فهرست مقالات شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی (NDVI)

• دسترسی آزاد مقاله
  • صفحه چکیده
  • متن کامل
  
  1 - طبقه بندی پوشش گیاهی بر اساس شاخص تالابی با استفاده از طبقه ‌بندی شئ‌گرا تصاویر ماهواره ‌ای (مطالعه موردی: تالاب انزلی)
  مریم حقیقی خمامی محمد جواد تجدد مکرم روانبخش فریبرز جمالزاد فلاح
  10.30495/girs.2021.679321
  پیشینه و هدف در طول سالیان اخیر تحقیقات زیادی در تالاب انزلی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین تالاب ‌های عضو کنوانسیون رامسر انجام‌ گرفته است. که با توجه به ماهیت و موقعیت جغرافیایی تالاب از هزینه بالایی برخوردار بوده است. نیاز به شناسایی، طبقه ‌بندی، آشکارسازی، پیش ‌بینی و پیش چکیده کامل

  پیشینه و هدف در طول سالیان اخیر تحقیقات زیادی در تالاب انزلی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین تالاب ‌های عضو کنوانسیون رامسر انجام‌ گرفته است. که با توجه به ماهیت و موقعیت جغرافیایی تالاب از هزینه بالایی برخوردار بوده است. نیاز به شناسایی، طبقه ‌بندی، آشکارسازی، پیش ‌بینی و پیشرفت تکنولوژی این امکان را داده تا با هزینه‌ ای به‌مراتب کمتر بتوانیم با داده‌ های سنجش‌ از دور و با استفاده از قابلیت ‌هایی چون سهل ‌الوصول بودن، دقت بالا، پوشش وسیع و قابل تکراری بودن ازنظر زمانی و مکانی و استخراج اطلاعات در زمان نسبتاً کم، محیط‌ های طبیعی را با دقت و سرعت بیشتری بررسی کنیم زیرا یکی از مهم ‌ترین مشکلاتی که در مسئله بررسی تغییرات پوشش گیاهی وجود دارد عدم وجود اطلاعات مکان‌دار دقیق منطقه در طول زمان است. تصاویر ماهواره ‌ای و فناوری سنجش ‌از دور این امکان را فراهم می ‌کند تا با اتکا به اطلاعات تولیدی از آن به برنامه بهتری جهت مدیریت محیط‌زیست دست‌ یافت. در اﻳﻦ مطالعه طبقه ‌بندی پوشش گیاهی تالاب انزلی با استفاده از تکنیک طبقه ‌بندی ﺷﺊﮔﺮا تصویر ماهواره‌ ﻟﻨﺪﺳﺖ با نمونه ‌برداری زمینی و بر پایه شاخص تالابی گیاهان و همچنین میزان ترکم پوشش گیاهی با تهیه نقشه شاخص پوشش گیاهی (NDVI) مورد بررسی و تجزیه ‌و تحلیل ﻗﺮار ﮔﺮفت. از نقشه‌ های طبقه ‌بندی پوشش گیاهی تالاب می‌ توان در تشخیص میزان و نوع پوشش و برنامه‌ ریزی جهت حفظ و احیا تالاب بهره جست.مواد و روش هادر این مطالعه که تهیه نقشه طبقه‌ بندی پوشش گیاهی بر اساس شاخص تالابی به‌عنوان یکی از معیارهای موردنیاز مرزبندی اکولوژیکی تالاب، مدنظر است. ابتدا محدوده های کلی پوشش گیاهی تالاب در ساحل و پیرامون آن شناسایی شد. سپس داده های پوشش گیاهی گونه‌ های آبزی تالاب از مناطق مختلف آبی تالابی در پلات‌ های 0.25 مترمربعی و در محدوده حاشیه خشکی از گونه ‌های خشکی ‌زی حاشیه تالاب به کمک پلات های 1 متر مربعی برداشت شد. در مجموع 42 پلات طی بهار و تابستان 1398 برداشت