دانلود پایان نامه درمورد نقطه مرکز، کاربری اراضی، برداشت داده

در منطقه است که برای بررسی پوشش گیاهی امری ضروری است. دیگر موارد مورد استفاده عبارتند از:
1. نقشه های رقومی توپوگرافی 1:50000 سازمان نقشه برداری کشور جهت بررسیهای میدانی و پیش پردازش داده ها
2. GPS84 مدل گارمین، به منظور تعیین مختصات نقاط نمونه برداری
3. نرم افزارERDAS imagine,9.2 و دیگر نرم افزار های آنالیز تصویر همانند IDRISI taiga,16 جهت تفسیر داده های ماهواره ای، نرم افزار های آماری و نرم افزارهای GIS ای جهت تلفیق داده ها و تنظیم نقشه های نهایی
3-3- روش انجام مطالعات میدانی
3-3-1- جمع آوری داده های میدانی
پیش از جمع آوری داده های میدانی به منظور شناسایی و بررسی، عوارض و پدیده های منطقه ازجمله اراضی مرتعی، اراضی کشاورزی، تاکستانها، مناطق مسکونی-صنعتی، زمینهای حاوی رس، معادن آهن منطقه مطالعاتی مورد بازدید قرار گرفت. روش اصلی بررسی های میدانی روش “نمونه برداری تصادفی طبقه بندی شده” انتخاب گردید. در منطقه مورد مطالعه کاربریهای اراضی مختلف به گروههایی طبقه بندی شد و با قرار گرفتن در داخل هر گروه، نمونه برداری تصادفی صورت گرفت و مختصات نقاط با استفاده از GPS ثبت گردید. برای انجام کارهای میدانی در اواخر خرداد ماه و اوایل تیرماه 1391 انجام پذیرفت. با انتخاب کوادرات با سطح مناسب، اطلاعات دقیق از پوشش گیاهی ثبت گردید. بطوریکه ابتدا مناطق همگن، با توجه به پوشش گیاهی، خصوصیات سطحی خاک، میزان سنگ و سنگریزه، ارتفاع و شیب منطقه، زمین شناسی و رخسارههای ژئومورفولوژی، نوع کاربری اراضی و… تعیین گردید. سپس به صورت تصادفی یک نقطه داخل این منطقه همگن انتخاب و نمونه برداری شد. در داخل طبقات مختلف، به صورت تصادفی نمونه برداری انجام گردید. پس از تعیین نقطه شروع نمونه برداری تصادفی، این نقطه مرکز دایرهای به شعاع حدود 20 متر منظور و در پیرامون این دایره، کوادرات های 10*10=100 متر مربعی جهت بررسی پوشش گیاهی منطقه قرار مورد استفاده گرفت. این مساحت 100 متر مربعی حدود 3*3 یعنی 9 پیکسل تصویر ETM+ را در بر میگیرد [12،15،56]. برای کم کردن خطای آزمایش، در هر طبقه همگن، کوادرات مذکور 10 مرتبه تکرار شد تا اطلاعات جمع آوری شده به میانگین واقعیت زمینی نزدیک تر باشد شکل (3-6). در نهایت 75 نقطه زمینی برداشت شد که شامل 750 پلات 100 متر مربعی میشود که در مجموع تعداد 10*75=750 کوادرات اجرا گردید.
در داخل هر کوادرات نیز درصد پوشش کل گونهها تخمین زده شد و در فرم مخصوص عملیات میدانی یادداشت گردید مختصات نقطه نمونهبرداری شده با استفاده از دستگاه GPS مدل گارمین تعیین و برحسب UTM، همچنین ارتفاع از سطح دریای آزاد یادداشت گردید. جدول(3-1) نمونه فرم جمع آوری اطلاعات میدانی را نشان میدهد. علاوه بر نمونه برداری، مختصات بعضی از نقاط مانند مناطق صنعتی و مسکونی، معادن رس و کارخانههای آجرپزی، معادن سنگ آهن، صخرهها، جنگل هایدست کاشت، اراضی حاوی آهن، مزارع، تاکستان و باغات مخلوط عوارض شاخص دیگر، جهت بررسی آنها روی تصاویر ETM+ جمع آوری و یادداشت شد. در مجموع تعداد 140. نقطه در صحرا بررسی و مختصات جغرافیایی آنها توسط GPS تعیین گردید که از این تعداد برای 75 نقطه، نمونه برداری پوشش گیاهی انجام گرفت و وضعیت گون زارها تعیین گردید. شکل 3- 7 نمودار مراحل مختلف تحقیق را نشان میدهد.

شکل-3-6- نمایه شماتیک از نحوه برداشت داده های صحرایی و موقعیت پلاتها و GPS

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
شماره………. نام آماربردار: نام همراه: تاریخ: نام نقشه 1:50000
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ارتفاع منطقه: طول جغرافیایی: عرض جغرافیایی
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
موقعیت منطقه: نوع کاربری:
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
شماره کوادرات
نام علمی گیاهان
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
جدول3-1- فرم جمع آوری اطلاعات صحرایی منطقه
*اعداد یاداشت شده در داخل هر کوادرات، پوشش گیاهی گونه غالب اول و دوم برحسب متر مربع می باشد.

