دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کشاورزی
گرایش:جنگلداری
عنوان:بهبود نقشه گستره جنگل با بهره گرفتن از تصاویر چند فصلی طیفی ماهواره ای مطالعه موردی حوزه آبخیز قره سو استان گلستان-
دانشکده علوم جنگل
پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.SC.)
در رشته جنگلداری
بهبود نقشه گستره جنگل با بهره گرفتن از تصاویر چند فصلی طیفی ماهواره ای مطالعه موردی حوزه آبخیز قره سو استان گلستان-
استاد راهنما:
دکتر شعبان شتایی
استاد مشاور:
مهندس امید عبدی
پاییز 1393
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
در تهیه نقشه گستره جنگل/ غیرجنگل با بهره گرفتن از داده های طیفی ماهوارهای تک زمانه با توجه به تشابه طیفی برخی طبقات کاربری های مختلف، ممکن است نقشه قابل اعتماد و با صحت بالایی تولید نگردد. این تحقیق با هدف بهبود تهیه نقشهی گستره جنگل/غیرجنگل در حوزه قره سو استان گلستان، با بهره گرفتن از طبقه بندی توامان و سلسله مراتبی داده های چندزمانه و قابلیت های سیستم اطلاعات جغرافیایی میباشد. در این تحقیق از تصاویر 4 فصل سنجنده OLI لندست-8 و سنجنده TM لندست-5 استفاده شده است. پس از تصحیحات رادیومتری و هندسی مورد نیاز بر روی تصویر، بهبود و بارزسازی تصاویر به کمک روشهای نسبت گیری و تجزیه مولفه های اصلی انجام گرفت. پس از تهیه نقشه واقعیت زمینی نمونه ای به صورت انتخابی از طبقات مختلف جنگل و غیرجنگل، طبقه بندی به طور جداگانه و با بهره گرفتن از تصاویر یک زمانه، چندزمانه به صورت توامان، چند زمانه به روش سلسله مراتبی و با آلگوریتم ماشین بردار پشتیبان انجام شد. همچنین با بهره گرفتن از قابلیت های سیستم اطلاعات جغرافیایی بهترین طبقات از طبقه بندی فصول مختلف انتخاب و با هم تلفیق شدند. با ادغام طبقات غیرجنگل و جنگل با یکدیگر نقشه گستره جنگل/غیرجنگل تهیه گردید. ارزیابی صحت نقشه های حاصل با بهره گرفتن از نقشه واقعیت زمینی نمونه ای صورت گرفت. نتایج ارزیابی صحت نشان داد که صحت کلی و ضریب کاپای نقشههای حاصل از طبقه بندی تصویر فصل تابستان به ترتیب با مقادیر %1/89 و 69/0 در بین فصول مختلف بهترین بوده است.
صحت کلی و ضریب کاپای نقشه حاصل از ادغام بهترین طبقات فصول مختلف با کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی برابر با %14/85 و 56/0 به دست آمد. همچنین صحت کلی و ضریب کاپای نقشههای حاصل از طبقه بندی تصاویر چند زمانه به صورت توامان به ترتیب برابر %05/94 و 84/0 و نقشه حاصل از روش سلسله مراتبی برابر با %01/98 و 95/0 به دست آمد. با توجه به نتایج بدست آمده میتوان بیان نمود که به کمک تصاویر چند زمانه و طبقه بندی سلسله مراتبی میتوان با صحت بالا و قابل قبولی نقشه گستره جنگل/غیرجنگل را تهیه نمود.
