تحقیق رایگان با موضوع زراعي، تغييرات، تصاوير، داده‌هاي

دانلود پایان نامه ارشد

اسکن‌شده مي‌باشد.

شکل ‏31- نقشه محدوده‌هاي زراعي دريافتي
سابقه کشت محدوده
براي اطلاع از سابقه کشت پارسل‌هاي زراعي منطقه، فرمي تهيه گرديد و اطلاعات موردنیاز با پرسش و پاسخ از متخصصان حاضر در رويه کار درخواست پاسخگويي نموديم. اين فرم‌ها توسط کارشناسان کشت و صنعت و دام‌پروری مغان تکميل گرديده‌اند که شامل اطلاعاتي در مورد نوع کشت، زمان کشت، زمان برداشت، ديمي يا آبي بودن پارسل مشخص شده و نيز دوره‌هاي سبز بودن، جوانه‌زدن و نيز ساير اطلاعات موردنیاز مي‌باشد. ازآنجایی‌که اين تحقيق نياز به اطلاعات در فواصل کوتاه‌مدت نياز داشت، اين مهم صورت پذيرفت و اطلاعات پيشينه کسب گرديد. ذیلاً نمونه‌اي از فرم تهيه شده نمايش داده شده است.

شکل ‏32- نمونه فرم جمع‌آوری تاريخچه زراعي

تصاوير ماهواره‌اي
با توجه به امکان دسترسي تصاوير ماهواره‌اي با بازه زماني دو هفته از تصاوير سنجنده Landsat 8 OLI استفاده گرديد. اين تصاوير ازآنجایی‌که رايگان در اختيار کاربران قرار مي‌گيرند از مزيت سهولت دست‌يابي برخوردارند و در اکثر تحقيقات من‌جمله ارزيابي تغييرات داراي امتياز هستند. در اين تحقيق از باندهاي مرئي و مادون‌قرمز براي دست‌يابي به اطلاعات طيفي استفاده شده است. روش‌های چگونگي استخراج اطلاعات در مباحث آتي بيان شده است.

شکل ‏33- تصوير ماهواره‌اي با قدرت تفکيک بالا از محل مطالعه
پايگاه داده
پايگاه داده ايجاد شده در اين طرح، شامل تمام داده‌هاي ورودي و اطلاعات خروجي از انجام عمليات مي‌باشد که به شرح ذيل قرار گرفته‌اند:
پايگاه داده کشت و صنعت مغان:
اين پايگاه داده شامل نقشه پارسل‌هاي موجود در منطقه و نيز فرم‌هاي سابقه کشت زراعي است.
داده‌هاي تمريني استخراج‌شده براي دوره‌هاي زراعي
داده‌هاي استخراج شده داده‌هاي مشاهدات زميني، تفسير تصاوير Google Earth و ديگر سرويس‌هاي ارائه تصوير پوششي مانند Here و غيره، همچنين تفسير عکس‌هاي هوايي با رزولوشن بالا را که توسط سرورهاي خدمات عکس‌هاي هوايي ارائه مي‌گردد، شامل مي‌شود.
داده‌هاي تولیدشده در طول انجام طرح
داده‌هاي تولیدشده شامل داده‌هاي تمريني که در طول انجام عمليات با تکنيک‌هاي برشمرده‌شده در فصول آتي به‌دست‌آمده و نيز نقشه‌هاي کاربري اراضي مشمول و اطلاعات نقشه‌اي و آماري تغييرات مي‌باشد.
کليه داده‌هاي مذکور در طول فرايند تحقيق مورداستفاده قرار مي‌گيرند.

نرم‌افزارهاي مورداستفاده
سعي گرديده است در انجام عمليات آشکارسازی از قابل‌دسترس‌ترین نرم‌آفزارهاي کاربرپسند استفاده گردد. نرم‌افزارها عبارت‌اند از:
ArcGIS 10.3
نرم‌افزار پردازشي ENVI 5.1: اين نرم‌افزار بيش از 70 فرمت داده را پشتيباني مي‌کند و تقریباً تمام تصاوير حاصل از سنسورها را مي‌تواند نمايش داده و پردازش نمايد.
Google Earth Pro 7.1.2.2014
AutoCadMap3D 2015
PCI Geomatica
همچنين در کنار نرم‌افزارهاي تخصصي فوق از نرم‌افزارهاي عمومي با پيش‌زمينه کاربر حرفه‌اي استفاده گرديده‌اند که شامل Visual Studio C#، Matlab، PhotoShop CS6 مي‌گردند. کليه داده‌ها اعم از تصاوير، عکس‌ها، نقشه‌ها و ساير داده‌هاي توليد‌شده در حين پردازش تصاوير، در پايگاه دادهGeoDataBase ArcGIS 10.3 ذخيره و تجزيه و تحليل گرديده‌اند.