شکل 3-7- نمودار مراحل مختلف تحقیق

3-4- پردازش و پیش پردازش داده های ماهواره ای
3-4-1- تصحیح هندسی و زمین مرجع نمودن تصاویر
تصاویر مورد استفاده در این مطالعه تصاویر سنجنده ی ETM+ است. برای استفاده از داده ماهواره ای، بررسی کیفیت داده برای ابرناکی، نوارشدگی، نویزهای اتفاقی و… بررسی شد که داده مشکلی از این نظر نداشت. بنابراین انجام سایر تصحیحات اجرا نشد ولی تصحیحات هندسی برای زمین مرجع نمودن داده ها اعمال گردید. جهت تصحیحات هندسی از ثبت داده ها به نقشه های
رقومی توپوگرافی 1:50000 سازمان نقشه برداری کشور استفاده گردید. به این ترتیب که ابتدا ترکیب رنگی کاذب از باندهای 30 متری به صورتRGB جهت وضوع بیشتر عوارض بر روی آن اعمال گردید. سپس نقاط مشترک بین این تصویر و نقشههای در دسترس، تعداد 30 نقطه کنترل زمینی با مختصات UTM در محل تقاطع جاده ها و محل عوارض اصلی چون شهرها و عوارض قابل تشخیص دیگر انتخاب شد. با بررسی RMSe به دست آمده، نقاطی که دارای خطای بالایی بودند حذف و نهایتاً تطابق هندسی با 28 نقطه کنترل زمینی و با اعمال روش نزدیک ترین همسایه و مدل هندسی چند جمله ای درجه 1 ثبت به نقشه صورت گرفت.
3-5-2- جداسازی منطقه مورد مطالعه بر روی تصویر
برش تصویر پس از اعمال تصحیح هندسی بر روی تصویر منطقه مورد مطالعه صورت گرفت و براساس مختصات جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در سیستم UTM با استفاده از عملگر Subset Image در نرم افزار ERDAS با مساحتی در حدود 70000 هکتار و محدوده ای به عرض جغرافیایی380297-326579 و طول جغرافیایی3780229-295879 از تصویر جدا شد.
3-4-3- استخراج اطلاعات رقومی
جهت استخراج اطلاعات داده های ماهواره ای مربوط به نقاط نمونه برداری زمینی به شرح ذیل صورت گرفت:
برای تعیین رابطه تاج پوشش گیاهی با دادههای ماهوارهای، ابتدا یک لایه وکتوری با توجه به مختصات نقاط نمونه برداری شده صحرایی ساخته شد و به صورت یک لایه بر روی تصویر خام که فقط پیش پردازشهای تصویر روی آن انجام گرفته، قرار داده شد. همچنین برای استخراج داده از دیگر تصویرهای آنالیز شده هم با استفاده از همین لایه وکتوری استفاده شد. با توجه به روش نمونه برداری که قبلاً توضیح داده شد هر محل نمونه برداری مساحت حدود 9 پیکسل سنجنده را در بر می گیرد. به این منظور فیلتر 3*3 روی تصاویر اعمال شد و هر تصویر با فایل رستری معرف نقاط نمونه برداریCROSS داده شد. در جداول حاصلDN هر تصویر در محل مرکز نمونه برداری تعیین و ارزش پیکسل هر نقطه وارد اکسل گردید. که در مراحل بعدی تشخیص پدیده ها و تعیین و محاسبه مدل ها به کار گرفته شد. میانگین درصد تاج پوشش گیاهی در 10 کوادرات هر سری پلات، بعنوان درصد پوشش گیاهی به نقطه مرکزی پلات ها اختصاص یافت و به هر پیکسل کد و درصد پوشش گیاهی اختصاص یافت [32،44].

3-4-5- بارزسازی تصاویر
3-4-5-الف- تعیین بهترین ترکیب باندی برای تصاویر رنگی کاذب و طبقه بندی
به منظور تعیین بهترین ترکیب باندی در ساخت تصاویر رنگی و طبقه بندی رقومی از شاخص مطلوبیت استفاده شد.
رابطه2-1، تعداد ترکیب های سه تایی حاصل از باند های ماهواره مورد استفاده را محاسبه کردیم.
در این مطالعه این شاخص برای 6 باند سنجندهی ETM+ بدون باند PAN و باندهای گرمائی محاسبه و برای تهیه تصاویر کاذب رنگی به کار رفت. که مجموعاً 20 ترکیب باندی 3 تائی از آن استخراج شد.

