دوره 6, شماره 3

پاییز 1393

فهرست مطالب

علوم پایه

 

از میان روش‌های معمول درون‌یابی، روش‌های کریجینگ و کوکریجینگ به‌عنوان بهترین برآوردگرهای خطی نااریب، کاربرد فراوانی در درون‌یابی داده‌های بارش دارند. مدل‌های مذکور به‌رغم مزیت‌شان نمایش همواری از پدیدة تحت مطالعه به‌دست می‌دهند و چون براساس میانگین محلی داده‌ها عمل می‌کنند، مقادیر حداکثر را کمتر و مقادیر حداقل را بیشتر از مقدار واقعی پیش‌بینی می‌کنند. بنابراین استفاده از این مدل‌ها به‌تنهایی در مواردی که هدف ارزیابی میزان ریسک و بررسی تغییرپذیری یک پدیده است، مناسب نیست. تغییرپذیری پدیده با استفاده از عدم‌قطعیت اندازه‌گیری می‌شود. در پژوهش حاضر به‌منظور محاسبة عدم‌قطعیت محلی و مکانی متغیر بارندگی، از الگوریتم‌های شبیه‌سازی زمین‌آماری SGS و CO-SGS استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهند الگوریتم‌های SGS و CO-SGS در نمونه‌های شبیه‌سازی با بازسازی مقادیر محتمل حداکثر و حداقل و همچنین حفظ دامنة نوسانات بارندگی در هر واحد مکانی، واریانسی نزدیک به واریانس نمونه‌های اصلی تولید می‌کنند. اختلاف واریانس شبیه‌سازی در مقایسه با نمونة اصلی بسیار ناچیز است، درحالی‌که واریانس روش‌های درون‌یابی اختلاف فاحشی با واریانس نمونه‌های اصلی دارد. همچنین نتایج نشان می‌دهند که این الگوریتم‌ها می‌توانند عدم‌قطعیت محلی و مکانی پدیده‌های مکانی ازجمله بارش را به‌درستی محاسبه کنند.

 

 كلید‌واژه‌ها: بارندگی، عدم‌قطعیت، شبیه‌سازی زمین‌آماری، الگوریتم SGS، الگوریتم CO-SGS.

علی‌اکبر متکان, علیرضا شکیبا, بابک میرباقری, رضا فلاحی
PDF

 

استفاده از پیشرفت‌های تکنیکی اخیر در شناسایی و نقشه‌برداری شوری خاک‌ها، گامی به جلو در مدیریت خاک‌های شور است. هدف پژوهش حاضر، استفاده و ارزیابی روش‌های گوناگون برآورد شوری خاک سطحی در عمق صفر تا پنج سانتی‌متر اطراف دریاچه طشک و بختگان با وسعت 8062 هکتار است. شوری خاک در این ناحیه عامل مهمی در عملکرد محصولات کشاورزی است. در پژوهش حاضر از سه روش متفاوت برای برآورد شوری خاک استفاده شد و نتایج این سه روش با داده‌های شوری اندازه‌گیری‌شده روی زمین مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، 143 نمونه برداشت شد و مقادیر هدایت الکتریکی عصارة استخراج‌شده از گل اشباع یا ECe آنها تهیه شد. نمونه‌های مرتبط به‌صورت منظم روی شبکه‌ای 750متری برای ارزیابی مدل رگرسیون (RM) و روش کریجینگ معمولی (OK) جمع‌آوری شدند. برای روش سوم نیز طبقه‌بندی نظارت‌شدة (Scl) تصاویر ماهواره‌ای مربوط به سنجندة LISS-III به کار گرفته شد. در این پژوهش از مدل‌های رگرسیونی خطی، توانی و نمایی به منظور تخمین مقادیر شوری استفاده شد و مقادیر رقومی تصاویر ماهواره‌ای در آنها به‌عنوان متغیر مستقل و مقادیر Ece به‌عنوان متغیر وابسته در نظر گرفته شدند. برای تولید نقشة تخمین شوری از روش کریجینگ استفاده شد. در مورد تصاویر ماهواره‌ای، پیکسل‌های آموزشی با الگوریتم حداکثر احتمال مشابهت، طبقه‌بندی و سپس نقشة پوشش زمین تهیه شدند. نتایج پژوهش نشان دادند که مدل‌های رگرسیونی نمی‌توانند مقادیر شوری را به‌خوبی تخمین بزنند و شاخص‌های پوشش گیاهی همبستگی ضعیفی با مقادیر شوری خاک سطحی دارند. در مکان‌هایی که مقادیر شوری بیشتر از 16 دسی‌زیمنس بر متر بود، درصدهای شوری منتج از طبقه‌بندی نظارت‌شده و روش کریجینگ معمولی تقریباً مشابه بودند اما در سایر کلاس‌های شوری، مقادیر به‌دست‌آمده از این دو روش با یکدیگر تفاوت داشتند. در طبقه‌بندی نظارت‌شدة داده‌های سنجندة LISS-III، سطوح خاک بایر با مقادیر شوری بیش از 16 دسی‌زیمنس بر متر، با موفقیت شناسایی و تفکیک شدند. مدل رگرسیون، 100درصد محدودة مطالعه‌شده را شور برآورد کرد و روش کریجینگ، 6/87 درصد از خاک‌های منطقه را به‌عنوان خاک شور، <4 دسی‌زیمنس‌برمتر، طبقه‌بندی کرد در حالی‌که طبقه‌بندی نظارت‌شدة داده‌های سنجندة LISS-III، 5/62 درصد از خاک‌های منطقه را شور تشخیص داد. هر کدام از این روش‌ها محدودیت‌هایی دارند، از این رو به‌منظور برآورد شوری خاک، تلفیق آنها پیشنهاد می‌شود.

