استفاده از فن فوتوگرامتری برد کوتاه در تهیه نقشه درصد تخته سنگ، قلوه سنگ و سنگریزه مطالعه موردی: دشت تهران-کرج

آب و خاک

مقاله 5، دوره 31، شماره 3 - شماره پیاپی 53، مرداد 1396، صفحه 956-968   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i3.62037

نویسنده

بهزاد رایگانی^*

دانشکده محیط زیست، سازمان حفاظت محیط زیست، کرج

چکیده

مقدار قطعات سنگی و سنگریزه‌ها به عنوان پوشش محافظ خاک در کنترل فرسایش بادی نقش بسیار قابل ملاحظه‌ای دارد از اینرو اطلاع از تغییرات این پارامتر در چشم‌انداز به تحلیل رویدادها در سیمای سرزمین کمک می‌نماید. فوتوگرامتری برد کوتاه به عنوان ابزار دقیق اندازه‌گیری براساس تحلیل عکس در سالیان اخیر به سرعت پیشرفت نموده و به طور گسترده استفاده از آن در برآوردهای محیطی رو به افزایش است. در این پژوهش سعی شده است به بخش‌های بنیادی علم فوتوگرامتری برد کوتاه ورود شود و توان آن در برآورد درصد قطعات سنگی و سنگریزه بستر سنجیده شود. بدین منظور یک پلات1×1 متر مختص فوتوگرامتری برد کوتاه طراحی و ساخته شد و ابزارها و شیوه عکسبرداری مناسب این مطالعه مشخص گردید. به منظور تهیه نقشه درصد قطعات سنگی و سنگریزه به کمک داده سنجنده OLI یک طرح نمونه‌برداری بر روی دشت تهران-کرج پیاده سازی شد و عکسبرداری صورت پذیرفت. عکس‌ها به کمک نرم‌افزار تحلیل عکس PhotoScan پردازش و عکس عمودی شده پلات و مدل رقومی ارتفاعی زمین از هر پلات بدست آمد. نتایج نشان داد نرم افزار فوتوگرامتری برد کوتاه Photoscan به خوبی قادر است اعوجاج‌های موجود در عکسها را از بین ببرد. توجیه داخلی و خارجی عکس‌ها به خوبی توسط این نرم افزار صورت می‌پذیرد و مدل رقومی سطح با قدرت تفکیک مکانی بالا و عکس‌های عمودی‌شده خروجی با کیفیت توسط این نرم افزار فراهم می‌گردد. عکس‌ها به دو روش 1- طبقه‌بندی به کمک مدل رقومی ارتفاعی یا مدل رقومی سطح زمین به روش درخت تصمیم‌سازی و 2- طبقه‌بندی شئ‌گرا به کمک تصویر عمودی شده و مدل رقومی ارتفاعی طبقه‌بندی شدند تا مقدار قطعات سنگی و سنگریزه در هر پلات مشخص شود. طبقه بندی به کمک درخت تصمیم‌سازی در نرم‌افزار ERDAS IMAGINE 2015 با استفاده از روش درونیابی چندجمله‌ای درجه اول و یا دوم به کمک مدل رقومی سطح زمین صورت پذیرفت. نتایج نشان داد این روش سرعت بالا و دقت متوسط دارد، ولی امکان خودکارسازی استخراج اطلاعات مربوط به قطعات سنگی و سنگریزه در این روش فراهم است. طبقه‌بندی شئ‌گرا در نرم‌افزارeCognition Developer 9 با استفاده از تصاویر عمودی‌شده و مدل رقومی سطح زمین انجام شد. نتایج نشان داد این روش دقت بالا و سرعت کمتر دارد و امکان خودکارسازی فرآیند استخراج اطلاعات مربوط به سنگ و سنگریزه وجود ندارد. در نهایت بر اساس روش ارزیابی صحت طبقه‌بندی و خروجی ماتریس خطا (شاخص کاپا و دقت کلی) در هر پلات مقدار قطعات سنگی و سنگریزه به روش مناسب‌تر بدست آمد و به عنوان متغیر وابسته در مدلسازی بکار رفت. به منظور تخمین درصد قطعات سنگی و سنگریزه ابتدا داده سنجنده OLI تصحیح هندسی و رادیومتری شد تا مقادیر بازتابندگی از آن استخراج شود و با اعمال شاخص‌های طیفی بارزسازی گردید. خروجی این شاخص‌ها و بازتابندگی باندها وارد مدلسازی خودکار خطی شدند تا مقدار قطعات سنگی و سنگریزه تخمین زده شود. بر این اساس یک مدل خطی با ضریب تعیین بیش از 9/0 بدست آمد که توان فن فوتوگرامتری برد کوتاه را در استخراج درصد تخته‌سنگ، قلوه‌سنگ و سنگریزه به خوبی نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

اکاگنیشن؛ پلات فوتوگرامتری؛ تحلیل درخت تصمیم سازی؛ طبقه بندی شئ گرا؛ فوتواسکن

مراجع

1. Achard F., and Hansen M.C. 2016. Global Forest Monitoring from Earth Observation. CRC Press.

2. Uthor, Agisoft PhotoScan User Manual: Professional Edition. Version; 2014.

3. Ahmadi H., 2008. Applied geomorphology: Desert-Wind Erosion. University of Tehran, Tehran.

4. Barati S., Rayegani B., Saati M., Sharifi A., and Nasri M. 2011. Comparison the accuracies of different spectral indices for estimation of vegetation cover fraction in sparse vegetated areas. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 14: 49-56.

