷۲تیرماه ۹۷١٣ مربوط به منطقه تهیه گردید و تطابق هندسی با استفاده از نقشههای توپوگرافی رقومی ٢٥٠٠٠:١ انجام شد. در ضمن کلیه باندها با باند پانکروماتیک انطباق داده شد و اندازه پیکسلها برابر ١٥ ×١٥ متر گردید. جهت ادغام باندهای چند طیفی و باند پانکروماتیک - فیوﮊن - از دو روش رایج ادغام داده ها یعنی تبدیل فضای رنگ و پاسخ طیفی استفاده شد.
در روش تبدیل فضای رنگ کلیه باندها با باند پانکروماتیک ادغام شدند اما در روش پاسخ طیفی به اینکه الگوریتم ادغام به گونهایست که باید باندهایی که با باند پانکروماتیک همپوشانی طیفی دارند در فرآیند ادغام وارد شوند تنه ا از باندهای ٢ و ٣ و ٤ به دلیل همپوشانی طیفی آنها با باند پانکروماتیک، استفاده شد - ۳ - . همچنین شاخصهای مختلف گیاهی مطابق جدول -۱- با استفاده از باندهای اولیه ساخته شدند.
عملیات زمینی با استقرار ٤٠٠ پلات در ٤٠ نقطه به روش تصادفی - سیستماتیک انجام شد. بدین ترتیب که در هر نقطه تعداد ١٠ پلات بر روی محیط دایرهای به شعاع ٢٠ متر مستقر و درصد پوشش گیاهی هر پلات برآورد گردید. سپس میانگین اعداد درصد پوشش گیاهی ١٠ پلات بعنوان درصد پوشش گیاهی برای هر نقطه در نظر گرفته شد.
در مرحله بعد میانگین عدد رقومی - - DN مربوط ب ه ٩ پیکسل برای هر نقطه نمون هبرداری از روی ش اخصهای گیاهی، باندهایاولیه و باندهای حاصل از فیوﮊن در نرم افزار IDRISI استخراج گردید و این اعداد وارد نرم افزار SPSS گردید. سپس آنالیز همبستگی و رگرسیون گام به گام بین دادهه ای درصد پوشش گیاهی و اعداد استخراج شده از دادههای ماهوارهای انجام و مدل برآورد پوشش تعیین شد - اعداد درصد پوشش بعنوان متغیر وابسته Y و اعداد استخراج شده از داده های ماهواره ای به عنوان متغیر مستقل X وارد مدل گردیدند - . آنگاه این معادله بر روی تصاویر مورد نظر در نرم افزار IDRISI اعمال گردید. بدیهی است خروجی حاصل از آن نقشه ای است که بیانگر درصد پوش ش گیاهی در نقاط مختلف می باشد.