مراحل تحقيق
ازآنجایی‌که تحقيق حاضر شامل بررسي تغييرات پوشش گياهي در دوره‌هاي کوتاه‌مدت زراعي با فاصله زماني دو هفته تا يک ماه مي‌باشد، تلاش گرديده بهترين و مؤثرترین راه‌هاي دست‌يابي به اين تغييرات با قابل‌دسترس‌ترین داده‌هاي موجود و امکانات نرم‌افزاري کاربرپسند موردبررسی قرار گيرد.
الف- بررسي روش‌های آشکارسازی تغييرات از منابع مختلف: بررسي کم‌و‌کيف دوره‌هاي زماني و موارد قابل‌استخراج از تصاوير ماهواره‌اي Landsat 8 صورت مي‌گيرد. در زماني که فعاليت‌هاي کشاورزي مؤثر در دقت مکاني و زماني تصوير، با قابليت استخراج، با استفاده از طيف‌هاي الکترومغناطيسي آن‌ها، به‌صورت مستقل جدا مي‌گردند. (در طيف‌هاي الکترومغناطيسي قابل‌شناسایی و داراي امضا باشند). در منطقه موردبررسی، اطلاعات مور نياز براي بررسي اعم از مساحت، نوع تغيير (شخم‌خورده، سطح سبز، سطح برداشت)، دوره‌هاي زماني مورد استخراج (ماهانه و سالانه) ترتيب و قالب ارائه‌ي آن‌ها قابليت استخراج از تصاوير Landsat 8 را برخوردار هستند، استدلال خواهد گرديد.
ب- بررسي و انتخاب نرم‌افزارهاي مناسب براي پياده‌سازي: بسته‌هاي نرم‌افزارهاي مختلفي مانند Erdas، ENVI و … براي استخراج تغييرات طراحی‌شده است و ارزيابي آن‌ها جهت استفاده براي مراحل مختلف فرايند مذکور صورت مي‌گيرد. در اين نرم‌افزارها ماژول‌هاي مختلفي براي بررسي و آنالیز تصاوير سنجش‌ازدوری مورداستفاده قرار مي‌گيرد. همچنين از ديگر نرم‌افزارهاي پرکاربرد که به سهولت در دسترس کاربران قرار مي‌گيرد ArcGIS مي‌باشد که امکان دسترسي به workflowهاي پردازشي و همچنين طراحي ابزارهاي جديد به‌منظورهاي مختلف را مي‌دهد. در اين ميان از نرم‌افزاري بايد استفاده نمود که کاربرپسند واقع مي‌گردد.
ج- ارزيابي ميزان تناسب هرکدام از روش‌ها با سناريوي مورد براي منطقه‌ي ثابت، سنجنده‌ي ثابت و دوره‌هاي کوتاه‌مدت (مطالعه‌ي تغييرات اراضي)؛ در اين مرحله بررسي مي‌شود کدام يک از روش‌های جمع‌آوری اطلاعات در مورد اراضي کشاورزي و محصولات آن‌ها و همچنين استفاده از روش‌های استخراج اطلاعات از تصاوير ماهواره‌اي مي‌تواند ما را در رسيدن به هدف تحقيق کمک نمايد.
د- انتخاب منطقه‌ي موردمطالعه و داده‌هاي موردنیاز؛ منطقه‌ موردمطالعه به‌گونه‌ای انتخاب گرديده که داده‌هاي اراضي زراعي و آمار زراعت‌هاي سال قبل براي محدوده‌ موجود مي‌‌باشد. به‌نحوی‌که محصول زراعي، نوع کشت و سوابق آن را قابل تهيه بوده است. درين ميان حداقل ديتاي موردنیاز شامل تعدادي پارسل زراعي در يک منطقه است که تاريخچه‌ي زراعي آن‌ها حداقل در دوره‌ زراعي قبلي استخراج‌شده يا قابل‌استخراج مي‌باشد.