واژه های کلیدی: نقشه گستره جنگل/غیرجنگل، طبقه بندی تک زمانه، طبقه بندی چند زمانه، طبقه بندی سلسله مراتبی، لندست 5-TM، لندست 8-OLI
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه و کلیات
1-1- مقدمه و هدف………………………. 2
1-1-1- فرضیات …………………………. 5
1-1-2- اهداف……………………………. 5
1-2- کلیات……………………………… 5
1-2-1- مقدمهای برسنجش از دور……………… 5
1-2-2- ماهوارههای منابع زمینی…………….. 6
1-2-3- ماهواره لند ست……………………. 7
1-2-3-1- سنسور ابزار تصویر ساز عملیاتی زمین (OLI) 8
1-2-3-2- سنسور مادون قرمز حرارتی (TIRS) ……. 9
1-2-4- بازتاب طیفی پدیدهها……………….. 9
1-2-4-1- بازتاب طیفی گیاهان……………… 10
2-2-4-2- مقایسه انعکاس طیفی آب، خاک وگیاه….. 11
1-2-5- پیش پردازشهای داده های ماهوارهای…….. 11
1-2-5-1- بررسی کیفیت داده ها……………… 12
1-2-5-2- خطای موجود در تصاویر ماهوارهای……. 12
1-2-5-3- تصحیح هندسی تصاویر ماهوارهای……… 12
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1-2-5-4- تصحیح ارتفاعی………………….. 13
1-2-5-5- تصحیح خطای اتمسفری……………… 13
1-2-6- پردازش رقومی تصاویر………………. 14
1-2-6-1- نسبت گیری……………………… 14
1-2-6-2- شاخص پوشش گیاهی………………… 15
1-2-6-2-1- شاخص پوشش گیاهی نرمال شده (NDVI) .. 15
1-2-6-3- تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی………. 15
1-2-7- تجزیه و تحلیل داده ها و استخراج اطلاعات.. 16
1-2-7-1- تفسیر چشمی…………………….. 16
1-2-7-2- تفسیر رقومی……………………. 16
1-2-8- طبقه بندی داده های ماهوارهای………… 17
1-2-8-1- طبقه بندی نظارت شده…………….. 17
1-2-8-2- نمونه های تعلیمی………………… 17
1-2-8-3- انتخاب تعداد نمونه های تعلیمی……… 18
1-2-8-4- انتخاب باندهای مناسب جهت طبقه بندی… 18
1-2-9- طبقه بندی……………………….. 18
1-2-9-1- آلگوریتم حداقل فاصله از میانگین…… 19
1-2-9-2- آلگوریتم طبقه بندی متوازی السطوح….. 19
1-2-9-3- آلگوریتم حداکثر احتمال…………… 19
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1-2-9-4- آلگوریتم ماشین بردار پشتیبان……… 21
1-2-10- طبقه بندی سلسله مراتبی یا چند مرحله ای. 21
1-2-11- ارزیابی صحت نتایج طبقه بندی………. 23
1-2-11-1- صحت کلی………………………. 23
1-2-11-2- صحتهای کاربر و تولید کننده………. 23
1-2-11-3- ضریب کاپا…………………….. 24
1-2-12- تصاویر چند زمانه………………… 24
1-2-12-1- کاربرد تصاویر چند زمانه در جنگل….. 25
فصل دوم: بررسی منابع
2-1-مطالعات انجام شده در ایران …………… 28
2-2- مطالعات انجام شده در خارج کشور……….. 31
فصل سوم: مواد و روشها
3-1- منطقه مورد مطالعه………………….. 36
3-1-1- موقعیت جغرافیایی…………………. 36
3-2- داده های مورد استفاده……………….. 38
3-2- داده های ماهوارهای………………….. 38
3-3- نرم افزارهای مورد استفاده……………. 38
3-4- تهیه نقشه واقعیت زمیتی……………… 38
3-5- پیش پردازش داده های ماهوارهای…………. 39
3-5-1- بررسی کیفیت رادیومتری و هندسی داده ها… 39
فهرست مطالب
عنوان صفحه
3-6- پردازش تصاویر ماهوارهای…………….. 39
3-6-1-تبدیل تسلدکپ……………………… 39
3-6-2- تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی………… 40
3-7- طبقه بندی تصاویر…………………… 40
3-7-1- تعیین طبقهها…………………….. 40
3-7-2- تعیین نمونه های تعلیمی…………….. 40
3-7-3- انتخاب مناسبترین آلگوریتم طبقه بندی…. 41
3-7-4- طبقه بندی با بهره گرفتن ازتصاویر به صورت تک زمانی فصول مختلف 41
3-7-5- طبقه بندی با بهره گرفتن از سیستم اطلاعات جغرافیایی 41
