آشکارسازی تغییرات ساختوساز مناطق مسکونی با استفاده از محصولات فتوگرامتری
نویسندگان
1
2
3 دانشگاه علوم پزشکی گلستان
4
doi
10.48308/gisj.2025.236867.1231چکیده
سابقه و هدف: شناسایی تغییرات یکی از کاربردهای تصاویر و دادههای سنجش از دور و فتوگرامتری، با سابقهای بیش از چهار دهه در حوزههای گوناگون نظامی و غیرنظامی، برای اهداف و عوارض گوناگون است که در مدیریت شهری، مدیریت بحران، پایش منابع طبیعی، تأمین امنیت و حکمرانی دولتها نقش مهمی ایفا میکند. پایش و کنترل تغییرات در محدوده و حریم شهرها، بهویژه در مواجهه با تغییر کاربری غیرمجاز زمین، از ضروریترین نیازهای مدیریت شهری است. روشهای کلاسیک، بهرغم سادگی و دردسترسبودن، بهدلیل محدودیتهای دقت و سرعت و جامعیت، کارآیی لازم را ندارند. در مقابل، اجرای روشهای جدید مبتنیبر یادگیری عمیق، مانند شبکههای عصبی نیز بهدلیل مشکلات آمادهسازی دادههای آموزشی، زمانبر و هزینهبربودن و نیازداشتن به منابع محاسباتی و سختافزاری قدرتمند، با چالشهایی همراه است. این مقاله، با هدف مطرحکردن فرایندی تقریباً سریع، کمهزینه و دارای دقت بالا برای شناسایی و آشکارسازی تغییرات در مناطق مسکونی، انجام شد. مواد و روشها: هدف از طرح فرایند پیشنهادی برطرفکردن محدودیتهای روشهای پیشین، مبتنیبر استفاده از محصولات فتوگرامتری، شامل مدل رقومی سطح (DSM) و تصاویر ارتوفتوموزائیک و اعمال فیلترهای گوناگون روی آنهاست. دادههای ورودی، با دقتهای مسطحاتی و ارتفاعی بهتر از ۳۰ سانتیمتر، تهیه شده و امکان شناسایی ساختمانهایی را که در طول زمان دچار تغییرات شدهاند، فراهم میکنند. فرایند پیشنهادی شامل تولید مدل رقومی اختلاف (DDM) از تفریق مدل رقومی سطح دوزمانه است که این مدل، تغییرات ارتفاعی را در دو جهت مثبت و منفی، نمایش میدهد. سپس با اعمال حدهای آستانة ارتفاع و مساحت، همراه با چند مرحلة فیلترگذاری روی دادة ورودی، اهداف اولیه استخراج میشوند. برای اینکه خطای شناسایی ناشی از وجود عوارضی نظیر سایهها، پوشش گیاهی و خودروها کاهش یابد، تصاویر ارتوفتوموزائیک با استفاده از الگوریتمهای هوشمند، طبقهبندی میشود و به مدل رقومی اختلاف، اعمال میشود. این مرحله تأثیر عوارض مزاحم را کاهش میدهد و به استخراج اهداف نهایی منجر میشود. نتایج و بحث: برای ارزیابی عملکرد فرایند پیشنهادی، دو منطقة مطالعاتی در استان یزد، یک منطقه دارای بافت شهری ساده و دیگری دارای بافت شهری پیچیده، انتخاب شد. دادهها شامل تصاویر ارتوفتوموزائیک، با اندازة پیکسل ۱۰ سانتیمتر، برای هر دو منطقة مطالعاتی میشود. مدلهای رقومی سطح نیز بهترتیب، دارای اندازة پیکسل ۴۰ و ۱۰ سانتیمتر است. شایان ذکر است که فاصلة زمانی تهیة دادهها، برای منطقة مطالعاتی اول، برابر با دو ماه و در منطقة مطالعاتی دوم، سه سال است. نتایج اجرای فرایند پیشنهادی، در منطقة مطالعاتی اول، با دقت کلی بیش از %۹۰ و در منطقة دوم، با دقت کلی بیش از %۸۳ به دست آمد. تعیین مقادیر بهینه برای حدهای آستانة ارتفاع و مساحت و مقادیر فیلترها، بهنحوی که به بالاترین دقت برسند، ازطریق فرایند آزمونوخطا و با تعریف رخدادهای گوناگون و بررسی و شمارش دقیق تعداد اهداف صحیح، اهداف جاافتاده و اهداف اشتباه، انجام شد. تحلیل و ارزیابی فرایند پیشنهادی نشان میدهد که اعمال فیلترهای مناسب، در چهار مرحله، دقت کلی الگوریتم را تا بیش از %۳۰ افزایش داده است. نتیجهگیری: فرایند پیشنهادی بسیار تحت تأثیر منطقة مطالعاتی و مقادیر حد آستانة متناسب با بافت شهری آن قرار دارد. با وجود این محدودیت، روش مطرحشده بهدلیل هزینة کمتر و سرعت بالاتر، در قیاس با دیگر روشها، امکان اجرایی گستردهای در منطقههای مشابه با مناطق مورد مطالعه دارد. همچنین نتایج این مقاله نشان میدهد که این فرایند، بهعلت دقت بالا و نتایج مورد قبول، میتواند بهمنزلة ابزاری کارآمد در حوزة مدیریت شهری و پایش تغییرات مجاز و غیرمجاز، بهرهبرداری شود و در بهبود فرایندهای تصمیمگیری در این زمینه، مؤثر باشد و نیازهای آن به کنترل حریم شهری را بهخوبی برطرف کند. درمورد دیگر مناطقی که بافت متفاوتی با مناطق مطرحشده در این مقاله دارند، مقادیر بهینه باید با روشی مشابه، درمورد مؤلفههای اجرایی و حدهای آستانه، محاسبه شود.