شد. پس از تهیه تصاویر موردنیاز، آماده ‌سازی آن‌ ها شامل تصحیحات هندسی، اتمسفری، رادیومتریکی و بارزسازی تصویر با استفاده از نرم‌افزارENVI انجام شد. تصویر ماهواره لندست (Landsat) 8 تیرماه 98 با قدرت تفکیک مکانی 30 متر جهت طبقه ‌بندی پوشش گیاهی و تهیه نقشه شاخص پوشش گیاهی (NDVI) و تصویر ماهواره سنتینل-2 (Sentinel-2) تیرماه 98 به دلیل قدرت تفکیک زمینی 10 متر جهت تلفیق با داده لندست 8 به ‌عنوان داده کمکی در طبقه ‌بندی تصویر مورد استفاده قرار گرفت. ادغام این دو تصویر با حفظ مقادیر طیفی تصویر چند طیفی باعث بهبود قدرت تفکیک مکانی تصویر حاصله می‌گردد. عملیات طبقه ‌بندی شی‌ء گرا به ‌منظور تفکیک و طبقه ‌بندی بهتر تصویر لندست 8 تلفیق ‌شده با استفاده از نقاط تعلیمی حاصل از نمونه ‌برداری زمینی انجام شد. ارزیابی صحت طبقه‌ بندی با استفاده از نمونه های آزمایشی به ‌عنوان نقاط واقعیت کنترل زمینی، برای هر کلاس به‌صورت تصادفی انجام و ماتریس خطای طبقه ‌بندی استخراج گردید.نتایج و بحث ابتدا گیاهان غالب و نماینده وضعیت تالابی آن ‌ها به کمک نمونه گیری در منطقه شناسایی شدند. با محاسبه درصد نسبی پوشش گیاهان غالب در محل نمونه گیری و با توجه به فهرست گونه های گیاهی شناسایی شده و شناسایی شاخص تالابی آن‌ها، گروه های گیاهی تالابی و غیر تالابی تفکیک گردیدند. در مجموع از طبقه ‌بندی گونه ‌های پلات ‌ها (42 قطعه‌ نمونه) تعداد 180 گونه گیاهی در 124 جنس و 48 تیره شناسایی شد. همچنین چهار گروه گیاهان اجباری تالاب (OBL)، گیاهان اختیاری و اجباری تالاب (OBL & FACW)، گیاهان اختیاری خشکی و اختیاری تالاب (FACU & FACW) و گیاهان اختیاری تالاب (FACW) تفکیک گردیدند. تهیه نقشه طبقه ‌بندی پوشش گیاهی از طریق تلفیق نمونه ‌برداری زمینی و طبقه ‌بندی شی‌ء‌ گرا تصویر سنجنده OLI ماهواره لندست سال 98 تلفیق‌ شده است. صحت نقشه‌ های طبقه ‌بندی‌ شده بر اساس مقادیر آمار کاپا و صحت کلی مورد ارزیابی قرار گرفت. میزان دقت کلی 88.62 درصد و میزان ضریب کاپا برابر با 84 درصد به دست آمد. بر اساس نتایج خروجی طبقه ‌بندی تصویر گروه گیاهان اجباری تالاب در حاشیه پهنه ‌های آبی تالاب (حاشیه تالاب غرب و سرخانکل)، گروه گیاهان اختیاری تالاب بیشتر در حاشیه خشکی تالاب و به‌طور عمده در جنوب غربی تالاب (تالاب سیاه کشیم) و پناهگاه حیات ‌وحش چوکام در بخش شرقی تالاب، گروه گیاهان اختیاری و اجباری تالاب با پراکنش کمتر به ‌طور یکنواخت در کل گروه گیاهان اختیاری خشکی و اختیاری تالاب در بخش کوچکی از محدوده و محدوده تالاب در منطقه چوکام، شمال و شمال غرب تالاب مشاهده گردید. بررسی درصد تراکم پوشش گیاهی در سطح تالاب با شاخص NDVI، توزیع پوشش متراکم گیاهی در نواحی مختلف تالاب و محدود شدن سطح آب بستر تالاب را نشان می‌دهد.