ه- انتخاب منطقه: محلي انتخاب مي‌گردد که داده‌هاي فوق در دسترس باشد. لذا داده‌هاي مدون‌شده براي منطقه موردنظر است. آمار منظم و مرتبي براي دوره‌هاي مختلف براي کوچک‌ترین محدوده مهيا بوده، زراعت غله متداول و نقشه‌ای از قطعات زراعي آن موجود است. براي استفاده در داده‌هاي آموزشي استخراج تاريخچه زراعي حداقل براي تعدادي از قطعات آن مقدور و آمار موجود مهم‌ترین گزينه موردنظر براي رسيدن به هدف است. بدين منظور می‌توان از روش‌های سنتي که به‌صورت سؤال و جواب از اهالي مناطق مورد نظر مي‌باشد و يا با مراجعه به سازمان‌هاي مربوطه که اطلاعات دقيقي از سابقه‌ي کشت مناطق دارند استفاده نمود.
و- آماده‌سازي داده‌ها: لايه‌هاي موردنیاز براي استخراج و مراحل مقايسه و … در ژئوديتابيس قرارداده شده و نواحي زراعي محدوده با استفاده از تصاوير ماهواره‌اي High Resolution مانند Ikonos استخراج مي‌گردند. (پارسل‌هاي زراعي که براي استخراج تغييرات مد نظر هستند با استفاده از تصوير High Resolotion به‌دست مي‌‌‌آيند و تغييرات با استفاده از تصاوير Landsat 8 استخراج مي‌گردند) ازآنجایی‌که اراضي ثابت به‌صورت کشت آبي و ديمي موردنظر است، لذا محدوده‌ي کلي آن‌ها که داراي سابقه‌ي کشت مي‌باشد، موردبررسی قرار مي‌گيرند.
ز- تمام داده‌هاي پايه‌ي موردنياز منطقه مطالعاتي به‌صورت GIS Ready در دسترس هستند. با استفاده از تصاوير Landsat8 با لحاظ نمودن دقت مکاني 15متري باند پانکروماتيک يا با تبديل اندازه‌ي باندهاي ديگر به 15متر، اقلام زراعي موردبحث و هدف استخراج مانند سطح سبز، سطح برداشت و نوع محصول و غيره قابل حصول هستند. تغييرات مورد انتظار ماهانه با استفاده از دو يا سه تصوير در دو مقطع زماني نزديک با همان سنجنده و دقت يکسان استخراج مي‌گردند. لذا با تغيير اندازه‌ي پيکسل و افزايش دقت مکاني آن تا 15 متر و با برخورداري از داده‌هاي پايه و ثابت‌بودن اراضي موردبحث، که به‌عنوان بستر استخراج تغيير شناخته خواهد شد، امکان اخذ نتيجه‌ي اجرايي در آن مورد انتظار است. علاوه بر داده‌های پايه ذکرشده و تاريخچه زراعي محدوده آمار جمع‌آوری‌شده براي دوره‌های قبلي نيز موردنیاز است. تهيه آمار زراعت در مراحل مختلف زراعت براي مديريت اراضي زراعي جمع‌آوری‌شده‌ بايد تهيه گردند. به‌نحوی‌که سطح سبز يا شخم‌خورده يا نخورده و غيره موردنیاز است.
ح- تهيه‌ي داده‌هاي آموزشي براي تغييرات؛ تهيه تصاوير متوالي از دوره‌هاي زراعي قبلي. داده‌هاي آموزشي براي اين تحقيق از طريق برداشت نقاط و همچنين جمع‌آوری اطلاعات زراعي از پارسل‌ها به دست مي‌آيند. بطوريکه بتوان با اين داده‌ها بتوان تمام محصولات از نوع مشخص‌شده را شناسايي نمود. همچنين تصاوير متوالي از اين محدوده‌ها در دوره‌هاي زراعي متوالي از همان محدوده تهيه مي‌گردد.
