امکان‌سنجی استفاده از پارامترهای طیفی چهارگانه در استخراج پهنه‌های آبی با استفاده از تصاویر ماهواره لندست (مطالعۀ موردی دریاچه سد لار)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه مازندران

چکیده

امروزه علائم و نشانه‌های بحران آب در کشور به شکل افت سطح آب زیرزمینی، فرونشست زمین، فرسایش خاک، طوفان‌های گردوغبار و خشک شدن تالاب‌ها، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها بیش از گذشته جلوه می‌نماید. در این وضعیت شناسایی دقیق منابع آبی و حراست از آن ‌برای کاهش اثرات سوء کم‌آبی ضروری و پراهمیت است. این پژوهش به‌منظور شناسایی بهتر پهنه‌های آبی، ارزیابی دقت و صحت محدوده‌های آبی تمیزداده شده از محیط‌های غیرآبی، با استفاده از شاخص‌های طیفی سنجش‌ازدور در محدودة دریاچه سد لار واقع در جنوب غرب قله دماوند انجام شده است. چهار شاخص طیفی نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی، نرمال شده تفاوت آب ژائو، نرمال شده تفاوت آب مک فیترز واصلاحی نرمال شده تفاوت آب برای شناسایی تودة آب و تمایز آن از سایر عوارض طبیعی و مصنوعی روی تصویر لندست 8 و سنیتل 2 اجرا شد. نتایج نشان می‌دهد؛  بالاترین دقت کلی مربوط به شاخص اصلاحی نرمال شده تفاوت آب با ضریب کاپای 0/9247 و کمترین میزان دقت کلی متعلق به شاخص نرمال شده تفاوت آب ژائو با ضریب کاپای 0/9165است. تمایل بیشتر ضریب کاپا به سمت 1+، هم نمایانگر تمیز دادن بهتر پهنه‌های آبی نسبت به خشکی در شاخص اصلاحی نرمال شده تفاوت آب است.  پیشنهاد می‌شود تحقیقات مشابهی در چند پهنۀ آبی متعلق به سایر مناطق کشور به‌طورهم‌زمان برای شناسایی پهنه‌های آبی صورت گیرد تا به‌واسطه تغییر شرایط محیطی، شاخص‌های طیفی گفته شده موردبررسی و ارزیابی دقیق‌تری قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility Study of Quadratic Spectral Parameters for Extraction of Water Zones Using Landsat Satellite Images (Case study: Lake Lar Dam)

نویسندگان [English]

  • ghasem lorestani
  • reza esmaili
university of mazandaran
چکیده [English]

The signs and symptoms of the water crisis in Iran appear to lead to the decline in groundwater levels, land subsidence, soil erosion, dust storms, and the drying of wetlands, rivers and lakes. In this situation, the accurate identification and conservation of water resources is essential to reduce the effects of water scarcity. This research was conducted to better identify the water areas and assess the accuracy of aqueous clearances from non-aquatic environments using spectral measurements of distance from the Lar dam in the southwest of Damavand Peak. Four NDVI, NDWI Gao, NDWI McFeeters and MNDWI spectral indices were used to identify the water mass and distinguish it from other natural and artificial effects on Landsat 8 and Sentinel2 images. The results show the highest overall accuracy is related to the MNDWIindex and the lowest overall accuracy is related to the NDWI Gao index. The kappa coefficient also represents a better separation of water zones from land in the MNDWI index. It is suggested that similar investigations be carried out in different areas of the country simultaneously to identify the aquifers so that the spectral indexes can be studied and evaluated more appropriately due to changing environmental conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spectral indices
  • Overall accuracy
  • Kappa coefficient
  • Lar dam

[1] آرخی صالح. آشکارسازی تغییرات پوشش-کاربری اراضی با پردازش شیءگرای تصاویر ماهواره‌ای با استفاده از نرم‌افزار Idrisi selvi) مطالعة موردی: منطقه آبدانان(. فصلنامه علمی- پژوهشی اطلاعات جغرافیایی (سپهر). 1394؛24(62):51-92.

[2] هاشمی تنگستانی مجید، بیرانوند سمیه، طیبی محمدحسن. آشکارسازی تغییرات دریاچة بختگان فارس در بازة زمانی 1335 تا 1386. محیط‌شناسی.1392؛39(3): 199-189.

[4] Feyisa GL, Meilby H, Fensholt R, Proud SR. Automated Water ExtractionIndex: A new technique for surface watermapping using Landsat imagery. RemoteSensing of Environment. 2014;140:23-35.