نتیجه گیری نتایج بررسی تصاویر ماهواره‌ ای و طبقه‌ بندی آن ‌ها با توجه به نمونه‌ های زمینی نشان می‌ دهد که گسترش و پراکندگی گیاهان اجباری تالاب (OBL) محدود به پهنه‌های آبی تالاب است، به ‌طوری‌ که بیشترین پراکنش این گیاهان مربوط به پهنه آبی تالاب غرب و سرخانکل می ‌شود. گسترش گونه‌ های اختیاری تالاب (FACW) در پهنه ‌های خشکی تالاب است که نشان از خشک شدن بیشتر مناطق تالاب در قسمت سیاه کشیم (جنوب غربی) و چوکام (شرق) است. طبقه ‌بندی تصاویر ماهواره ‌ای و درصد حضور هر یک از گروه ها در آن نشان داد که گروه اراضی کشاورزی (با سطح حضور 23.9 درصد) و گروه گونه ‌های اختیاری تالاب (FACW) (با سطح حضور 23.6 درصد و غالباٌ گونه ‌های نی، توسکا، بید) بالاترین درصد گروه های طبقه ‌بندی پوشش محدوده تالاب انزلی را به خود اختصاص داده‌اند. این امر ضمن بیان حضور بیشتر گونه های اختیاری تالاب در مقایسه با گونه های اجباری تالاب (OBL) (با سطح حضور 10.1 درصد) و سطح اشغال اراضی زراعی، به ‌روشنی خشک شدن تالاب را نشان می دهد. درصد پوشش گیاهی در سطح تالاب نیز با شاخص پوشش گیاهی (NDVI) بررسی گردید که بیشترین آن متعلق به پوشش گیاهی متراکم است. با توجه به اینکه تصویر ماهواره ‌ای مربوط به فصل تابستان است، نشانگر توزیع پوشش گیاهی در نواحی مختلف تالاب و سطح آب بستر تالاب است که نشان از کاهش میزان سطوح آبی تالاب دارد. بررسی پوشش ‌های گیاهی و تغییرات اکولوژیک آن‌ ها به‌صورت دوره ‌ای، اطلاعات مفیدی از تغییرات منابع آبی و اکولوژیک تالاب جهت برنامه ‌ریزی در حفظ و نگهداری آن به ‌عنوان یک اکوسیستم مهم در منطقه در اختیار مدیریان و برنامه ریزان قرار می ‌دهد. پرونده مقاله
• دسترسی آزاد مقاله
  • صفحه چکیده
  • متن کامل
  
  2 - تاثیر تغییر کاربری/پوشش زمین بر دمای سطح زمین در منطقه ساحلی بوشهر
  فاضل امیری طیبه طباطبایی
  10.30495/girs.2022.692349
  پیشینه و هدف افزایش تغییر کاربری و پوشش زمین در اثر توسعه شهرنشینی باعث افزایش دمای شهرها در مقیاس محلی می شود و تا حد زیادی موجب افزایش استرس اکولوژیکی می شود. در حال حاضر، بسیاری از مناطق شهری با تبدیل گسترده کاربری اراضی و ایجاد مناطق گرمایی جدید مواجهه هستند. تکنیک چکیده کامل

  پیشینه و هدف افزایش تغییر کاربری و پوشش زمین در اثر توسعه شهرنشینی باعث افزایش دمای شهرها در مقیاس محلی می شود و تا حد زیادی موجب افزایش استرس اکولوژیکی می شود. در حال حاضر، بسیاری از مناطق شهری با تبدیل گسترده کاربری اراضی و ایجاد مناطق گرمایی جدید مواجهه هستند. تکنیک های سنجش از دور به طور قابل توجهی در تشخیص تغییر کاربری/پوشش زمین (LULC) و پیامدهای آن موثر هستند. سنجنده های مختلف ماهواره ای قادر به شناسایی این مناطق تغییر با استفاده از باندهای مرئی و مادون قرمز نزدیک (VNIR) و امواج مادون قرمز کوتاه (SWIR) هستند. علاوه