3-7-6- طبقه بندی با بهره گرفتن از تصاویرتوامان چند زمانه (چندفصلی 41
3-8- طبقه بندی با روش سلسله مراتبی………… 42
3-9- برآورد صحت نقشههای حاصل از طبقه بندی….. 43
فصل چهارم: نتایج
4-1- نتایج مربوط به طبقه بندی تصاویر 4 فصل به صورت تک زمانه 46
4-2- نتایج ادغام بهترین طبقه فصول مختلف با کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی 56
4-3- نتایج مربوط به روش طبقه بندی تصاویر چند زمانه به صورت توامان 59
4-4- نتایج مربوط به طبقه بندی سلسله مراتبی…. 62
فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری
5-1- بحث ونتیجه گیری………………….. 68
5-2- نتیجه گیری نهایی………………….. 70
5-3- پیشنهادها…………………………. 71
منابع…………………………………. 74
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-1- منحنی انعکاس طیفی یک گیاه سبز…….. 11
شکل 1-2- چگونگی تعیین مرز طبقهها در آلگوریتمهای طبقه بندی متوازی السطوح (الف)، حداقل فاصله از میانگین (ب) و حداکثر احتمال (ج). ..20
شکل 1-3- طبقه بندی تصاویر چند زمانه به دو حالت، طبقه بندی بعد از ادغام (الف) و قبل از ادغام (ب)، (جون، 1999)……………… …………………………..22
شکل 3-1- نقشه موقعیت منطقه در ایران و استان گلستان 37
شکل3-2- مراحل انجام طبقه بندی سلسله مراتبی…. 44
شکل 4-1- نقشه حاصل از طبقه بندی طبقات مختلف منطقه مورد مطالعه بروی تصویر فصل بهار………………………………… 47
شکل 4-2- نقشه حاصل از طبقه بندی طبقات مختلف منطقه مورد مطالعه بروی تصویر فصل تابستان………………………. 48
شکل 4-3- نقشه حاصل از طبقه بندی طبقات مختلف منطقه مورد مطالعه بروی تصویر فصل پائیز……………………………… 49
شکل 4-4- نقشه حاصل از طبقه بندی طبقات مختلف منطقه مورد مطالعه بروی تصویر فصل زمستان……………………….. 50
شکل 4-5- نقشه گستره جنگل/غیرجنگل حاصل از طبقه بندی با بهره گرفتن از تصویر فصل بهار………………………………. 51
شکل 4-6- نقشه گستره جنگل/غیرجنگل حاصل از طبقه بندی با بهره گرفتن از تصویرتابستان…………………………… 52
شکل 4-7- نقشه گستره جنگل/غیرجنگل حاصل از طبقه بندی با بهره گرفتن از تصویر پائیز…………………………………. 53
شکل 4-8- نقشه گستره جنگل/غیرجنگل حاصل از طبقه بندی با بهره گرفتن از تصویرزمستان……………………………. 54
شکل 4-9- نقشه کاربری اراضی حاصل از ادغام بهترین طبقه از فصول مختلف 58
شکل 4-10- نقشه گستره جنگل/غیرجنگل حاصل از ادغام طبقات مختلف جنگل و غیرجنگل بدست آمده از انتخاب بهترین طبقات از فصول مختلف 59
شکل 4-11 نقشه طبقات مختلف حاصل از طبقه بندی توامان تصاویر فصول مختلف 61
فهرست اشکال
عنوان صفحه
4-12- نقشه گستره جنگل/غیرجنگل حاصل از طبقه بندی توامان تصاویر فصول مختلف…………………………………….. 62
4-13- نقشه حاصل از طبقه بندی طبقات مختلف منطقه مورد مطالعه به روش سلسله مراتبی………………………………… 63
4-14- نقشه گستره جنگل/غیرجنگل حاصل از طبقه بندی تصاویر با روش سلسله مراتبی………………………………… 64
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1- محدوده طیفی و قدرت تفکیک مکانی سنجنده (OLI). …….8
جدول1-2- محدوده طیفی و قدرت تفکیک مکانی سنجنده مادون قرمز حرارتی 9
جدول3-1- مشخصات حوضههای آبخیز اصلی گلستان….. 37
جدول 4-1 نتایج ارزیابی صحت نقشه کاربری های مختلف برای فصل بهار 54
جدول 4-2 نتایج ارزیابی صحت نقشه کاربری های مختلف برای فصل تابستان 55
جدول 4-3 نتایج ارزیابی صحت نقشه کاربری های مختلف برای فصل پائیز 55
