ضریب کاپا مانند صحت کلی معیار تعیین صحت کل نقشه می باشد. به دلیل اینکه پیکسل­های درست طبقه بندی نشده را در نظر می گیرد، از معیار صحت کل گویاتر است (پورشکوری ، 1383). در این ضریب خطاهای Ommission و Commission در نظر گرفته می شوند. از طرف دیگر توافق اتفاقی نیز می تواند حذف گردد. ضریب کاپا از فرمول زیر بدست می آید:
K= Ө₁-Ө₂/1-Ө₂
Ө₁= صحت کلی
Ө₂= توافق اتفاقی =∑(x_{l *} x_i)/N
X_l= تعداد پیکسل­های هر طبقه در نقشه واقعیت زمینی
X_i = تعداد پیکسل­های هر طبقه در تصویر طبقه بندی شده
N = تعداد کل پیکسل­ها
1-2-12- تصاویر چند زمانه :
تکرار مشاهدات و تصویر برداری دوره­ای از یک منطقه معین می تواند در استخراج اطلاعات مفید، که از روش­های دیگر مشکل است کمک نماید. در این حالت جزء زمان با اجزائی مانند طیف و ابعاد مکانی تصاویر تلفیق می شوند تا با بهره گرفتن از آن بتوان اطلاعات بیشتری را کسب نمود. در صورتیکه این شیوه درست مورد استفاده قرار گیرد می تواند الگوهای مهم و پیچیده را مورد تحلیل قرار دهد که پایش محیط و تحلیل‌های تغییرات پوشش از آن جمله است. اما استفاده از بعد زمان پیچیدگی پردازش و تجزیه تحلیل این تصاویر را نسبت به داده‌های تک زمانه بیشتر می کند. بنا به تعریف، تصاویر چند زمانه به تصاویری گفته می شود که از یک منطقه جغرافیایی ثابت و معین در زمان‌های مختلف برداشت شوند. این تصاویر می توانند به وسیله یک سنجنده و یا سنجنده­های مختلف از ماهواره­های گوناگون از یک منطقه معین تصویر برداری گردد. اگر تصاویر برداشت شده از زمین از سنجنده­های گوناگون برای انجام مطالعات زمینی کسب شده باشد، خصوصیات این سنجنده­ها وتصاویر باید به­گونه ای باشدکه قابلیت پردازش­های مشابه را داشته باشند.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

توسعه روش­های موثر برای تجزیه و تحلیل داده ­های چند­زمانه یکی از مهمترین بحث­هایی است که جامعه سنجش از دور با آن روبرو است. اهمیت این موضوع مستقیما به افزایش کیفیت داده‌های چند زمانه ماهواره‌های سنجش از دوری مربوط می شود. با وارد کردن جزء زمان در تجزیه و تحلیل­های سنجش از دوری می توان الگوهای مهم و پیچیده ای را مورد تحلیل قرار داد. موضوع مهمی که باید مورد توجه قرار گیرد این است که روش‌های مورد استفاده برای تجزیه تحلیل تصاویر تک زمانه نمی‌توانند روش­هایی کارا برای تجزیه تحلیل تصاویر چند زمانه باشند. در تجزیه و تحلیل تصاویر چند زمانه آلگوریتم­های توانای استخراج اطلاعات از تصاویر کسب شده از محل‌های جغرافیایی معین ولی زمان‌های متفاوت مورد توجه قرار می گیرند. حل مسائل پیچیده این روش‌ها می تواند منتج به افزایش صحت و همچنین استخراج اطلاعات مفیدی از پردازش و تجزیه و تحلیل داده‌ها شود (برازون و همکاران، 2003).