بر الگوریتم‌های طبقه‌بندی مرسوم کاربری/پوشش اراضی، برخی از شاخص‌های طیفی در تشخیص ویژگی‌های اراضی استفاده می‌شوند. شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی (NDVI) را می توان به عنوان کاربردی ترین شاخص طیفی در این سناریو در نظر گرفت. شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی یک فاکتور مهم در فرآیندهای بررسی در پایش دمای سطح زمین (LST) است و در هر مطالعۀ مرتبط با LST استفاده می شود. NDVI به طور مستقیم در تعیین گسیل مندی سطح زمین استفاده می شود و بنابراین یک عامل مهم برای تخمین LST است. همچنین طبقات کاربری/پوشش اراضی LULC با محدودیت‌های آستانه بهینه در محیط‌های فیزیکی مختلف تعیین می شود. به عنوان یک شاخص پوشش گیاهی، NDVI تا حد زیادی به تغییرات زمانی و مکانی بستگی دارد. از این رو، LST نیز با تغییرات زمانی و مکانی، تغییر می نماید. بنابراین، ارزیابی زمانی و مکانی LST و NDVI یک فاکتور مهم در تهیۀ نقشه و پایش دمای سطح زمین، به ویژه در محیط های شهری است. در این تحقیق LST و NDVI را در مردادماه در اراضی ساحلی بوشهر با استفاده از تصویر ماهواره‌ای لندست برای سال‌های 1990، 2005 و 2020 بررسی می شود. نقشه LULC با مقادیر آستانه مناسب NDVI به دست آمد. از اهداف این مطالعه؛ 1) تجزیه و تحلیل تغییرات زمانی الگوی توزیع مکانی LST در منطقه مورد مطالعه، 2) تعیین تغییرات مکانی-زمانی رابطه LST-NDVI برای کل اراضی مورد مطالعه، و 3) بررسی تغییرات مکانی-زمانی رابطۀ LST-NDVI در انواع مختلف کاربری/ پوشش اراضی.مواد و روش ها منطقه مطالعه اراضی شهر بوشهر که در ساحل شمالی خلیج فارس، با ابعاد 20 در 8 کیلومتر با مساحت 1011.5 کیلومترمربع و با متوسط حداقل دما 18.1 درجه سانتی گراد و متوسط حداکثر دمای 33 درجه سانتی گراد، میزان رطوبت نسبی بین 58-75 در صد و متوسط بارندگی سالیانه 272 میلی متر است. داده‌های مورد استفاده در این تحقیق شامل؛ داده سنجنده لندست 8 (OLI) و سنجنده مادون قرمز حرارتی (TIRS) در سال 2020؛ داده ETM+ سال 2005، و داده TM در سال 1990 که از مرکز داده های سازمان زمین شناسی ایالات متحده (https://earth explo rer.usgs.gov) (USGS) دانلود شده است. سنجنده لندست 8 TIRS دارای دو باند TIR (باندهای 10 و 11) است که در آنها باند 11 دارای عدم قطعیت در کالیبراسیون است. بنابراین، تنها باند 10TIR (رزولوشن 100 متر) برای مطالعه حاضر توصیه شده است. باند 10TIR به اندازه پیکسل 30×30 متر با روش کانولوشن مکعبی توسط USGS تبدیل گردید. داده های Landsat 5 TM تنها دارای یک باند مادون قرمز حرارتی TIR (باند 6) با وضوح 120 متر است که همچنین توسط USGS به اندازه پیکسل 30×30 متر با روش کانولوشن مکعبی تبدیل گردید. برای داده لندست TM و +ETM وضوح مکانی 30 متر باندهای مرئی به مادون قرمز