5. Ben-Dor E. 2002. Quantitative remote sensing of soil properties. Advances in Agronomy, 75: 173-243.

6. Bertin S., and Friedrich H., 2016. Field application of close‐range digital photogrammetry (CRDP) for grain‐scale fluvial morphology studies. Earth Surface Processes and Landforms, 41: 1358-1369.

7. Brinker R.C., and Minnick R. 1995. The surveying handbook. 2nd ed. Chapman & Hall, New York.

8. Burrough P.A., McDonnell R.A., McDonnell R., and Lloyd C.D. 2015. Principles of geographical information systems. Oxford University Press.

9. Christiansen E.H., and Hamblin W.K. 2015. Dynamic Earth : an introduction to physical geology. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA.

10. Congalton R.G., and Green K. 2008. Assessing the accuracy of remotely sensed data: principles and practices. CRC press.

11. Crouvi O., Ben-Dor E., Beyth M., Avigad D., and Amit R. 2006. Quantitative mapping of arid alluvial fan surfaces using field spectrometer and hyperspectral remote sensing. Remote Sensing of Environment, 104: 103-117.

12. DeMers M.N. 2008. Fundamentals of geographic information systems. John Wiley & Sons.

13. Dogan H.M. 2009. Mineral composite assessment of Kelkit River Basin in Turkey by means of remote sensing. Journal of Earth System Science, 118: 701-710.

14. Fortin M.J., and Dale M.R.T. 2005. Spatial Analysis: A Guide for Ecologists. Cambridge University Press.

15. Frazier B., and Cheng Y. 1989. Remote sensing of soils in the eastern Palouse region with Landsat Thematic Mapper. Remote Sensing of Environment, 28: 317-325.

16. Goudie A., 2013. Arid and semi-arid geomorphology. Cambridge University Press, Cambridge.

17. Ioannides M., Fink E., Moropoulou A., Hagedorn-Saupe M., Fresa A., Liestøl G., et al. 2016. Digital Heritage. Progress in Cultural Heritage: Documentation, Preservation, and Protection: 6th International Conference, EuroMed 2016, Nicosia, Cyprus, October 31 – November 5, 2016, Proceedings. Springer International Publishing.

18. Jensen J.R. Introductory digital image processing 3rd edition. Upper saddle river: Prentice hall2005.

19. Kasser M., and Egels Y. 2002. Digital photogrammetry. Taylor & Francis, London ; New York.

20. Linder W. 2003. Digital photogrammetry : theory and applications. Springer, Berlin ; New York.

21. Linder W. 2009. Digital photogrammetry : a practical course. 3rd ed. Springer, Berlin ; London.

22. Luhmann T., Robson S., Kyle S., and Boehm J. 2014. Close-range photogrammetry and 3D imaging. Walter de Gruyter.

23. Luhmann T., Robson S., Kyle S., and Harley I. 2011. Close Range Photogrammetry: Principles, techniques and applications. Whittles Publishing, Dunbeath, Caithness KW6 6EG, Scotland, UK.

24. Mather P.M., and Koch M., 2011. Computer processing of remotely-sensed images : an introduction. 4th ed. Wiley-Blackwell, Chichester, West Sussex, UK ; Hoboken, NJ.

25. Navulur K., 2006. Multispectral image analysis using the object-oriented paradigm. CRC press.

26. Newman J.P., 2014. Container nursery production and business management manual. First edition. ed. University of California Division of Agriculture and Natural Resources, Oakland, California.

27. Qin Y., Yi S., Chen J., Ren S., and Ding Y. 2015. Effects of gravel on soil and vegetation properties of alpine grassland on the Qinghai-Tibetan plateau. Ecological Engineering, 74: 351-355.

28. Rayegani B. Identification of main dust sources in Alborz Province and checking their trends in the past 15 years Department of Environment: College of Environment, 2016 Summer 2016. Report No.

29. Rayegani B., Barati S., Sohrabi T.A., and Sonboli B. 2016. Remotely sensed data capacities to assess soil degradation. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science.

30. Wang G., and Weng Q. 2013. Remote sensing of natural resources. CRC Press.

31. Woodruff L.G., Cannon W.F., Eberl D.D., Smith D.B., Kilburn J.E., Horton J.D., et al. 2009. Continental-scale patterns in soil geochemistry and mineralogy: Results from two transects across the United States and Canada. Applied Geochemistry, 24: 1369-1381.