1-2-12-1-کاربردهای تصاویر چند زمانه در جنگل :
در سالهای اخیر به دلیل بهبود سنجنده‌ها، توان تفکیک طیفی و مکانی، توسعه و تجزیه تحلیل داده‌ها، داده‌های ماهواره­ای بیشتر مورد توجه کارشناسان قرار گرفته اند. به دلیل پویایی منابع طبیعی استفاده از بعد زمان سودمندی بیشتری در بالا بردن صحت نتایج نسبت به بهبود توان تفکیک مکانی داده‌ها در سالهای اخیر داشته است. از کاربرد تصاویر چندزمانه در جنگل و مناطق دارای پوشش گیاهی می توان به کشف تغییرات، تهیه نقشه مناطق جنگلی، طبقه بندی، مطالعه تغییرات زمانی پوشش گیاهی، تعیین مرز پدیده‌ها، مطالعه توالی جنگل و ارزیابی مشخصه های فیزیولوژیکی (لویس^[45] و همکاران، 1989؛ هون چو^[46]، 2000؛ فورتی^[47]، 2000)، تشخیص تغییرات و کنترل اطلاعات مربوط به جنگل (ورجو^[48]، 1997)، بررسی تغییرات پوشش گیاهی در منطقه دریای سیاه غربی (کوبن^[49] وهمکاران، 2010)، مشاهده و نظارت زمین‌های دیم در مقیاس محلی و منطقه‌ای (استلمز^[50] و همکاران، 2012)، تشخیص مناطق مرطوب (لنتا^[51] و بالق^[52]، 1999)، بهبود طبقه بندی جنگل (والتر^[53] و همکاران، 1996)، تهیه نقشه جنگل بعد از آتش سوزی (میلر^[54] و یول^[55]، 2002)، شناسایی و تفکیک گونه‌های جنگلی (میکلسون^[56] و همکاران، 1998) اشاره نمود.
فصل دوم
سابقه تحقیق
2-1- مطالعات انجام شده درایران
نقشه تغییرات کاربری اراضی با بهره گرفتن از تصاویر ماهوارهای چند زمانه
غیاثوند (1377)، نقشه کاربری اراضی را با بهره گرفتن از تصاویر ماهواره‌ای چند زمانه در منطقه جنوب تهران در فاصله زمانی 6 سال تهیه نمود. در این مطالعه از دو تصویر TM لندست به فاصله 6 سال از هم استفاده گردید. سپس برای کشف تغییرات از روش‌های ترکیبی تحلیل مؤلفه‌های اصلی توام با تحلیل رگرسیون و تفریق تصاویر مؤلفه‌های اصلی استفاده گردید. به منظور جداسازی تغییرات از عدم تغییرات، انتخاب حد آستانه براساس داده‌های مرجع زمینی صورت گرفت ومناطق تغییر یافته جدا گردیدند. براساس نتایج این تحقیق کاربرد توام روش تحلیل رگرسیون و تحلیل مؤلفه‌های اصلی نسبت به روش تفریق تصاویر مؤلفه‌های اصلی نتایج بهتری را نشان داد.
تفكيك مرز شمالي جنگلهاي خزري با بهره گرفتن از تصاوير چند زمانه ماهواره‌اي
پورشکوری (1383)، مرز شمالی جنگل‌های خزری در منطقه چابکسرگیلان را با استفاده ازتصویر سنجنـده Spot HRGاز فصل رویش و تصویر سنجنده ASTER از فصل خزان تفکیک نمود. دو طبـقه جنگل و غیرجنگل برای این مطالعه تعریف و نمونه‌های تعلیمی مناسب تعیین و اصلاح شدند. با بهره گرفتن از تصاویر یک زمانه، چند زمانه و همچنین روش‌های سلسله مراتبی و تفسیر بصری – رقومی جداسازی کلاسه‌های باغ و جنگل انجام گرفت. نتایج حاصل از طبقه بندی‌های مختلف با نقشه واقعیت زمینی مقایسه و صحت آنها تعیین شدند. صحت ( ضریب کاپا) برای طبقه بندی تصویر فصل خزان، طبقه بندی چند زمانه، روش سلسله مراتبی و تفسیر رقومی ـ بصری به ترتیب برابر 28٪ ، 43٪، 57٪، 62٪ و 71٪ بود. نقشه حاصل از طبقه بندی فصل رویشی کمترین و روش بصری ـ رقومی بیشترین صحت را ارائه دادند. صحت کلی بهترین نقشه حاصله نیز برابر با 30/83 درصد بوده است.
