ترکیب روش ‏های ادغام تصاویر چندزمانه و طبقه بندی جهت پایش تغییرات دریاچه مهارلو در بازه زمانی پنج ساله (2018 - 2013)

نویسندگان

1 مرکز مطالعات سنجش از دور و GIS، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 مرکز مطالعات سنجش از دور و GIS، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

doi
10.29252/envs.18.1.203
چکیده

سابقه وهدف: در بسیاری از تحقیق ­ها برای پایش تغییرات سطح آب ابتدا تصاویر چندزمانه به ­طور مجزا تحلیل می­ شوند و پس از استخراج محدوده آب، این محدوده­ ها با یکدیگر مقایسه شده و میزان تغییرات مشخص می‏ گردد. با وجود این، به ­روش­هایی نیاز است که افزون بر دقت زیاد، شناسایی تغییرات را نیز تسهیل کنند. بنابراین، برای نیل به این هدف، در این تحقیق از روش­ه ای ادغام تصاویر چند زمانه و طبقه­ بندی جهت استخراج تغییرات دریاچه مهارلو بین سال­ های 2013 تا 2018 استفاده می‏ شود. مواد و روش ­ها: پس از انجام پیش ‏پردازش ‏های لازم، از دو روش گرام – اشمیت و تبدیل مولفه ­های اصلی برای ادغام تصاویر استفاده شد و با اعمال روش ­های طبقه‌بندی بر روی تصاویر ادغام شده، مناطق تغییریافته و بدون ‏تغییر استخراج شدند. از روش ­های ماشین بردار پشتیبان (SVM)2 و حداکثر احتمال (ML)3 برای طبقه بندی تصاویر ادغام شده استفاده گردید. در مرحله بعد، ترکیب این روش‏ ها با یکدیگر مقایسه شده و بهترین ترکیب دوتایی استخراج گردیده است. در نهایت، روش انتخاب شده در این تحقیق با روش ‏های مرسوم پایش تغییرات مقایسه شد. نتایج و بحث: پس از مقایسه نتایج مشخص شد که دریاچه مهارلو از سال 2013 تا 2018 بر اساس روش گرام اشمیت - ماشین بردار پشتیبان حدود 163.3 کیلومتر عقب نشینی داشته است. بمنظور ارزیابی صحت نتایج، از صحت کلی و سنجه کاپا استفاده شد. با توجه به نتایج به ­دست آمده، روش گرام اشمیت - ماشین بردار پشتیبان دارای صحت کلی 99.33 درصد بوده و ضریب کاپای 0.99 را داراست و دارای کمترین خطای نسبی یعنی 3.92 کیلومترمربع می ‏باشد و نسبت به روش‏ های دیگر تغییرات را بهتر نشان می ‏دهد و نتایج آن به واقعیت زمینی نزدیکتر است. در مرحله بعد، سطوح آب با استفاده از روش ‏های مرسوم آشکارسازی تغییرات مانند روش تفاضل تصاویر، نسبت گیری باندی و تفاضل سنجه پوشش گیاهی از تصاویر استخراج شد و با نتایج حاصل از روش گرام اشمیت - ماشین بردار پشتیبان مورد مقایسه قرار گرفت. با توجه به نتایج گرفته شده، روش گرام اشمیت - ماشین بردار پشتیبان نسبت به روش ‏های دیگر دارای صحت کلی و ضریب کاپای بالاتر و در عین حال کمترین خطای نسبی می ‏باشد. نتیجه­ گیری: نتایج این تحقیق نشان می ­دهد که روش گرام- اشمیت برای ادغام تصاویر و ماشین بردار پشتیبان برای طبقه‏ بندی، نتایج مطلوبی در استخراج تغییرات در تصویر داشته است. این روش می‏ تواند به­ عنوان ابزاری موثر در پایش تغییرات مورد استفاده قرار گیرد، بویژه اینکه، ادغام تصاویر به­ دلیل بالا بردن قدرت تفکیک تصاویر می ‏تواند در بالا بردن دقت طبقه ‏بندی نیز موثر باشد.