رابطه(3-1)
با توجه به واریانس و همبستگی بین باندهای مختلف و نرم افزارIDRISI taiga و با استفاده از رابطه (3-2)OIF محاسبه گردید و مقدار شاخص مطلوبیت ترکیبات مختلف اولویت بندی شد، با توجه به این شاخص بهترین ترکیب باندی انتخاب گردید.
رابطه (3-2)
3-4-5-ب- آنالیز مؤلفه های اصلی
آنالیز مؤلفه های اصلی با استفاده از 6 باند غیر گرمائی و پانکروماتیک سنجنده، انجام و خروجی های آن برای آنالیز های بعدی وارد مدل گردید. این آنالیز بر روی تصویر FCC نیز اعمال گردید. مؤلفههای حاصل از این آزمون به عنوان باند های مصنوعی در تهیه نقشه کاربری اراضی مورد استفاده قرار گرفت. و تشخیص عوارض مختلف سطح زمین تفکیک شدند.
3-4-5-ج- فیوژن تصاویر
تصاویر ETM+ مورد استفاده، دارای دقت زمینی با اندازه پیکسل 5/28*5/28 متر برای باند های 1 تا 5 و باند 7 است و باند پانکروماتیک دارای پیکسلهای 15*15 متر میباشد. در این تحقیق تصویر بدست آمده پس از تصحیح هندسی و، در سیستم مختصات جغرافیایی دوباره سازی شد. با استفاده از الگوریتم نزدیک ترین همسایه توسط عملگرBrovey Transform در نرم افزار ERDAS، فیوژن تصویرصورت پذیرفت که در نهایت دقت باندهای تصویر با قدرت تفکیک مکانی 15 متر تبدیل گردید.
3-4-5-د- تعدیل هیستوگرام
بارزسازی طیفی تصاویر جهت ارتقا کیفیت تصاویر و تفسیر چشمی و بصری بهتر در طبقه بندی کاربری اراضی استفاده میشود. در این تحقیق جهت بهبود بخشیدن وضوح تصویر از روش توازن هیستوگرام استفاده شد. در این روش توزیع پیکسلها براساس فراوانی آنها صورت میگیرد.

3-5- طبقه بندی تصاویر
در این مطالعه با توجه به تنوع کاربری های موجود و همچنین شباهت زیاد در این کاربری ها از روش های مختلفی برای جدا سازی لایه های مختلف کاربری های اراضی استفاده گردید.
3-5-1- طبقه بندی نظارت شده
با توجه به اطلاعات زمینی و نقاط ثبت شده توسط GPS در مطالعات میدانی و همچنین نتیجه آنالیز طبقه بندی نظارت نشده، نمونه های تعلیمی تهیه گردید به نحوی که نماینده ی مناسبی از کاربری ها باشند. سپس اقدام به طبقه بندی نظارت شده با روشهای مختلف و ترکیبات باندی متفاوت شد که هرکدام از این روش ها در جدا سازی یک یا چند لایه کاربرد داشت. برای طبقه بندی و ایجاد این لایه های اطلاعاتی از الگوریتم حداکثر احتمال استفاده شد.
3-5-2- طبقه بندی نظارت نشده
طبقه بندی نظارت نشده با استفاده از الگوریتم خوشه بندی85 وداده های هم ارزش86 گردید. جهت انجام طبقه بندی نظارت نشده از 6 باند سنجنده ETM+ استفاده گردید. به این ترتیب که ترکیب 3 باندی
برای نرم افزار IDRISI taiga,16 معرفی و براساس آن نقشه کاربری اراضی در 16 کلاس شناسایی شد.
3-5-3- طبقه بندی ترکیبی(هیبرید87)
باتوجه به شباهت بازتاب کاربریهای مختلف، تداخلی در طبقات حاصل از مراحل طبقه بندی وجود داشت که جهت بالا بردن دقت طبقات، از روش طبقه بندی هیبرید استفاده شد. در این روش با استفاده از تصاویر کاذب رنگی حاصل از باندهای اصلی، آنالیز مؤلفه اصلی، شاخصهای پوشش گیاهی و داده های تعلیمی برداشت شده کاربریها تعیین گردید.
3-6- تهیه نقشه کاربری اراضی
برای تهیه نقشه کاربری اراضی از طبقه بندی نظارت شده با تکنیک حداکثر احتمال استفاده شد. نمونههای تعلیمی برای کاربریهای زراعت آبی، تاکستان ها، زراعت دیم، ، فضای سبز شهری ، مسیل، مراتع و دیم زارهای رهاشده، اراضی دست خورده، معادن رس، معادن آهن، اراضی حاوی آهن، کوه، رخنمون سنگی، سایه رخنمون سنگی، خطوط ترابری، مناطق مسکونی و صنعتی تولید شد. در تصویر لایه اراضی حاوی آهن، اراضی دست خورده، زراعت آبی، تاکستان ها . باغات مخلوط، زراعت دیم به خوبی تفکیک شدند

دیدگاهتان را بنویسید