آشکارسازی تغییرات جنگل بلوط با استفاده از طبقه بندی شیءگرای تصاویر چند زمانه لندست (مطالعۀ موردی: جنگل‌های شمال استان ایلام)

محورهای موضوعی : توسعه سیستم های مکانی

هاشم رستم زاده ¹ , صدراله دارابی ² , هژار شهابی ³

1 - استادیار دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی، دانشگاه تبریز
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش از دور و GIS، دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی، دانشگاه تبریز
3 - دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش از دور و GIS، دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی، دانشگاه تبریز

تاریخ دریافت : 1395/08/29 تاریخ پذیرش : 1396/02/11 تاریخ انتشار : 1396/06/01

کلید واژه: تشخیص تغییرات, کاربری اراضی, جنگل‌زدایی, طبقه‌بندی شیءگرا, ایلام,

چکیده مقاله :

بلوط گونه جنگلی غالب در کوه‌های زاگرس است که در استان‌های غربی به‌صورت جنگل نیمه متراکم مشاهده می‌شود. خشک‌سالی‌های متعدد و متوالی، گسترش محدوده شهرها و روستاها، تغییر کاربری جنگل به زمین زراعی، ازجمله مهم‌ترین عوامل تخریب جنگل‌های ایلام محسوب می‌شوند. هدف از این تحقیق، تعیین تغییرات کاربری جنگل به سایر کاربری‌ها با استفاده از تصاویر چند زمانه سنجنده‌ TM (اردیبهشت 1365) و OLI (اردیبهشت 1394) است. در طبقه‌بندی شیءگرا (Object base)، قطعه‌بندی داده‌های تصاویر به‌صورت پدیده‌های اولیه، با پارامترهای مقیاس و فشردگی مناسب برای هر تصویر، انجام شد. طبقه‌بندی پدیده‌های ایجادشده با روش نزدیک‌ترین همسایه و توابع فازی انجام گرفت. با تعیین نمونه‌های آموزشی و استفاده از شاخص گیاهی تفاضلی نرمال‌شده (NDVI)، کلاس‌های کاربری اراضی تهیه گردید. صحت طبقه‌بندی برای تصویر TM، 88% و برای تصویر OLI، 94% و ضـریب کاپـا تصویر TM و OLI بـه ترتیب 84% و 91%محاسبه گردید. به روش مقایسه پس از طبقه‌بندی، ماتریس تغییرات کاربری هم به تفکیک دهستان و هم به صورت تغییرات کاربری جنگل به سایر کاربری ها تشکیل گردید. نتایج مطالعه نشان داد که تمام دهستان‌ها با پدیده جنگل‌زدایی مواجه بوده و تغییر گسترده کاربری جنگل (42%) در کل منطقه، اتفاق افتاده است.

چکیده انگلیسی:

Oak is the dominant forest species in the Zagros mountains, it is seen as a semi dense forest in western provinces. Multiple droughts, development of cities and villages, land use change from forest to farmland, are  the main causes of forest destruction in Ilam. The purpose of this research is to determine the change detection of forest land to other land uses, using multi temporal TM sensor images (April 1986) and OLI (April 2015). In object-based classification, the data segmentation  as initial phenomena, with appropriate scale and compression parameters for each image, was performed. Two classifying phenomena,  nearest neighbor method and fuzzy functions were used. Land use classes were prepared by specifying training points and using the normalized difference vegetation index (NDVI). The Overall accuracy of the TM image was 88% and OLI image 94%, and the kappa coefficient for the TM and OLI image was calculated 84% and 91%, respectively. By post classification comparison method, the change matrix  for each districts and changes forest to other uses was formed. The results showed that all districts faced with the phenomenon of deforestation and forest wide change (-42%) have been made.

منابع و مأخذ:

1. احمدی، م. و م. نارنگی­فرد. 1394. برآورد کیفیت و آشکارسازی تغییرات پهنه­های جنگلی با استفاده از تصاویر ماهواره­ای (مطالعة موردی: شهرستان رستم، فارس). سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 6(3): 87-100.

2. آرخی، ص. 1394. آشکارسازی تغییرات پوشش/کاربری اراضی با پردازش شیءگرای تصاویر ماهواره­ای با استفاده از نرم­افزار Idrisi selvi (مطالعه موردی: منطقه آبدانان). اطلاعات جغرافیایی، 24(95): 51-62.

3. پرما، ر.، ش. شتایی جویباری، ی. خداکرمی و ه. حبشی. 1388. ارزیابی داده‌های ماهواره‌ای ETM⁺ و LISS III برای تهیه نقشه تیپ در جنگل‌های زاگرس (مطالعه موردی: جنگل‌های قلاجه استان کرمانشاه). تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 17(4): 596-606.