 

هادی عبدالعظیمی, سیدکاظم علوی‌پناه, محمدحسین مهدیان
PDF

 

انرژی زمین‌گرمایی از جمله انرژی‌های تجدیدپذیر و پاک محسوب می‌شود و با توجه به امتیازات آن از قبیل بی‌خطر‌بودن نسبی، کمک به حفظ محیط‌زیست، و ارزانی جایگزینی مناسب برای سوخت فسیلی به‌شمار می‌رود. در این مطالعه به‌منظور شناسایی منابع زمین‌گرمایی در منطقة مستعد زمین‌گرمایی فردوس در استان خراسان جنوبی، از داده‌های سنجندة ETM+ لندست7 ژئوفرانس‌شده به نقشة توپوگرافی 1:50000 شهرستان فردوس استفاده شد. رقم پیکسل باندهای حرارتی به رادیانس طیفی تبدیل گردید و سپس دمای تابشی محاسبه شد. از باندهای مرئی و مادون قرمز نزدیک، شاخص NDVI محاسبه و لایة توان تشعشعی محاسبه گردید. با تلفیق دو دمای تابشی و تشعشعی، دمای سطحی زمین تعیین شد. با روش برازش حداقل مربعات، لایحة نواحی مستعد اکسیدهای آهن و کانی‌های رسی تولید گردید و گسل‌های منطقه از نقشة زمین‌شناسی 1:100000 منطقه مشخص شد. با تلفیق لایه‌های تولیدی با روش‌ هم‌پوشانی وزن‌دار، منطقة مستعد زمین‌گرمایی فردوس شناسایی شد. با این لایه‌های اصلی مرتبط با تشکیل ذخایر ژئوترمال، دو منبع زمین‌‌‌گرمایی مستعد به‌منظور بهره‌برداری از انرژی آنها مشخص شد. این دو منبع زمین‌گرمایی شناسایی‌شده با شواهد زمین‌گرمایی موجود ـ از جمله چشمه آبگرم و دو آتشفشان خاموش منطقه ـ همبستگی مکانی دارد. بنا به یافته‌های تحقیق حاضر، سنجش از دور روش مقرون‌به‌صرفه‌ای برای تشخیص ناهنجاری‌های دمای سطح زمین، ویژگی‌های زمین‌شناسی منطقه مانند تشخیص واحدهای سنگی و آلتراسیون‌ها است. ترکیبی از سنجش از دور حرارتی با تجزیه و تحلیل زمین‌شناسی و درک صحیح از سازوکارهای زمین‌گرمایی، رویکردی دقیق و کارآمد برای تشخیص منابع زمین‌گرمایی خواهد بود.

 

    كلید‌واژه‌ها: سنجش از دور، انرژی زمین‌گرمایی، درجة حرارت سطحی، لندست.

 

کاظم تباکی بجستانی, سیدجمال‌الدین خواجه‌الدین, احمدرضا مختاری, رضا جعفری
PDF

 