جدول 4-4 نتایج ارزیابی صحت نقشه کاربری های مختلف برای فصل زمستان 56
جدول 4-5- نتایج ارزیابی صحت نقشه طبقه بندی تصاویر ماهوارهای فصول مختلف (تک زمانه)……………………………. .56
جدول 4-6 نتایج ارزیابی صحت نقشه کاربری اراضی حاصل از انتخاب بهترین طبقه از فصول مختلف………………………….. 57
جدول 4- 7- نتایج ارزیابی صحت نقشه حاصل از ادغام بهترین طبقه فصول مختلف…………………………………….. 57
جدول 4-8 نتایج ارزیابی صحت نقشه کاربری اراضی حاصل از طبقه بندی تصویر به صورت توامان چند زمانه………………….. 60
جدول 4-9- نتایج ارزیابی صحت نقشه گستره جنگل/غیرجنگل حاصل از طبقه بندی توامان چند زمانه……………………….. 60
جدول 4-10- نتایج ارزیابی صحت نقشه کاربری اراضی حاصل از طبقه بندی تصاویر به صورت سلسله مراتبی……………………… 64
جدول 4-11- نتایج ارزیابی صحت نقشه گستره جنگل/ غیرجنگل حاصل از طبقه بندی تصـاویر ماهوارهای به روش سلسله مراتبی……… 65
فصل اول
مقدمه و کلیات
- مقدمه و کلیات
1-1- مقدمه و هدف
برای استفاده بهینه از منابع طبیعی و توسعه پایدار در برنامه‌ریزی‌های منطقه‌ای نیازمند به جمع آوری اطلاعات کافی از منابع زیست محیطی در زمان کوتاه و با هزینه کم است. جنگلهای شمال دارای جایگاه ویژه‌ای در طبیعت ایران هستند و تضمینکننده بقاء و پایداری آب و خاک در شمال کشور میباشد. در بین جنگلهای شمال استان گلستان به لحاظ دارا بودن شرایط اقلیمی منحصر به فرد و متمایز از استان‌های گیلان و مازندران دارای همه نوع زیستگاه به جز مناطق کاملا کویری است (ماهینی وهمکاران، 1386).
به علت رونق کشاورزی و باغبانی و رشد صنعت و گسترش شهرها و هجوم جمعیت به این استان، زیستگاه اصلی و طبیعی استان به مناطق جنگلی و کوهستانی محدود شده و این مناطق به طور مداوم مورد تصرف و بهره برداری انسان قرار دارند. در نتیجه این بهره برداری‌ها موجب محو جنگل و تخریب جنگل گشته است. لذا آگاهی و علم مدیران از کم و کیف منابع جنگلی برای جلوگیری از تخریب بیشتر منابع طبیعی امری ضروری بنظر می‌رسد. از آنجایی که درصد کمی از کشور ما را جنگل تشکیل داده لذا حفظ و حراست آنها جزء اولویت‌های منابع طبیعی است و مدیریت اصولی، جز با تهیه نقشه دقیق و بهنگام از محدوده جنگل میسر نخواهد بود. متداول ترین روش تهیه نقشه جنگل، عکس‌برداری هوایی،تصحیح و تفسیر آن است. این روش در سطوح وسیع، بسیار پرهزینه بوده و مستلـزم صرف زمان زیادی میباشد. بنابراین با توجه به تغییرپذیری و پویایی منابع طبیعی و نیز وجود تغییرات ناشی از تعرض‌های زیادی که به این عرصه‌ها به ویژه در مناطق جنگلی شمال کشور می‌شود، باید به دنبال روش‌هایی بود که در مدت زمان اندک با صرف هزینه‌های معقول بتوان نقشه‌هایی با دقت مناسب تهیه نمود (رفیعیان، 1385).
روشهای بدست آوردن اطلاعات کمی و کیفی از جنگل در طول زمان تکامل یافته است و سنجش از دور بعنوان یکی از راه‌های کسب اطلاعات مطرح میباشد. داده‌های ماهوارهای در مقایسه با داده‌های کسب شده از سایر منابع و بویژه در مقایسه با عکس‌های هوایی از مزایایی از جمله، پوشش فراوان، هزینه کمتر، قابلیت تکرار برخوردار هستندکه در بسیاری از موارد به کارگیری این نوع داده‌ها را برای کسب و استخراج اطلاعات مورد نیاز بعنوان روشی مناسب مطرح نموده است (شتایی، 1382). داده های ماهوارهای از بدو شروع دریافت آن تاکنون دارای تنوعی از نظرقدرت تفکیک مکانی، طیفی، رادیومتری و زمانی می باشندکه بررسی قابلیت های هریک از آنها در زمینه های مختلف می بایست مورد بررسی قرار گیرد.