ط- استخراج تغييرات؛ تغييرات همان رخدادهايي هستند که در دانش‌پایه از پيش تدوین‌شده‌اند و تغييرات موردانتظاري هستند که براي پارسل‌هاي زراعي با توجه به زمان (اتفاق دوره‌ی قبلي) به‌دست‌آمده‌اند و براي زمان و مکان مختلف متفاوت مي‌باشند. اين تغييرات بين تصوير جديد و تصوير دوره قبل در نرم‌افزارهای مشخص‌شده با استفاده از داده‌هاي پايه در دانش‌پایه حاصل می‌گردد. استخراج تغييرات با اخذ تصوير جديد که در کمتر از 24 ساعت با نرخ دو هفته توسط USGS به‌طور رايگان در اينترنت انتشار می‌یابد، به دست می‌آید و به معني بررسي رخدادهاي پیش‌بینی‌شده در دانش‌پایه بر روی پارسل زراعي مشخص به ازاي دريافت تصاوير جديد نسبت به تصاوير دوره‌های قبلي می‌باشد. خروجي حاصل به دو صورت زير مي‌باشد: آ. نقشه تغييرات که در آن نوع تغيير در پارسل‌ها مشخص‌شده (ذخيره رخداد در دانش‌پایه تا تغيير مورد انتظار به دست آيد) ب. آمار تغييرات در قالب آماده درخواستي مديريتي که براي هر دوره تدوین‌شده است.
روش‌های مختلفي براي استخراج تغييرات وجود دارد. از روش‌های پيکسل‌پايه گرفته تا روش‌های جديدي که هر روز به تعداد آن‌ها افزوده مي‌شود و با تلفيق روش‌های جديد و قديم الگوريتم‌هاي مختلفي به دست مي‌آيد می‌توان استفاده نمود.
انتخاب از بين روش‌های استخراج تغييرات با توجه به ويژگي‌هاي حاضر، اخذ تصاوير دوره‌اي براي سال قبل و استخراج آمارهاي سال زراعي قبلي، مقايسه‌ي آن با آمارهاي نهايي، بهينه‌سازي روندهاي تغييرات با بهره‌گيري از تصاوير High Resolution زمان رخداد، بهينه‌سازي دقت استخراج با استفاده از ساير منابع داده، اعم از آمارهاي جمع‌آوری‌شده، تصاوير High Resolution بايد طراحي و پياده‌سازي شده باشد.
ازآنجایی‌که هدف تسريع در امر استخراج مي‌باشد لذا اخذ و ذخيره‌سازي حجم بالاي اطلاعات، مديريت حجم داده، نحوه‌ي پردازش، نتايج و نحوه‌ي ذخيره‌سازي آن‌ها، ارائه‌ي نتايج به‌صورت نقشه‌ آماری درين عمليات صورت مي‌گيرد و همچنين قالب‌هاي ارائه‌ي نتايج به‌صورت نقشه‌اي و آماری بايد از قبل طراحي و آماده‌شده باشند تا به‌محض اخذ توليد نتايج تغييرات در قالب طراحی‌شده باشند و زمان خاصي براي آن‌ها صرف نگردد.
در پردازش‌ها با توجه به اينکه نوع تغيير مورد انتظار در هر مقطع زماني براي هر Pixcel از محدوده‌ي زراعي مشخص مي‌باشد، لذا استدلال وقوع حالت‌هاي پيش‌فرض و فرض‌‌نشده، رويه‌اي که با دقت بسيار خوبي بتواند وقوع را تشخيص دهد شناسايي و پياده‌سازي خواهد شد. به‌عنوان‌مثال در يک دشت زراعي (پلي‌گون يا pixcelهاي 4در5 کيلومتر) با قطعات زراعي مشخص (پلي‌گون) و سوابق زراعي آن‌ها در اوايل فصل بهار براي چندضلعی که کاشته مي‌شود انتظار شخم‌خوردن يا نخوردن آن‌ها را داريم و در اواخر بهار و در اوايل تابستان ميزان سبزينگي آن‌ها، سطح سبز يا سطح محصول. بنابراين براي محصول، انتظار وقوع خاص را داريم.

سنجنده Landsat 8 OLI
سنجنده Landsat حدوداً از سال 1972 به‌صورت پيوسته تغييرات عوارض روي سطح زمين را ثبت و ضبط مي‌نمايد (35) و با از مدار خارج شدن هر سنجنده، سنجنده‌هاي نسل جديد جاي آن‌ها را مي‌گيرد. Landsat 8

پایان نامه
Previous Entries تحقیق رایگان با موضوع کاربری اراضی، تغییرات کاربری اراضی، پوشش گیاهی، ضریب کاپا Next Entries تحقیق رایگان با موضوع تصاوير، هندسي، تصحيحات، کاليبراسيون