4. حاج­احمدی، س.، م. مختارزاده، ع. محمدزاده و م. ج. ولدان­زوج. 1393. تهیه نقشه تغییرات در مناطق شهری به کمک تصاویر ماهواره‌ای با تأکید بر استفاده حداکثری از نقشه‌های قدیمی موجود. نشریه علمی ترویجی مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، 6(1): 31-40.

5. حدادی، ع.، م. ر. صاحبی، م. مختارزاده و ه. فتاحی. 1388. ارائه روشی ترکیبی از شبکه‌های عصبی نظارت‌شده و نظارت‌نشده در طبقه‌بندی تصاویر سنجش از دور. سنجش از دور و GIS ایران. 1(3): 33-50.

6. حسن‌زاد ناورودی، ا.، ن. سیدی و ح. ر. سیف‌اللهیان. 1388. بررسی تغییرات مشخصه‌های کمی و کیفی توده‌های جنگلی بعد از یک دوره جنگلداری (مطالعه موردی: سری جنبه‌سرا-گیلان). مجله جنگل ایران (انجمن جنگلبانی ایران)، 1(4): 301-311.

7. حیدریان، پ.، ک. رنگزن، س. ملکی و ا. تقی­زاده. 1392. پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش مقایسه پس از طبقه‌بندی تصاویر ماهواره لندست (مطالعه موردی: اراضی شهر تهران). سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 4(4): 1-10.

8. رسولی، ع. ا. 1387. مبانی سنجش از دور کاربردی با تأکید بر پردازش تصاویر ماهواره‌ای. انتشارات دانشگاه تبریز. 703 صفحه.

9. شریفی، ل.، ع. ا. رسولی، م. ا. حجازی و ه. رستم‌زاده. 1392. آشکارسازی تغییرات کاربری/پوشش اراضی با پردازش شیءگرای تصاویر ماهواره‌ای (مطالعه موردی: شهرستان تبریز). نشریه جغرافیا و برنامه‌ریزی، 17(44): 203-214.

10. عبدالهی، ه. و ش. شتایی جویباری. 1391. ارزیابی مقایسه­ای قابلیت داده­های LISS-III و LISS-IV ماهواره IRS-P6 در تهیه نقشه تراکم تاج پوشش جنگل­های زاگرس (مطالعه موردی: جنگل­های شهرستان جوانرود). علوم و فناوری چوب و جنگل، 19(1): 43-60.

11. علوی­پناه، س. ک.، ح. ر. متین­فر و ع. رفیعی امام. 1387. کاربرد فن‌آوری‌های اطلاعات در علوم زمین (خاک‌شناسی رقومی). انتشارات دانشگاه تهران. 451 صفحه.

12. علوی­پناه، ک. 1۳۸۵. کاربرد سنجش از دور در علوم زمین. انتشارات دانشگاه تهران. 472 صفحه.

13. فاطمی، ب. و ی. رضایی. 1393. مبانی سنجش از دور. انتشارات آزاده، 288 صفحه.

14. فیضی­زاده، ب.، خ. دیده‌بان و خ. غلام‌نیا. 1395. برآورد دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8 و الگوریتم پنجره مجزا (مطالعه موردی: حوضه آبریز مهاباد). اطلاعات جغرافیایی، 25(98): 171-181.

15. قنبری، ف. و ش. شتایی جویباری. 1389. بررسی روند تغییرات سطح جنگل با استفاده از عکس­های هوایی و تصاویر ASTER (مطالعه موردی: جنگل­های حاشیه­ای جنوب و جنوب غربی شهر گرگان). علوم و فناوری چوب و جنگل، 17(4): 1-18.

16. گیویی اشرف، ز. و ع.سرکارگر اردکانی. 1390. پایش کاربری اراضی با استفاده از سنجش از دور به منظور ارزیابی بیابان‌زایی (مطالعه موردی: دشت مروست، استان یزد). همایش ملی ژئوماتیک، تهران - سازمان نقشه­برداری کشور، 25 الی 29 اردیبهشت ماه.

17. محمدی، ف.، ن. شعبانیان، م. پورهاشمی و پ. فاتحی. 1389. تهیه نقشه خطر آتش­سوزی جنگل با استفاده از GIS و AHP در بخشی از جنگل­های پاوه. تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 18(4): 569-586.

