بررسی مقایسه‌ای روش‌های کشف تغییرات گستره جنگل با استفاده از داده‌های سنجنده‌های TM و+ ETM

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیار دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

در این پژوهش 3 روش متداول کشف تغییرات شامل مقایسه پس از طبقه‌بندی، شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی و تفاضل مؤلفه‌های آنالیز مؤلفه‌های اصلی یک زمانه و دو زمانه در بررسی میزان، نوع و نرخ تغییرات گستره جنگل در طرح جنگل‌داری گلیداغی استان گلستان با استفاده از تصاویر سنجنده‌های TM (سال 1987) و ETM+ (سال 2001) مورد مقایسه قرار گرفتند. پس از تطابق هندسی تصاویر، در روش مقایسه پس از طبقه‌بندی، نمونه‌های تعلیمی از طبقات جنگل و غیرجنگل انتخاب و طبقه‌بندی با استفاده از الگوریتم حداکثر احتمال بر روی تصاویر انجام گرفت. ارزیابی صحت با استفاده از تعدادی نقاط واقعیت زمینی نمونه‌ای صورت گرفت. نتایج ارزیابی نشان داد که صحت کلی نتایج طبقه‌بندی با تصاویر TM و ETM+ به‌ترتیب برابر با 09/92 درصد و 66/92 درصد بوده است. نتایج طبقه‌بندی به‌منظور کشف تغییرات با همدیگر تقابل داده شدند و نقشه تغییرات جنگل تهیه گردید. در روش تفاضل NDVI، تصاویر NDVI مربوط به دو دوره ایجاد و با یکدیگر تفریق داده شدند. میزان حدود آستانه تغییرات با استفاده از 80 نقطه از مناطق بدون تغییرات از جنگل و غیرجنگل به‌دست آمد و نقشه تغییرات با اعمال حدود آستانه معادل یک و دو برابر انحراف از معیار بر روی تصویر تفاضلی NDVI تهیه گردید. نتایج ارزیابی با نمونه‌های واقعیت زمینی در این روش نشان داد که نقشه تغییرات به‌دست آمده با استفاده از اعمال حد آستانه با دو برابر انحراف از معیار دارای دقت بیش‌تری در مقایسه با نقشه به‌دست آمده از اعمال آستانه یک برابر انحراف معیار می‌باشد. در روش آنالیز مؤلفه‌های اصلی یک زمانه، دو مؤلفه اول تصاویر سال‌های 1987 و 2001 انتخاب و از یکدیگر تفریق شدند. در روش آنالیز مؤلفه‌های اصلی دو زمانه، مؤلفه‌های سوم و چهارم به‌دست آمده از آنالیز مؤلفه‌های هم‌زمان تصاویر TM و ETM+ (12 باند)، انتخاب گردیدند. پس از اعمال حد آستانه، نقشه تغییرات- نبود تغییرات منطقه به‌دست آمد. به‌طورکلی، مقایسه نقشه‌های طبقه‌بندی شده به‌دست آمده از روش‌های بررسی با نقشه واقعیت زمینی، نشان داد روش مقایسه پس از طبقه‌بندی با صحت کلی 13/85 درصد و ضریب کاپای حدود 51/0 نسبت به سایر روش‌های کشف تغییرات، دارای بهترین نتیجه می‌باشد و بهتر توانست تغییرات گستره جنگل را نشان دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparative study of change detection methods for forest extent changes using TM and ETM+ imagery

نویسندگان [English]

  • P. R. 1
  • Sh. Sh. 2
  • A. S. 3
چکیده [English]

In this study, three common change detection methods including post classification, differential NDVI and PCA were compared using 1987 TM and 2001 ETM+ imagery to determine the kind and rate of forest extent changes in Golydaghi forestry plan. After geo-referencing of images, training areas from forest and non-forest classes were selected and classification of images was done using maximum likelihood classifier. Accuracy of classified images was assessed using some samples ground truth. Results showed that overall accuracy of TM and ETM+ classified images were %92.02 and %92.66, respectively. The classified maps were crossed to produce the changed forest map. In differencing NDVI method, NDVI indices were created for two dates and differenced each other. Thresholds of change were determined using NDVI values of 80 control points from unchanged forested and non forested areas and the change map was created using applying two standard deviations (SD) thresholds. Results showed that applying two SD could mapped changes better, compared to one SD. In the one date differential PCA, first component of PCA on the TM and ETM+ images were selected and differentiated each other. In two dated PCA, third and fourth component of PCA of whole TM and ETM+ images were selected and one and two SD thresholds were applied for changes mapping. Generally, accuracy assessment of change detection methods using ground truth maps showed that post classification method could better mapped changes with overall accuracy of %85.13 and about 0.51 Kappa coefficient compared to other methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Change detection methods
  • Forest extent
  • TM
  • ETM+
  • Golydaghi