بررسی قابلیت داده های چند زمانه ماهواره لندست 7 دربرآورد تاج پوشش و تولید گیاهی (مطالعه موردی : منطقه استپی بخشعلی نعمتی – ساوه)
فرزاد مهر و همکاران (1384)، قابليت داده هاي رقومي چند زمانه ماهواره لندست سنجنده +ETM در برآورد تاج پوشش و توليد گياهي را در منطقه استپي در استان مركزي مورد تجزيه و تحليل قرار دادند. نتايج حاصل از بررسي روابط همبستگي بين متغيرهاي گياهي و بازتابهاي طيفي و شاخص هاي گياهي نشان دهنده همبستگي معني دار بين باندهاي طيفي ETM 5 ، ETM 7 شاخص هاي TSAVI1GEMI، ARVI با تاج پوشش گندميان بوته اي ها تاج پوشش و توليد كل در بين شاخص هاي گياهي نشان داد با تكيه بر نتايج مي توان استنتاج نمود كه كاربرد بازتاب طيفي درهنگام كاربرد تصاوير چند زمانه براي برآورد تاج پوشش هاي گياهي و توليد در مناطق خشك از دقت بالاتري برخوردار است همچنين استفاده از شاخص‌هاي تصحيحات اتمسفري براي كم كردن تغييرات شرايط اتمسفري در سالهاي مختلف ضروري به نظر مي رسد.
بررسي قابليت تصوير ماهواره لندست 7 براي تهيه نقشه گستره جنگل (پژوهش موردي در جنگل هاي بابل)
رفیعیان (1385)، در تحقيقی قابليت داده هاي ماهواره لندست 7 در تهيه نقشه گستره جنگل را مورد ارزيابي قرار داد. اين بررسي در سطحي معادل يك برگ نقشه 1:25000 (حدود 15000 هكتار) در جنگل هاي منطقه بابل در استان مازندران و با بهره گرفتن از تصاوير ماهواره اي سال 1380 انجام شد. طبقه بندي تصوير به دو صورت رقومي (خودكار) و تلفيقي (رقومي- چشمي) انجام شد. تجزيه و تحليل رقومي با بهره گرفتن از طبقه بندي كننده حداكثر احتمال و نمونه هاي تعليمي كه از طريق كار ميداني تهيه شده بودند، انجام شد. صحت نقشه جنگل حاصله در مقايسه با واقعيت زميني معادل 56/94 درصد (صحت كلي) بود. اين نقشه در مقايسه با تصاوير رنگي حاصل از ادغام و نيز بهره گيري از اطلاعات غيرطيفي (نقشه هاي ارتفاع، شيب وغیره و شناخت از منطقه) مورد تفسير و ويرايش قرار گرفت. نقشه جنگل جديد از صحت كلي معادل 39/96 درصد برخوردار بود. اين نكته بيانگر قابليت زياد داده هاي ماهواره لندست7 براي تهيه نقشه جنگل در مناطق كوهستاني و با قطعات جنگلي پراكنده است.
تهيه نقشه جنگل هاي طبيعي استان زنجان با بهره گرفتن از داده هاي سنجنده ETM+ ماهواره لندست 7
بنیاد و قادری (1386)، در تحقیقی نقشه جنگل‌های طبیعی استان زنجان را با بهره گرفتن از داده‌های سنجنده ‌ETM+ ماهواره لندست 7 تهیه نموده اند. در اين بررسي از تصاوير هفت باند طيفي ماهواره لندست 7 مربوط به سال 2002 براي مکان يابي و تهيه نقشه جنگل هاي طبيعي استان زنجان استفاده شده است. تحليل مولفه هاي اصلي (PCA) به منظور استخراج مولفه هاي اصلي و کاهش حجم داده ها به کار برده شد. نتایج ارزیابی صحت نقشه­های تولید شده نشان داد که صحت کلي،کاربر و توليد کننده به ترتيب 45/88 ، 69/73 و 23/70 درصد است. نتايج اين بررسي نشان مي دهد،که پديده هاي يک پارچه و همگن مانند مناطق کشاورزي، مراتع و جنگل هاي طبيعي با تراکم زياد با بهره گرفتن از داده هاي سنجش از دور با قدرت تفکيکي مکاني متوسط (ETM+) قابل تفکيک بوده و تهيه نقشه آنها با دقت قابل قبول امکان پذير است.
