ع نیازهای بشری است. بر این اساس میتوان گفت که انسان و فعالیت‌های او، عامل تشکیل‌دهنده کاربری اراضی بوده و معیار خوبی برای تفکیک کاربری اراضی از پوشش اراضی می‌باشد. کاربری اراضی محصول تلاش انسان برای رفع نیازهای خود از طبیعت است بر این اساس کاربری اراضی را میتوان چنین تعریف کاربری اراضی مفهومی مرکّب نمود: « از اجتماع، فرهنگ، اقتصاد و عوامل سیاسی یک جامعه است که درگذر زمان شکل می‌گیرد».
امضاي طيفي
عوارض روي زمين، امواج بازتابيده الکترومغناطیسی حاصل از خورشيد را جذب، منعکس، پراکنش و يا حذف مي‌نمايند و تمام سنجنده‌هاي طيفي طوري طراحي گرديده‌اند که تمام اين عکس‌العمل‌هاي حاصل را اندازه‌گیری نمايند. توانايي ثبت اطلاعات مذکور توسط سنجنده اين توان را به انسان مي‌دهد تا عوارض و تغييرات حاصل از آن‌ها در سطح زمين و داخل اتمسفر را به‌خوبی شناسايي نموده و براي تدابير لازم را بينديشد. تمام عوارض زمين، مانند آب، خاک، گياهان، شن، ماسه و … داراي عکس‌العمل خاصي در برابر امواج الکترومغناطيسي دارند و در امواج مختلف رفتار خاصي را از خود نشان مي‌دهد. اين نشانه‌هاي خاص را امضاي طيفي يا منحني واکنش طيفي عوارض گويند که براي هر پديده منحصربه‌فرد مي‌باشد. اطلاعات طيفي ذخيره‌شده توسط سنجنده‌ها مي‌تواند اطلاعات بيشتري را با به کار بردن امضاي طيفي بدست دهد.
همان‌طور که در شکل 2 3- منحني طيفي گياهان، خاک و آب در سه ناحيه طيفي مرئي، مادون‌قرمز نزديک و مياني نشان داده‌شده است، منحني طيفي، رفتار سه ماده اصلي (آب، گياهان سبز، خاک) در سه ناحيه امواج الکترومغناطيسي (مرئي، مادون‌قرمز نزديک و مادون‌قرمز مياني) نشان مي‌دهد. پوشش گياهي سبز کمترين مقدار بازتاب را در ناحيه مرئي و بيشترين مقدار را در ناحيه مادون‌قرمز نزديک دارد. همچنين گياهان بيمار را میتوان با نوسانات منحني طيفي در محدوده مادون‌قرمز نزديک شناسايي نمود. ضعيف‌ترين مقدار انرژي بازتابي از گياهان در محدوده امواج آبي و قرمز مشاهده مي‌شود.
شکل 2 3- منحني طيفي گياهان، خاک و آب در سه ناحيه طيفي مرئي، مادون‌قرمز نزديک و مياني
آشکارسازی تغييرات1
زمين بر اثر پديده‌هاي طبيعي يا فعاليت‌هاي انساني مدام در حال تغيير است و اين فعاليت‌ها باعث مي‌شود زمين از نظر تقسيمات به کاربري و پوشش زمين تقسيم گردد. (Dai and khorram, 1999) در کاربردهاي سنجش‌ازدور، تغييرات بعنوان تناو‌ب‌هاي اجزا با نرخ متنوع مطرح مي‌گردند. اطلاعات تغييرات پوشش و کاربري زمين به سبب استفاده‌هاي کاربردي در امورات مختلف شامل قطع درختان جنگلي، تخمين آسيب‌ها، مانيتورينگ خطرات، گسترش شهرها، برنامه‌ريزي و مديريت زمين، اهميت دارند. (Hussain et al,2013)
مجموعه داده‌های چند زمانی سنجش‌ازدور که از نواحی پوشش زمینی یکسان و از سنسورهای یکسان (مختلف) در زمان‌های متفاوت اخذشده، داده‌های مهم و کلیدی برای آشکارسازی تغییرات در کاربردهای وسیعی می‌باشد. برای مثال از این دادهها میتوان برای نظارت بر گسترش شهری، نظارت حوادث، فرسایش یخچالی و مدیریت منابع طبیعی استفاده کرد.
