فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: خصوصیات ساختاری درخت ازنظر زیستی و اقتصادی، اهمیت بسیاری دارد. ازجمله این ویژگی‌ها می‌توان به ارتفاع اشاره کرد که یک مؤلفه مهم برای اندازه‌گیری حجم توده جنگل محسوب می‌شود. اندازه‌گیری ارتفاع درخت، به‌عنوان یکی از پیچیده‌ترین و پرهزینه‌ترین متغیرها در پژوهش‌های بوم‌شناسی و جنگل‌داری، نیازمند دانش تخصصی و تجربه حرفه‌ای است. پهپادها به‌دلیل برخورداری از مزایایی مانند هزینه اندک، سهولت پردازش، قابلیت تکرار و نیز داده‌های به‌روز، نقش بسیار مهمی در جمع‌آوری و تأمین اطلاعات موردنیاز در آماربرداری جنگل دارند. پژوهش پیش‌رو با هدف بررسی توانایی پهپاد فانتوم 4 در اندازه‌گیری ارتفاع درختان سرو نقره‌ای (Hesperocyparis arizonica (Greene) Bartel) بدون نقاط کنترل زمینی و با استفاده از الگوریتم بیشینه محلی (Local Maxima Algorithm) انجام شد.مواد و روش‌ها: این پژوهش در جنگل‌کاری‌های سرو نقره‌ای در شهرستان کرمانشاه انجام شد. از یک پهپاد فانتوم 4 مجهز به سیستم RTK استفاده شد که دوربینی با سنسور یک اینچ 20 مگاپیکسلی CMOS و توان تفکیک مکانی در حد سانتی‌متر (در ارتفاع پرواز 100 متری معادل 7/2 سانتی‌متر است) دارد. یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این پهپاد، تعبیه ماژول RTK بر روی آن است که سبب دریافت موقعیت افقی و عمودی داده‌ها به‌صورت آنی می‌شود. همچنین، این پهپاد به یک گیمبال سه‌محوره مجهز است که لرزش‌های آن هنگام پرواز را به حداقل می‌رساند. ازسوی دیگر، شاتر مکانیکی موجود در آن، نقش مؤثری در کاهش خطای ناشی از لرزش در زمان تصویربرداری دارد. علاوه‌بر ماژول RTK، استفاده از سیستم موقعیت‌یاب GNSS سبب حفظ دقت داده‌های حاصل از این پرنده حتی در محیط‌های بسته مانند مناطق شهری تا حدود زیادی می‌شود. در این پژوهش، از الگوریتم بیشینه محلی برای شناسایی تک‌درختان در یک عرصه با استفاده از مدل ارتفاعی تاج (CHM) استفاده شد. برای جمع‌آوری داده‌های زمینی، 98 اصله درخت پس از بازدید از منطقه مورد مطالعه انتخاب شدند. ارتفاع درخت با استفاده از دستگاه لیزر لایکا S910 اندازه‌گیری شد. از آزمون t جفتی برای کنترل امکان اندازه‌گیری ارتفاع درختان با مدل ارتفاع تاج استفاده شد. برای این منظور، ارتفاع درختان روی زمین و ارتفاع درختان در مدل ارتفاع تاج با اطمینان 95 درصد مقایسه شد. سپس، با استفاده از یک مدل رگرسیون خطی، ارتباط بین ارتفاع اندازه‌گیری‌شده درختان و ارتفاع برآوردشده (با استفاده از الگوریتم بیشینه محلی) بررسی شد.نتایج: مدل رقومی ارتفاع، مدل رقومی سطح، اورتوموزاییک و مدل ارتفاعی تاج به‌دست آمد. باتوجه‌به فاصله به‌نسبت زیاد بین درختان، می‌توان تک‌درختان را به‌طور کامل شناسایی کرد. نتایج نشان داد که با استفاده از الگوریتم بیشینه محلی می‌توان همه درختان مورد مطالعه (98 درخت) را به‌طور کامل شناسایی و مکان آن‌ها را تعیین کرد. کمینه، بیشینه و میانگین ارتفاع درختان در منطقه مورد مطالعه به‌ترتیب 32/1، 84/5 و 78/3 متر بودند، درحالی‌که کمینه، بیشینه و میانگین ارتفاع اندازه‌گیری‌شده توسط پهپاد به‌ترتیب برابر با یک، 65/5 و 7/3 متر به‌دست آمد. براساس نتایج آزمون کولموگروف- سمیرنوف، هر دو مجموعه داده اندازه‌گیری‌شده و برآورد‌شده، توزیع نرمال داشتند. همچنین، نتایج آزمون t جفتی نشان داد که ارتفاع به‌دست‌آمده از روش اندازه‌گیری زمینی به‌طور معنی‌داری بیشتر از ارتفاع استخراج‌شده از مدل ارتفاعی تاج است. براساس تحلیل رگرسیون، مشخص شد که بین ارتفاع اندازه‌گیری‌شده و ارتفاع برآوردشده درختان با استفاده از الگوریتم بیشینه محلی، همبستگی خطی قوی و مثبت وجود دارد (R² = 0.96). به‌علاوه، خطای محاسبه‌شده (RMSE = 0.26) بسیار کم به‌دست آمد.نتیجه‌گیری کلی: براساس نتایج این پژوهش می‌توان گفت که تصاویر پهپادی مورد استفاده و تجزیه‌وتحلیل آن‌ها با الگوریتم بیشینه محلی می‌تواند با صرف زمان و هزینه کمتری، موقعیت دقیق مکانی درختان را شناسایی کند. همچنین، این روش برآورد قابل‌قبولی از ارتفاع درختان در اختیار مدیران جنگل قرار می‌دهد.