بررسي تغييرات مرز فوقاني جنگلهاي شمال كشور با بهره گرفتن از داده هاي ماهواره اي
ميرآخورلو خسرو و اخوان رضا (1387) با شناسايي انواع كاربريها در محدوده جنگلهاي كوهستاني بالادست شمال كشور، تغييرات مرز فوقاني اين جنگلها در يك دوره 15 ساله بررسي کردند. همچنين موقعيت دقيق مكاني و مساحت آنها در حاشيه فوقاني جنگلهاي شمال كشور تعيين شد. به اين منظور از هشت فريم داده هاي سنجنده ETM ماهواره Landsat مربوط به بهار و تابستان سال 1383 و داده هاي ماهواره Landsat5 TM مربوط به تابستان سال 1386 استفاده گرديد. بعد از انجام مراحل پردازش، تفسير، تجزيه و تحليل داده ها و تلفيق آن با اطلاعات برداشتهاي صحرايي، نقشه محدوده هاي جنگلي در دو مقطع زماني فوق به دست آمد. سپس با مقايسه اين دو نقشه، محدوده جنگلهاي تخريب شده و تغييرات مرز فوقاني جنگل در اين دوره 15 ساله به دست آمد. بر اساس اطلاعات استخراج شده از نقشه ها طي اين مدت 121528 هكتار از جنگلهاي كوهستاني حاشيه بالادست شمال تخريب شده است. به عبارتي، سالانه به طور متوسط به ترتيب 49/0، 21/0 و 69/0 درصد از سطح جنگل استانهاي گیلان، مازندران،گلستان در حاشيه بالادست، تخريب شده است.
ارزيابي کارايي الگوريتم هاي ماشين بردار پشتيبان جهت طبقه بندي کاربري اراضي با بهره گرفتن از داده هاي ماهواره اي +ETM لندست (مطالعه موردي: حوزه سد ايلام)
آرخی و ادیب نژاد (1390 )، اين مطالعه کارايي الگوريتم هاي ماشين بردار پشتيبان (SVMs) را در طبقه بندي تصاوير ماهواره اي مورد بررسي قرار مي دهد. در اين مطالعه، الگوريتم هاي SVM براي طبقه بندي کاربري اراضي حوزه سد ايلام با بهره گرفتن از داده هاي +ETM لندست مورد استفاده قرار گرفته است. طبقه بندي با بهره گرفتن از روش ماشين‌هاي بردار پشتيبان، بصورت خودکار و با بهره گرفتن از چهار نوع کرنل خطي، چندجمله اي، شعاعي و حلقوي اجرا شده است. در ضمن، کارکرد اين روش با روش طبقه بندي حداکثر احتمال مقايسه شده است. نتايج نشان مي دهد که الگوريتم هاي SVM خصوصا سه کرنل خطي، چندجمله اي و شعاعي نسبت به روش طبقه بندي حداکثر احتمال از نظرصحت کل (حدود 10%) و ضريب کاپا (حدود 15/0) برتري دارد. بنابراين اين مطالعه کارايي و قابليت الگوريتم هاي SVM را در طبقه بندي تصاوير سنجش از دور اثبات مي نمايد.