نزدیک (VNIR) استفاده شد. روش طبقه بندی حداکثر احتمال برای تعیین صحت نقشه طبقه بندی کاربری/پوشش اراضی LULC بدست آمده از شاخص آستانه NDVI استفاده شد. در این مطالعه جهت استخراج دمای سطح زمین از الگوریتم تک پنجره ای برای بازیابی LST از سنجنده های ماهواره لندست چند زمانی استفاده شد. شاخص تفاوت پوشش گیاهی (NDVI) برای استخراج انواع مختلف کاربری/پوشش اراضی با استفاده از مقادیر آستانه استفاده شد. این مقادیر آستانه با توجه به تفاوت در محیط فیزیکی متفاوت است. محدودیت‌های آستانه NDVI بر روی تصاویر اعمال شد تا انواع مختلف مختلف کاربری/پوشش اراضی استخراج شود.نتایج و بحث مقادیر دقت کلی طبقه‌بندی LULC در سال‌های 1990، 2005 و 2020 به ترتیب 73.6%، 83.9% و 84.6% است. ضرایب کاپا برای طبقات LULC به ترتیب 0.77، 0.80 و 0.84 برای سال های 1990، 2005 و 2020 بود. در مطالعه حاضر میانگین دقت کلی و میانگین ضریب کاپا به ترتیب 80.7 درصد و 0.80 بود. بنابراین، طبقه بندی نقشه طبقه بندی کاربری/پوشش اراضی بر اساس روش آستانه NDVI قابل قبول می باشد. نتایج این تحقیق، افزایش تدریجی (1.4 درجه سانتی گراد در طول سال های 1990-2005 و 2 درجه سانتی گراد در طول 2005-2020) LST در کل دوره مطالعه را نشان داد. میانگین مقدار LST در سه سال مطالعه کمترین (30.86 درجه سانتی گراد) در پوشش گیاهی و بالاترین (49.07 درجه سانتی گراد) در زمین های بایر و مناطق ساخته شده/مسکونی بود. توزیع مکانی NDVI و LST نشان دهنده یک رابطۀ معکوس است. بهترین (97/0-) و کمترین همبستگی (0.80-)، در حالی که همبستگی متوسط (0.89-) مشاهده شد. همبستگی LST-NDVI بر روی سطح پوشش گیاهی منفی قوی (0.80-) بود. LST تا حد زیادی توسط ویژگی های کاربری اراضی کنترل می شود.نتیجه گیری مطالعه حاضر به تحلیل رابطه مکانی و زمانی LST و NDVI در اراضی ساحلی بوشهر با استفاده از 3 مجموعه داده لندست برای سال‌های 1990، 2005 و 2020 پرداخت. الگوریتم تک پنجره ای در استخراج LST استفاده شد. به طور کلی، نتایج نشان داد که LST در سال های مطالعه با NDVI رابطه معکوس دارد. وجود پوشش گیاهی از عوامل اصلی منفی بودن زیاد این همبستگی است. رابطه LST-NDVI برای انواع کاربری/پوشش اراضی LULC متفاوت است. در مناطقی با پوشش گیاهی یک رابطۀ رگرسیون منفی قوی (0.80-) بین LST و NDVI برقرار است، میانگین LST منطقه مورد مطالعه 3.4 درجه سانتی گراد طی سال های 1990-2020 افزایش یافت. تبدیل سایر کاربری اراضی به مناطق ساخته شده و اراضی بایر تأثیر زیادی بر میانگین LST در مناطق شهری دارد. روند تغییرات LST در هر دو منطقه ساخته شده تغییر یافته و بدون تغییر و اراضی بایر افزایشی بود. این مطالعه می تواند به عنوان مرجعی برای کاربری اراضی و برنامه ریزی زیست محیطی در اراضی ساحلی مورد استفاده قرار گیرد. پرونده مقاله