[4] Malinowski R, Groom G, Schwanghart W, Heckrath G. Detection, Delineationof Localized Flooding from WorldView-2Multispectral Data‖. Remote Sensing. 2015; 7: 14853-75.

[5] Hanqiu, Xu. Modification of normalised difference water index (NDWI) to enhanceopen water features in remotely sensed imagery. International Journal of Remote Sensing. 2006; 27, No. 14: 3025–33.

 [6] Rundquist D, Lawson M, Queen L, Cerveny R. The Relationship betweenthe Timing of Summer-Season Rainfall Events and Lake-Surface Area. WaterResources Bulletin. 1987; 23: 493–508.

[7] Yu J, Huang Y, Feng X. Study on water bodies extraction and classificationfrom SPOT image. Journal of Remote Sensing. 2001; 5: 214–19.

[8] Hanqiu XU. Spatial expansion of urban/town in Fuqing of China and its driving forceanalysis. Remote Sensing Technology and Application. 2002; 17: 86–92.

[9] Mcfeeters SK. The use of normalized difference water index (NDWI) in thedelineation of open water features. International Journal of Remote Sensing. 1996; 17: 1425–32.

[10] علوی‌پناه سید کاظم، رفیعی امام عمار، حسینی زین‌العابدین، جعفربیگلو منصور. بررسی تغییر‌پذیری طیفی پدیده‌های مختلف پوشش گیاهی و آب با استفاده از سنجش‌ازدور. پژوهش‌های جغرافیایی. 1385؛ 58: 97-81.

]11[ ابوالفتحی خدیجه، علی‌خواه اصل مرضیه، رضوانی محمد. تیپ‌بندی و ارزیابی مراتع با استفاده از سامانة اطلاعات جغرافیایی (GIS) و شاخص پوشش گیاهی (NDVI) (مطالعة موردی: تحت واحد شهرآباد زیرحوزه آبخیز حبله‌رود). فصلنامة انسان و محیط‌زیست. 1394؛ 33: 58-45.

[12]گمشادزایی محمدحسن، رحیم زادگان مجید. تعیین سطح پهنه‌های آبی با به‌کارگیری تصاویر ماهواره‌ای و اعمال شاخص‌های طیفی. دومین همایش ملی راهکارهای پیش روی بحران آب در ایران و خاورمیانه؛ 2 دی‌ماه 1394؛ شیراز، ایران.

[13] گمشادزایی محمدحسن، رحیم‌زادگان مجید. بررسی و ارزیابی شاخص‌های طیفی استخراج نقشه سطح آب از تصاویر ماهواره‌ای Landsat. ششمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران با رویکرد پیوند اکولوژیکی با چرخة آب برای پایداری زمین؛ 1-3 اردیبهشت 1395؛ سنندج، ایران.

[14] رضازادگوهری فرشته، امامی حسن. بررسی میزان آب دریاچة ارومیه با استفاده از شاخص‌های NDVI وNDWI. چهارمین کنگره بین‌المللی عمران، معماری و توسعه شهری؛ دی‌ماه 1395؛ تهران، ایران.

[15] صادقی سیدحمیدرضا، کاظمی کیا سمیه، خیرفام حسین، حزباوی زینب. تجارب و پیامدهای انتقال ‌آب بین‌حوضه‌ای در جهان. تحقیقات منابع آب ایران. 1395؛12(2):120-140.

[16] راهداری وحید، ملکی سعیده، راهداری میثم، محمودی سعید، پورملایی نیره، علیمرادی محمد رضا، آبتین الهام، کدخدایی مهدی، پورمنافی سعید. بررسی قابلیت داده های ماهواره ای چند طیفی در تهیه نقشه عمق آب و اراضی مجاور ذخیره گاههای آبی ( مطالعه موردی: ذخیره گاههای آبی چاه نیمه های سیستان). تحقیقات منابع آب ایران. 1395؛12(3): 130-141.

[17] طاهریان الهام، خواستار بروجنی میلاد، صمدی حسین. مقایسة عملکرد خرد پیکسلی دو شاخصMNDWI و AWEI shadow در تفکیک رودخانه‌های کم‌عرض و کم‌عمق. نشریة علمی پژوهشی مهندسی فناوری اطلاعات مکانی. تابستان 1396؛5(2): 99-122.

[18] خسرویان مریم، انتظاری علیرضا، رحمانی ابوالفضل، باعقیده محمد. پایش تغییرات سطح آب دریاچة پریشان با استفاده از شاخص‌های سنجش‌ازدور. هیدروژئومورفولوژی. 1396؛(13): 99-120.

[19] Zhang ZH, Prinet V, Songde MA. Water body extraction from multisource satellite image.IEEE. 2003: 7803-7929-2/03.