2-2- مطالعات انجام شده در خارج کشور
ارزیابی بهبود جنگل بعد از آتش سوزی با بهره گرفتن از تصاویر چند زمانه لندست TM
سریبون پونگ^[57] و همکاران (2001)، هدف اصلی این مطالعه ارزیابی بهبود جنگل بعد از آتش سوزی، شناسایی جنگل سوخته بعد از آتش سوزی و تشخیص رویش جنگل به دنبال آتش سوزی است. برای انجام این مطالعه دو سری تصاویر لندست TM ، مربوط به سال‌های 1999 بلافاصله بعد از آتش سوزی و 2000 برای ارزیابی بهبود جنگل انتخاب شدند. در مرحله اول تصاویر تصحیح شده مورد تفسیر چشمی قرار گرفته و طبقه بندی مقدماتی برای تهیه نقشه مقدماتی جنگل‌های سوخته در سال 1999 و پوشش جنگلی ایجادشده در محل آتش سوزی­ها در سال 2000 انجام گردید. تصویر سال 1999 به سه طبقه جنگل سوخته، جنگل سالم و زمین لخت طبقه ­بندی شد و تصویر سال 2000 به سه طبقه پوشش جنگلی ایجاد شده در محل آتش سوزی‌ها، جنگل سالم و خاک لخت طبقه بندی شد. پس از برآورد صحت تصاویر، صحت کلی 94٪ برای تصویر سال 1999 و صحت کلی 83٪ برای تصویر سال 2000 بدست آمد. سپس از روی این دو نقشه تغییرات حاصل از جنگل سوخته به پوشش جنگلی ایجاد شده در محل آتش سوزی‌ها تعیین گردیده و نقشه مناطق جنگلی ایجاد شده در محل آتش سوزی‌ها تهیه گردید.
مقایسه طبقه بندی تصاویر ماهواره‌ای چند زمانه و تک زمانه در یک علفزار نیمه خشک
لانگلی^[58] (2001)، هدف این تحقیق مقایسه صحت طبقه بندی تصاویر چند زمانه و تک زمانه در یک علفزار نیمه خشک در مراتع آزمایشی Jornada واقع در آمریکا بود. تصاویر تاریخ‌های 5 جولای 1995، 20 سپتامبر 1995 و فوریه 1996 برای انجام این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند. که باندهای 3 ( قرمز )، 4( مادون قرمز نزدیک)و 5(مادون قرمز میانی) سنجنده TM از سه زمان ذکرشده استفاه گردید. 6 کلاسه برای این مطالعه در نظر گرفته شد. یک طبقه بندی نظارت نشده با آلگوریتم خوشه‌ای با تعداد 25 خوشه بر روی تمام تصاویر انجام شد و بعد از برآورد صحت نقشه‌های حاصل نتیجه اینطور بدست آمد که نقشه حاصل از تصویر تک زمانه بیشترین صحت را در بین نقشه‌ها داشت. در این مطالعه تصاویر تک زمانه نتایج بهتری از تصاویر چند زمانه داشتند.
تهیه نقشه پوشش گیاهی بوره‌آل برای مناطق کوهستانی معتدل در چین بوسیله تصاویر TM
لیو^[59] و همکاران (2002)، هدف اصلی این مطالعه تهیه نقشه پوشش گیاهی بوره‌آل برای مناطق کوهستانی معتدل با تصاویر ماهواره‌ای و بهبود صحت آنها به کمک مدل رقومی ارتفاع بود. منطقه مورد مطالعه منطقه‌ای واقع در مناطق مرزی بین چین وکره شمالی به مساحت 2000 کیلومتر مربع انتخاب گردید. این کوهستان‌ها از لحاظ ارتفاع به 5 منطقه تقسیم می‌شوند که 3 منطقه جنگلی در این مناطق وجود دارد. جنگل‌های مخلوط پهن برگ و سوزنی برگ از ارتفاع 600 – 1100، جنگل‌های سوزنی برگ ار ارتفاع 1100ـ1700متر، جنگل‌های توس از ارتفاع 1700ـ2000. در این تحقیق از 10 فریم ‌لندست TM بین سال‌های 1984 تا 1997 استفاده شده است. طبقه بندی به صورت نظارت شده با آلگوریتم حداکثر احتمال انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که صحت کلی طبقه بندی داده‌های تک زمانه به صورت جداگانه کمتر از 70٪ بود. صحت کلی طبقه بندی داده‌های چند زمانه 8/85 ٪ و صحت کلی طبقه بندی بهبود یافته به کمک مدل رقومی ارتفاع به 5/89 ٪ بدست آمد.