کشف تغييرات، دربرگیرنده بارز سازی تغييرات يک پديده در بازه‌ي زماني متفاوت مي‌باشد. به‌بیان‌دیگر، پروسه تشخيص تفاوت‌ها در وضعيت و الگوي اجسام يا پديده‌ها را با مشاهده آن‌ها در دو زمان مختلف گويند. (Singh, 1989 ،2002 Armenakis and papanik, ،DiGirolamo, 2006) اين کشف، پردازش تشخيص و يا تشريح تغييرات موجود در ويژگي‌هاي پوشش يا کاربري زمين بر اساس داده‌هاي تصاوير زمين‌مرجع‌شده بدست آمده از طرق سنجش‌ازدوري صورت مي‌پذيرد (Shalaby et al, 2007) و هدف اصلي آن شامل تعيين مکان جغرافيايي و نوع تغييرات، مقدار تغييرات و تعيين دقت حاصل از تغييرات مي‌شود. پس میتوان گفت منبع اوليه اين پرسه داده‌هاي جغرافيايي2 هستند که اصولاً با فرمت ديجيتال3، آنالوگ4 و يا برداري5 (Kresse and Danko, 2012) تهيه گرديده‌اند. درک روابط بين پديده‌ها و واکنش‌هاي آن‌ها (Singh) ما در مديريت بهتر منابع زميني ياري مي‌رساند.
در واقع قدمت پروسه کشف تغييرات به زمان وقوع پيدايش سنجش‌ازدور بازمی‌گردد که پس‌ازآن با کاربردهاي نظامي توسعه يافته و امروز در اکثر صنعت‌ها به‌ویژه در حيطه کشاورزي استفاده گسترده‌اي دارد. (Kresse, 2012) سنجش‌ازدور امکانات لازم و تا حدي کافي را براي کشف و نمايش تغييرات در اختياران کاربران قرار مي‌دهد که در اين تحقيق مي‌تواند به‌صورت تغييرات ايجاد شده در سطح پوشش گياهي تعريف گردد. (Coppin et al, 2004)
پرسه‌ي کشف تغییرات، تجزیه و تحلیل خصوصيات مکاني، طیفی و زمانی داده‌های سنجش‌ازدور به‌منظور استخراج آماري است که حضور یا عدم حضور کاربري زمین و یا انواع دیگر تغییرات را نشان می‌دهد. (DiGirolamo، ص 44) اين تغييرات ممکن است به سمت افزايشي ( مثبت)، يا کاهشي (منفي) و يا بدون تفاوت حاصل گردند. اين امر بر اساس امواج الکترومغناطيسي دريافتي توسط سنجنده‌هاي ارسالي و تحليل و تفسير آن‌ها استوار است. بدين‌صورت که وقتي امواج الکترومغناطيسي با عوارض روي زمين برخورد مي‌نمايند، هر عارضه مقدار ويژه‌اي را بازمي‌تاباند، اين امر که به‌اصطلاح امضاي تغييرات6 ناميده مي‌شود تقریباً براي هر پديده‌اي مقدار منحصربه‌فردی بوده و اطلاعات باارزشي را در اختيار کاربر قرار مي‌دهد.
همچنين اين کشف به سبب پوشش مکرر در دوره‌هاي زماني کوتاه و کيفيت پايدار تصاوير استفاده گسترده‌اي در فناوري سنجش‌ازدور دارد (Huang, 2008) و به‌جرأت میتوان گفت اين کاربرد از مهم‌ترین بخش‌هاي اين فناوري مي‌تواند محسوب گردد.
در سنجش‌ازدور روش‌های مختلفي به‌منظور بارز سازی تغييرات پديده‌ها وجود دارد. بااین‌حال انتخاب مناسب‌ترین روش بستگي به شرايط مختلف و همچنين نوع پديده‌ها دارد. ازجمله اين شرايط میتوان به‌دقت سنجنده مورداستفاده، شرايط و رطوبت خاک، زمان و مکان پديده اشاره نمود.