18. محمدیاری، ف.، ح. ر. پورخباز، م. توکلی و ح. اقدر. 1393. تهیه نقشه پوشش گیاهی و پایش تغییرات آن با استفاده از تکنیک­های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: شهرستان بهبهان). اطلاعات جغرافیایی، 23(92): 23-34.

19. مهدوی، ع. و س. ر. فلاح شمسی. 1391. هیه نقشه تغییرات سطح جنگل با استفاده از عکس­های هوایی و تصاویر LISS-III ماهواره IRS (مطالعه موردی: شهرستان ایلام). علوم و فناوری چوب و جنگل، 19(1): 77-91.

20. نگهبانی، س. 1385. الگوریتم‌های آشکارسازی در تصاویر فرا طیفی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد سنجش از دور. دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی. 110 صفحه.

21. یوسفی، ص.، س. میرزایی و ح. زینی­وند. 1392. بررسی روند تغییرات جنگل‌های زاگرس با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: مریوان). سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 4(2): 15-23.

 

22. Becker F, Li ZL. 1995. Surface temperature and emissivity at various scales: Definition, measurement and related problems. Remote Sensing Reviews, 12(3-4): 225-253.

23. Boyd D, Foody G, Ripple W. 2002. Evaluation of approaches for forest cover estimation in the Pacific Northwest, USA, using remote sensing. Applied Geography, 22(4): 375-392.

24. Chen G, Hay GJ, Carvalho LM, Wulder MA. 2012. Object-based change detection. International Journal of Remote Sensing, 33(14): 4434-4457.

25. Darvishzadeh R, Skidmore A, Atzberger C, van Wieren S. 2008. Estimation of vegetation LAI from hyperspectral reflectance data: Effects of soil type and plant architecture. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 10(3): 358-373.

26. Dewan AM, Yamaguchi Y. 2009. Land use and land cover change in Greater Dhaka, Bangladesh: Using remote sensing to promote sustainable urbanization. Applied Geography, 29(3): 390-401

27. Du Y, Teillet PM, Cihlar J. 2002. Radiometric normalization of multitemporal high-resolution satellite images with quality control for land cover change detection. Remote sensing of Environment, 82(1): 123-134.

28. Gallant JC, Wilson JP. 2000. Terrain Analysis: Principles and Applications. John Willey & Sons. 520 pp.

29. Griffiths P, Kuemmerle T, Baumann M, Radeloff VC, Abrudan IV, Lieskovsky J, Munteanu C, Ostapowicz K, Hostert P. 2014. Forest disturbances, forest recovery, and changes in forest types across the Carpathian ecoregion from 1985 to 2010 based on Landsat image composites. Remote Sensing of Environment, 151: 72-88.

30. Hadjimitsis DG, Papadavid G, Agapiou A, Themistocleous K, Hadjimitsis M, Retalis A, Michaelides S, Chrysoulakis N, Toulios L, Clayton C. 2010. Atmospheric correction for satellite remotely sensed data intended for agricultural applications: impact on vegetation indices. Natural Hazards and Earth System Sciences, 10(1): 89-95.

31. Hao M, Shi W, Deng K, Zhang H, He P. 2016. An object-based change detection approach using uncertainty analysis for VHR images. Journal of Sensors, 2016(1): 1-17.

32. Hartter J, Lucas C, Gaughan AE, Aranda LL. 2008. Detecting tropical dry forest succession in a shifting cultivation mosaic of the Yucatán Peninsula, Mexico. Applied Geography, 28(2): 134-149.

33. Herold M, Scepan J, Clarke KC. 2002. The use of remote sensing and landscape metrics to describe structures and changes in urban land uses. Environment and Planning A, 34(8): 1443-1458.

34. Morawitz DF, Blewett TM, Cohen A, Alberti M. 2006. Using NDVI to assess vegetative land cover change in central Puget Sound. Environmental Monitoring and Assessment, 114(1-3): 85-106.

35. Oñate-Valdivieso F, Sendra JB. 2010. Application of GIS and remote sensing techniques in generation of land use scenarios for hydrological modeling. Journal of Hydrology, 395(3): 256-263.

36. Richards JA. 2013. Remote Sensing Digital Image Analysis: An Introduction. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 494 pp.

37. Ridd MK, Liu J. 1998. A comparison of four algorithms for change detection in an urban environment. Remote Sensing of Environment, 63(2): 95-100.

38. Tyagi P, Bhosle U. 2011. Atmospheric correction of remotely sensed images in spatial and transform domain. International Journal of Image Processing, 5(5): 564-579.

39. Yeh AG-O, Xia L. 2001. Measurement and monitoring of urban sprawl in a rapidly growing region using entropy. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 67(1): 83-90.