عوامل گوناگونی بر کیفیت نتایج حاصل از لیزراسکنر زمینی اثرگذارند و از آنجا که دقت اسکنر تا حد زیادی با خطاهای دستگاهی سیستماتیک محدود می‌شود، باید کالیبره شود. کالیبراسیون در عمل پیش‌نیازی است برای استخراج اطلاعات دقیق و قابل اعتماد سه‌بعدی از ابرنقاط. تاکنون مدل‌های مختلفی که هر یک چند پارامتر فیزیکی را در بر می‌گیرند برای بهبود کیفیت داده‌های لیزر اسکنر ارائه شده است. در ادامه بعد از مشاهدة نمودار مقادیر باقی‌مانده، پارامترهای تجربی به مدل‌های آنها اضافه شده است. این مسئله سبب ایجاد این ضعف در مدل می‌شود که فقط برای همان دسته از مشاهده‌ها قابل استفاده‌اند، چون ممکن است این پارامترهای تجربی در جای دیگری کارساز و پایدار نباشند و می‌بایست پارامترهای دیگری را جایگزین آنها کرد. در مطالعات گذشتة نویسندگان مدل جدیدی ارائه شد که به صورت پارامتریک است و با استفاده از آن امکان کالیبراسیون لیزراسکنر به طور عام وجود دارد. ازآنجاکه پایداری پارامترهای مدل‌ها اهمیت زیادی دارد، در نوشتار حاضر براساس ساختار داخلی دستگاه، پایداری پارامترهای یک مدل پارامتریک که برای کالیبراسیون ابرنقاط به‌دست آمده ارائه شده است و وابستگی آنها با تغییر ساختار دستگاه به‌طور دقیق و از طریق آزمایش‌های متعدد در این مقاله بررسی شده است. با محاسبة پارامترهای مدل و ارزیابی وابستگی آنها و اعمال آنها بر داده‌های ابرنقاط مشاهده می‌شود که این مدل با پایداری نسبی پارامترها، می‌تواند دقت داده‌های لیزراسکنر زمینی را بهبود بخشد.

 

    كلید‌واژه‌ها: لیزراسکنر زمینی، کالیبراسیون، ابرنقاط، مدل پارامتریک.

 

 

 

الناز محمد زنجانی‌پور, مسعود ورشوساز, محمد سعادت‌سرشت
PDF

 

سنجش از دور را می‌توان به‌عنوان ابزاری قدرتمند با به‌کارگیری داده از منابع مختلف و تلفیق آنها با یکدیگر برای طبقه‌بندی انواع پوشش گیاهی و کاربری اراضی به‌کار گرفت. طبقه‌بندی انواع مراتع، اطلاعات اصلی را برای آنالیز بهره‌وری کشاورزی، محاسبة کربن و شناسایی تنوع زیستی فراهم می‌کند. نخستین مجموعه داده‌های استفاده‌شده در مطالعة حاضر، تصویر لندست (Thermatic Mapper) TM و دومین مجموعة داده‌ها، تصویر راداری ENVISAT ASAR برای منطقة مورد مطالعه واقع در محدودة شمال‌غربی شهر تهران (البرز جنوبی) است. در پژوهش حاضر، پس از اعمال چندین روش تصحیح توپوگرافی تصویر نوری که همگی جزو روش‌های غیرلامبرتی‌اند و با توجه به معیارهای ارزیابی این روش‌ها، تصحیح توپوگرافی تصویر نوری انجام شد. در ادامه، سودمندی و بهبودی که با استفاده از ویژگی‌های استخراج‌شده از تصویر راداری و نوری که شامل بافت آنهاست و در تلفیق با باندهای طیفی تصویر نوری به‌کار رفته است. روی نتایج طبقه‌بندی نهایی بررسی شد. برای انتخاب ویژگی‌های مستقل که منتج به بالاترین صحت نتایج شود از الگوریتم ژنتیک استفاده شد. تأثیر استفاده از داده‌های ارتفاعی منطقه و شاخص‌های گیاهی تصویر نوری بر نتایج نهایی طبقه‌بندی در بخش دیگری از تحقیق بررسی و باندهای بهینه انتخاب شدند. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهندة افزایش صحت کلی و ضریب کاپای طبقه‌بندی بیشترین شباهت از 04/77 و 7317/0 برای تصویر نوری اولیه به 1/78 و 7495/0 در حالت استفاده از الگوریتم ژنتیک و 37/83 و 8036/0 در حالت استفاده از داده‌های ارتفاعی و شاخص‌های گیاهی است.

 

 كلید‌واژه‌ها: تلفیق تصاویر، طبقه‌بندی مراتع، تصحیح توپوگرافی، بافت تصویر، سنجش از دور.