طبقه بندی پوشش زمین در منطقه پامپاس^[60] کشور آرژانتین با بهره گرفتن از داده‌های چندزمانه سنجنده TM
گارچمن^[61] و همکاران (2003)، هدف اصلی این پژوهش، بررسی قابلیت داده‌های چند زمانه ‌TM برای طبقه بندی تیپ‌های مختلف پوشش زمین در جنوب غربی آرژانتین منطقه­ پامپاس بود. 4 فریم سنجنده TM مربوط به تاریخ اکتبر 1996، دسامبر 1996، فوریه 1997 و مارس 1997 استفاده شده است. از طبقه بندی نظارت شده با آلگوریتم حداکثر احتمال استفاده شد و نتایج نشان داد که ترکیب ماه‌های اکتبر – دسامبر – فوریه بیشترین و ترکیب ماه‌های فوریه – اکتبر – مارس کمترین صحت را داشتند. استفاده از شاخص پوشش گیاهی (NDVI) صحت طبقه بندی را بالا نبرد. با بهره گرفتن از تصاویر چند زمانه، طبقه‌های پوشش زمین با صحت بیشتری جدا می‌شوند. بالاترین صحت کلی در این تحقیق 6/80 درصد به دست آمده است.
فصل سوم
مواد و روش­ها
3-1- منطقه مورد مطالعه
3-1-1- موقعیت جغرافیایی
حوزه آبخیز قره سو 8 درصد استان گلستان را با مساحت 161000 هکتار تشکیل داده و کل این حوزه در استان گلستان قرار دارد. حوضه آبریز قره سو از شمال و شرق به حوزه آبخیزگرگانرود؛ از جنوب به حوزه آبخیز نکارود و از غرب به حوزه آبخیز خلیج­ گرگان و نیز دریاچه بزرگ خزر محدود می شود و در روستای قره سو به این دریاچه تخلیه می­گردد. سطح عمده حوزه آبخیز قره سو در جنوب توسط جنگل پوشیده شده ودر شمال حوضه دشت آبرفتی باکاربری زراعی و مسکونی سطح حوزه را تشکیل می­دهد. ارتفاعات جنوبی به دلیل اختلاف ارتفاع شدید با دشت آبرفتی شمال آن به همراه بارندگی زیاد موجب روان شدن رودخانه­های جنوبی- شمالی بسیار جوان با قدرت فرسایش شدید گردیده­اند که این رودخانه­ها پس از رسیدن به دشت با تشکیل مخروطه افکنه­های درشت دانه؛ رسوب عمدهء خود را به جا می­گذارند و پس از الحاق به آبراهه اصلی حوزه آبخیز قره سو به دلیل تغییر مسیر ناگهانی 90 درجه ای؛ کلیه رسوبات دانه ریز خود را نیز در رود خانه تخلیه کرده و رودخانه پیر قره سو با باری از رسوب به تانی به سمت دریا روانه می شود و وجه تسمیه قره سو یا آب سیاه به همین دلیل به آن اطلاق می­گردد. این مرحله از تخلیه رسوب باعث ایجاد مانداب­ها و جریان­های سیلابی می شود که اراضی کشاورزی را تهدید نموده و موجب ایراد خساراتی می شود. شهرستان­های گرگان و کردکوی کلا” در این حوضه قرار گرفته و بخش های جنوبی شهرستان آق قلا نیز در این حوزه واقع گردیده است(شرکت آب منطقه­ای استان گلستان). در جدول شماره 3-1 مشخصات حوزه ­های آبخیز استان گلستان آمده است. شکل 3-1 موقعیت منطقه مورد مطالعه را نشان می­دهد.
جدول شماره 3-1- مشخصات حوزه های آبخیز اصلی گلستان