يک کشف مناسب بايد بتواند موارد زير را نتيجه دهد: (Lu et al, 2004)
محل تغيير و نرخ تغيير
توزيع مکاني گونه‌هاي تغييريافته
منحني تغيير انواع پوشش زمين
تخمين دقت نتايج حاصل از تغييرات به‌دست‌آمده
براي بدست آوردن مقادير تغييرات هم از تصوير به تصوير و هم از مقايسه نتايج پس‌پردازش طبقه‌بندي استفاده مي‌گردد. (Huang, 2008)
کاربردهای بارز سازی تغييرات
منابع اطلاعاتی زیادی برای مطالعه کاربری/پوشش اراضی و تغییرات آن‌ها وجود دارد که از مهم‌ترین آن‌ها میتوان نقشه‌برداری از طریق عملیات زمینی، نقشههای توپوگرافی و داده‌های سنجش‌ازدور را برشمرد. در میان این منابع اطلاعاتی، داده‌های سنجش‌ازدور در تهیه نقشههای کاربری اراضی، جایگاه خاصی را به خود اختصاص دادهاند. سنجش‌ازدور به جهت ارائه اطلاعات به روز، پوشش‌های تکراری، کثرت سنجش در محدوده طیفی از طیف مرئی، ارزان بودن، تنوع اشکال داده، سنجش کمّی و رقومی پدیده‌های سطح زمین، در ارزیابی منابع طبیعی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و بهترین وسیله در تهیه نقشههای کاربری اراضی محسوب می‌شود. این تکنولوژی در جهان به‌طور گسترده‌ای در تهیه نقشههای کاربری اراضی مورداستفاده قرار می‌گیرد.
کشف تغييرات که يکي از مهم‌ترين جنبه‌هاي مورداستفاده اين فناوري مي‌باشد امروزه استفاده گسترده‌اي دارد. استفاده از اين ابزار را میتوان در ده ديدگاه زير طبقه‌بندي نمود: (ِD. LU)
تغييرات پوشش و کاربري زمين
تغييرات جنگل‌ها يا گياهان
برگ‌ریزی يا مرگ‌ومیر جنگل‌ها و تخمين آسيب‌ها
احياء و قطع درختان جنگلي و ثبت وقايع
تغيير رطوبت زمين
آتش‌سوزي جنگل
تغييرات چشم‌اندازها و باغات
تغييرات شهري
تغييرات محيطي
کاربردهاي ديگري همچون مانيتورينگ محصول
ملزومات کشف تغييرات
تشخیص تغییرات به‌موقع و دقیق از ویژگی‌های سطح زمین پایه و اساس روابط بهتر درک و تعامل بین انسان و پدیده‌های طبیعی است که راه را براي مديريت بهتر و پاياي انسان از منابع را فراهم مي‌آورد. اين امر سبب به‌روزرسانی اطلاعات در حيطه منابع مورداستفاده مي‌باشد.
تصاوير چندزمانه سنجش‌ازدوري: تصاوير حداقل در آغاز و پايان زمان تغيير در دسترس باشند و از نظر قدرت تفکيک مکاني، زماني و رادیومتریک يکسان باشند و تصاوير تقریباً در يک زمان معين از سال باشند. در رابطه با کشف تغييرات، اصولي بايد با توجه به هدف تغيير تعيين گردد. اين اصول به‌صورت زير دسته‌بندي مي‌گردند:
آ. پردازش تصاوير (تصحيحات رادیو متریک، هندسي)
ب. استفاده از الگوريتم کشف تغييرات
ج. تعيين تغييرات
د. گزارش نتايج
در واقع بخش‌هاي اول تا سوم از نظر مشتريان تغييرات قابل ديد نيست. يعني کاربر با توجه به نياز مشتري عمليات را با توجه به علم و انديشه خود انجام داده و درنهایت آخرين بخش عمليات در اختيار متقاضي قرار مي‌گيرد. ايشان با توجه به نتايج حاصله اتخاذ تصميم مي‌نمايد. همچنان‌که در این مطالعه يکي از اهداف آشکارسازی، رسيدن به تغييرات کوتاه‌مدت براي مديريت زمين مي‌باشد.