رضا حسینخانی, محمودرضا صاحبی, حمید عبادی
PDF

 

در دو دهة اخیر استفاده از لیزراسکن‌های هوایی یا لیدار در کاربردهای گوناگون مهندسی ژئوماتیک رشد فزاینده‌ای یافته است. دلیل این امر قابلیت اعتماد بالا و صحت داده‌های خروجی حاصل از این نوع سنجنده‌هاست. خروجی لیدار، ابرنقاط سه‌بعدی طبقه‌بندی‌نشده و غیرساختاریافته است. برای عملیاتی‌کردن داده‌های مذکور می‌بایست این داده‌ها به‌نوعی ساختارمند شوند و در کلاس‌های متمایز طبقه‌بندی گردند. در پژوهش حاضر با تلفیق ویژگی‌های هندسی و فیزیکی داده‌های حاصل از سنجندة جدید لیزراسکن هوایی موج‌پیوسته، بردار ویژگی متناسب با هر نقطه از ابرنقاط تشکیل می‌شود. روند پردازش به‌کارگرفته‌شده در این مقاله شامل استخراج ویژگی‌های هندسی از مختصات سه‌بعدی نقاط موجود در ابرنقاط است. این ویژگی شامل میزان مشارکت نقطة مطلوب در تشکیل یک صفحه در ابرنقاط است. برای رسیدن به این هدف از تبدیل هاف سه‌بعدی استفاده شده است. در کنار این ویژگی هندسی، ویژگی‌های فیزیکی شامل دامنة پالس، پهنای پالس و شمارة پالس بازگشتی نیز به هر نقطه در داده‌های لیزراسکن هوایی موج‌پیوسته اختصاص داده می‌شود. با استفاده از بردار ویژگی تشیکل‌شده برای هر نقطه و طبقه‌بندی‌‌کنندة ماشین‌بردار پشتیبان، ابرنقاط غیرساختاریافته را به مجموعه‌ای ساختاریافته و کلاسه‌بندی‌شده تبدیل می‌کنیم. خروجی حاصل از روش ارائه‌شده در این مقاله شامل ابرنقطه‌ای طبقه‌بندی‌شده به سه کلاس زمین‌لخت، ساختمان و پوشش گیاهی است. این طبقه‌بندی با دقت کلی 04/81 درصد، ضریب کاپا 69/0 و دقت میانگین 21/79 درصد انجام شده است.

 

 كلید‌واژه‌ها: لیدار موج‌‌پیوسته، طبقه‌بندی‌کنندة ماشین‌بردار پشتیبان، پردازش ابرنقاط، تبدیل هاف سه‌بعدی، مناطق شهری

محسن حسن‌زاده شاهراجی, علی محمد‌زاده
PDF

 

فرسایش خندقی یکی از مخرب‌ترین انواع فرسایش آبی است که ارائه مدلی فراگیر و جهانی با توجه به جنبه‌های مختلف آن دشوار است. کسب اطلاعات از سابقة رفتار خندق و نحوة گسترش آن نیازمند پایش مستقیم سالانه است، که به‌دلیل هزینه و زمان عملاً در شرایط ایران امکان‌پذیر نیست. سنجش از دور و GIS و داده‌های حاصل از این فناوری می‌توانند با فراهم‌آوردن داده‌های مکانی در ابعاد وسیع، در چنین ارزیابی‌هایی نقش اساسی داشته باشند. هدف از پژوهش حاضر برآورد رشد طولی خندق‌ها با استفاده از عکس‌های هوایی دو دورة زمانی و به‌وسیلة روش رقومی‌سازی سختگیرانه مبتنی بر هندسة فریم (با استفاده از دیاپازتیو و اطلاعات و علائم حاشیه‌ای عکس) است. مدل رقومی مورد استفاده برای اورترکتیفای‌کردن عکس‌های هوایی، از خطوط توپوگرافی اصلی و فرعی، نقاط ارتفاعی، آبراهه‌ها، مناطق سایه، صخره‌ها و سطوح آبی در محیط PCI و با ابعاد سلول 7×7 متر به‌دست آمد. با توجه به اندازه‌گیری‌ها، میانگین رشد طولی خندق‌ها به‌وسیله عکس هوایی، 3/1 متر در سال به‌دست آمد. براساس یافته‌های پژوهش حاضر مشخص شد که با استفاده از عکس‌های هوایی و GIS می‌توان مقدار رشد طولی خندق‌ها را با دقت خوبی به‌دست آورد. آنالیزهای رگرسیونی انجام‌شده نشان دادند که بین مساحت حوزة آبخیز بالادست خندق، فاصلة هدکت تا مرز حوزة آبخیز، ارتفاع هدکت و SAR (نسبت جذب سدیم) با گسترش طولی خندق رابطة معنا‌دار وجود دارد.

 

   كلید‌واژه‌ها: آنالیز رگرسیونی، فرسایش خندقی، عکس هوایی، رقومی‌سازی سختگیرانه، بوشهر.

 

فاطمه توکلی‌راد, حسن احمدی, علی‌اکبر نظری سامانی, غلامرضا راهی, اسماعیل عباسی
PDF