در این راستا با توجه به پژوهش‌های گذشته از جمله شتایی (1375)، رامتین‌نیا (1376) و میرآخورلو و اخوان (1381) قابلیت بالای تصاویر TM[1] برای تهیه نقشه جنگل تاحدی مورد تایید قرار گرفته است ولی میبایست نتایج آن بهبود یابد. بعضی از مطالعات که به کمک تصاویر ماهوارهای مربوط به یک مقطع زمانی در جنگل صورت گرفته است تحت تاثیر برخی از عوامل مانند فصل تصویربرداری و مشخصه های جنگل از جمله نوع گونه، زیرآشکوب و حجم توده‌های جنگلی، نتایج به دست آمده و نقشههای حاصله از دقت بالایی برخوردار نبودند (پورشکوری، 1381). این امر کارشناسان را برآن داشت تا از ویژگی تصویربرداری مکرر سیستم‌های ماهوارهای استفاده کنند. ورود بعد زمان ضمن اینکه زمینه مطالعات و کاربردهای جدیدی را فراهم ساخته باعث افزایش صحت در مطالعات سنجش از دوری نیز شده است.
یکی از مشکلاتیکه در سنجـش از دور مطرح است تداخل و تشابه بازتابی پدیده‌های مجاور در هنگام تعیین مرز جنگل میباشد. بازتاب پدیده‌های همچون باغات مرکبات و باغات همیشه سبز زیتون، توده‌های دست کاشت سوزنی برگ و اراضی کشاورزی زیر کشت اطراف جنگل موجب شده که تعیین محدوده مرز جنگل با تصاویر ماهوارهای در یک فصل دارای صحت بالایی نباشد. طبقه بندی با بهره گرفتن از داده‌های چندزمانه یا تصاویر فنولوژیک چند فصل برای طبقه بندی، دقت بیشتری نسبت به حالت تک زمانی دارا میباشد (کانگلتون[2] و اسچریور[3]، 1995). تصاویر تک زمانی ممکن است برای بعضی از برنامه‌های کاربردی مفید باشد اما تصاویر چند فصلی برای فهمیدن تغییرات و پویایی فصلی و بهبود دقت طبقه بندی مفیدتر است (سینها وهمکاران، 2011).[4]
میتوان با تصاویر مکرر از زمان‌های مختلف این مشکل را برطرف ساخت و با تلفیق نمودن جزء زمان و اجزای طیفی میتوان اطلاعات بیشتر و دقیق‌تری از تصاویر ماهوارهای بدست آورد. به این جهت استفاده از داده‌های چندزمانه در بسیاری از مطالعات سنجش از دوری باب شده است. برای طبقه بندی تصاویر چند فصلی و چند زمانی و برای جداسازی طبقهها از تصاویر فصول مختلف از روش سلسله مراتبی استفاده خواهد شد. در این روش امکان جداسازی پدیده ها به صورت مرحله به مرحله وجود دارد ودر هر مرحله از طبقه بندی، از آلگوریتمهای مختلف استفاده خواهد شد (پورشکوری، 1383). در طبقه بندی سلسله مراتبی یک یا چند طبقه خاص و یا یک طبقه با زیر طبقه های مربوط از دیگر طبقهها تفکیک شده یا جدا می شود، طبقه جدا شده خود نیز می تواند در مرحله بعد مجدد مورد طبقه بندی قرار گیرد. از روش طبقه بندی سلسله مراتبی دو طبقهای بنا به هدف که تفکیک دو طبقه جنگل و غیرجنگل میباشد استفاده خواهد شد. مزیت استفاده از روشهای طبقه بندی سلسله مراتبی این است که میتوان باندهای مختلف، پدیده های مختلف و حتی آلگوریتمهای مختلف را در هر یک از مراحل طبقه بندی بکار برد. مزیت دیگر آن در امکان جداسازی سوزنیبرگان از باغات همیشه سبز زیتون، جداسازی جنگلهای واقع در دامنههای پشت به خورشید از جنگلهای واقع در دامنههای رو به خورشید به صورت جداگانه و همچنین امکان جداسازی باغات خزان کننده و اراضی زراعی میباشد.
[1]. Thematic Mapper
[2] . Congalton
[3] . Schriever
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
تعداد صفحه :101
قیمت : 14700 تومان
—-
پشتیبانی سایت : * parsavahedi.t@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
*
14,700 تومانافزودن به سبد خرید