به‌طورکلی تشخيص تغييرات بر اساس تصاوير چندطيفي سنجش‌ازدوري روش نويني را براي ارزيابي زمینه‌های متفاوت فراهم آورده است. (Singh,89)
روش‌های کشف تغييرات
کشف تغييرات تحت تأثیر محدوديت‌هاي مکاني، زماني، طيفي و موضوعي قرار مي‌گيرد (Coppin, 2004) و باعث گرديده در طول دو دهه‌ي اخير، روش‌های مختلفي با استفاده از تصاوير سنجش‌ازدور گسترش داده شوند. (Dai 1999و Lu, 2004) بااین‌حال انتخاب روش از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. بدین سبب که برخي از روش‌ها تنها تغييرات موجود را نشان مي‌دهند و برخي همچون مقايسه پس از طبقه‌بندي ماتريس کاملي را در پروسه تغييرات فراهم مي‌سازد. (Lu. 2004) همچنين استفاده از روش مقايسه تصاوير طبقه‌بندی‌شده از متداول‌ترين روش‌های موجود مي‌باشد. کشف تغييرات مي‌تواند به دو صورت انجام گيرد، نخست تنها به تفاوت‌هاي موجود اکتفا گردد و هيچ‌گونه دسته‌بندي مابين انواع پديده‌ها صورت نگيرد، يا تمام پديده‌ها به‌صورت طبقه‌بندي‌شده مشخص گردند سپس تفاوت‌هاي بين عوارض در دو يا چند زمان مختلف موردبررسی قرار گيرد. (Dai, 1999) بااین‌حال، روش‌های آشکارسازی متعددي ممکن است براي يک منطقه واحد، نقشه تغيير متفاوت را نتيجه دهند.
فرض در استفاده از داده‌هاي سنجش‌ازدور در کشف تغييرات بر اين اساس است که تغييرات در پوشش زمين بايستي تفاوت‌هاي مابین ارزش راديانس‌ها حاصل گردد به‌نحوي‌که نسبت به تفاوت راديانس‌هاي ايجادشده بر اثر ديگر عوامل ازجمله شرايط جوي، نور، زاويه ديد به اندازه کافي بزرگ باشد. (Afify, 2011 و Nellis, 2009)
روش‌های کشف تغييرات را به‌طورکلی به هفت دسته میتوان تقسيم نمود که هرکدام به زیرمجموعه‌های مختلف تقسيم مي‌گردند(Lu, 2009):
روش‌های جبري
تبديلات
طبقه‌بندي
مدل‌هاي پيشرفته
GIS
تفسير بصري
شيوه‌هاي ديگر
هرکدام از روش‌های فوق به‌اختصار تشريح مي‌گردد.
روش‌های جبري
دسته جبري شامل روش‌های تفاضل دو تصوير، نسبت دو تصوير، رگرسيون (بازگشتي)، تفاضل شاخص‌هاي گياهي، تحليل برداري تغييرات مي‌باشد. (Lu, 2009، Hussain, 2013) اين الگوريتم‌ها جزو ساده‌ترين روش‌های استخراج تغييرات بوده و با تعيين حد آستانه میتوان نتيجه را بدست آورد و به سهولت تفسير نمود.
تفاضل تصويرها
الگوريتم تفاضل يکي از ساده‌ترين و پرکاربردترين الگوريتم‌هاي آشکارسازی تغييرات است (Coppin, 2007 و Afify, 2011 و Yang, 2002) و به‌صورت تک‌باندي اجرا مي‌شود. بدين‌صورت که ارزش پیکسل‌ها در يک تصوير از ارزش پيکسل‌ها همسان در تاريخ ديگر کم مي‌شود ( Gomarasca, 2009) و نتيجه به‌صورت رقم‌ها مثبت، منفي و صفر حاصل می‌گردد که مقادير مثبت تغيير افزايشي، منفي به‌صورت تغيير کاهشي و صفر بدون تغيير تفسير مي‌گردد. (Kresse, 2012) همچنين اين روش را میتوان بر روي تصاوير تبديلي يا شاخص‌هاي مختلف گياهي نيز پياده نمود. ( Hussain, 2013) اين رابطه به‌صورت زير تعريف مي‌گردد:
Id(x,y) = I1(x,y) _ I2(x,y)
بطوريکه I1 و I2 دو تصوير در دو
