تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

ارزیابی تغییرات پوشش بخش جنوبی دریاچه ارومیه با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2 استاد گروه آب و هواشناسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
3 استادیار گروه منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
چکیده
مطالعه تغییرات پوشش و کاربری اراضی کاربرد گسترده‌ای در برنامه­ریزی­های محیطی دارد. در طول یک دهه اخیر رشد روز افزون خشکی در حوضه دریاچه ارومیه به یک معضل مهم منطقه‌ای و حتی ملی تبدیل شده است. هدف پژوهش حاضر آشکارسازی تغییرات پوشش/کاربری اراضی در بخش جنوبی و جنوب­شرقی این حوضه با استفاده از دو تصویر تیر ماه در سالهای 2000 و 2017 است. برای انجام پژوهش از تصاویر سنجنده‌های TM و OLI ماهواره لندست و شاخص  NDVIاستفاده شد. نقشه های کاربری منطقه در دو سال مورد بررسی، با استفاده از دو سری داده شامل باندهای طیفی (سری داده اول) و همچنین باندهای طیفی و لایه فیلتر بافت (سری داده دوم) به روش الگوریتم حداکثر احتمال تهیه. و شش طبقه کاربری شامل اراضی کشاورزی آبی، دیم، باغ، مراتع، بایر و آب تفکیک گردید. ارزیابی و مقایسه صحت نقشه های کاربری بدست آمده از هر سری داده، با استفاده از نمونه­های تعلیمی برداشت شده از تصاویر گوگل ارث انجام شد و شاخص‌های ضریب کاپا، دقت کلی، دقت تولید کننده و دقت کاربر محاسبه گردید. طبق نتایج، سری داده های دوم از صحت طبقه بندی بالاتری برخوردار بوده و دقت کلی نقشه های سال 2000 و 2017 حاصل از سری داده های دوم به ترتیب 93/98 و 29/98 و سری داده های اول 28/99 و 45/91 بدست آمد. همچنین فیلتر بافت باعث کاهش اختلاط بین کلاسه­های مرتع، اراضی کشاورزی آبی و باغ شد. نتایج ارزیابی تغییرات، گویای افزایش قابل توجه در مساحت اراضی کشاورزی آبی (44/13 درصد) و باغ (58/1) بوده، همچنین در بازه زمانی مورد مطالعه از مساحت پهنه های آبی و مرتع به میزان 58/1 و 94/22 درصد کاسته شده است.

 
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

assessment of land-cover change in South part of Lake Urmia using satellite imagery

نویسندگان English

Khadijeh Mikaeli Hajikandi 1
Behrooz Sobhani 2
Saeid Varamesh 3
1 University of Mohaghegh Ardabili
2 University of Mohaghegh Ardabili
3 University of Mohaghegh Ardabili
چکیده English

Study of land use/cover changes is widely used in environmental planning. During the last decade, growing increase of aridity in Uromiyah Basin has become a major regional and even national problem. The purpose of this study is to reveal the changes in land use/cover in the southern and southeastern parts of the basin with using 2 images for month of July of 2000 to 2017. Landsat TM and OLI data and NDVI were used for classification this study. Land use/cover maps in the two studied years were provided using Maximum Likelihood Classifier (MLC) algorithm applied on two series data including spectral bands (data series 1) also spectral bands and filter texture layer (data series 2) and six categories of land use/cover containing Irrigated Farmland, Dry Farmland, garden, rangeland, bare land and water bodies were distinguished.. The accuracy of the produced maps were assessed and compared with the training samples derived from Google Earth images and Kappa Index, overral accuracy, producer accuracy and user accuracy. The results demonstrated that the maps produced using the data series 1 have higher accuracy and the overall accuracy of the maps of 2000 and 2017 using the data series 2 are 98.93 and 98.29 and these values for data series 1 were gained 99.28 and 91.45, respectively. In additional, texture filtering decreased amount of mixing between classes of rangeland, Irrigated Farmland and garden. The results of change detection showed considerable increase in the area of Irrigated Farmland (13.44) and garden 1.85 (27.24) an also at the studied period, the area of the water bodies and rangeland were decreased to 1.58 and 22.94%.

 

کلیدواژه‌ها English

Maximum Likelihood Classification
texture filtering
density slicing
Landsat Sensor
NDVI
رضایی مقدم، محمدحسین؛ رضایی بنفشه درق، مجید؛ فیضی زاده، بختیار؛ نظم فر، حسین. (1389). طبقه‌بندی پوشش اراضی / کاربری اراضی بر اساس تکنیک شی گرا و تصاویر ماهواره‌ای، مطالعه موردی: استان آذربایجان غربی، پژوهش‌های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، 23(2)، پیاپی 87: 35-20.
رضایی مقدم، محمدحسین؛ رضایی بنفشه درق، مجید؛ فیضی زاده، بختیار؛ نظم فر، حسین. (1389). طبقه‌بندی پوشش اراضی / کاربری اراضی بر اساس تکنیک شی گرا و تصاویر ماهواره‌ای، مطالعه موردی: استان آذربایجان غربی، پژوهش‌های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، 23(2)، پیاپی 87: 35-20.
ریاحی، وحید؛ ضیائیان فیروزآبادی، پرویز؛ عزیزپور، فرهاد؛ دارویی، پرستو. (1398). تعیین و بررسی سطح زیرکشت محصولات زراعی در ناحیه لنجانات با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 19(52): 169-147.
ریاحی، وحید؛ ضیائیان فیروزآبادی، پرویز؛ عزیزپور، فرهاد؛ دارویی، پرستو. (1398). تعیین و بررسی سطح زیرکشت محصولات زراعی در ناحیه لنجانات با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 19(52): 169-147.
ضیائیان فیروزآبادی، پرویز؛ تلخابی، حمیدرضا؛ حسینجانی، لیلا. (1392). آشکارسازی تغییرات حوضه کویر میقان با استفاده از تصاویرMSS ,TM+, ETM و داده های اقلیمی در دوره 2011-1973، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 13(31): 189-173.
ضیائیان فیروزآبادی، پرویز؛ تلخابی، حمیدرضا؛ حسینجانی، لیلا. (1392). آشکارسازی تغییرات حوضه کویر میقان با استفاده از تصاویرMSS ,TM+, ETM و داده های اقلیمی در دوره 2011-1973، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 13(31): 189-173.
فیضی‌زاده، بختیار؛ بهرامی، مریم. (۱۳۹۵). آشکار سازی تغییرات کاربری اراضی دریاچه ارومیه، به وسیله پردازش شیءگرای- فازی تصاویر ماهواره‌ای Landsat، کنفرانس بین المللی پیامدهای جغرافیایی و اثرات زیست محیطی شرایط دریاچه ارومیه، تبریز، دانشگاه تبریز، 6-1.
فیضی‌زاده، بختیار؛ بهرامی، مریم. (۱۳۹۵). آشکار سازی تغییرات کاربری اراضی دریاچه ارومیه، به وسیله پردازش شیءگرای- فازی تصاویر ماهواره‌ای Landsat، کنفرانس بین المللی پیامدهای جغرافیایی و اثرات زیست محیطی شرایط دریاچه ارومیه، تبریز، دانشگاه تبریز، 6-1.
فیضی‌زاده، بختیار؛ حاجی میررحیمی، سیدمحمود. (۱۳۸۷). آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش طبقه‌بندی شیءگرا (مطالعه موردی: شهرک اندیشه)، همایش ژئوماتیک 87، تهران، سازمان نقشه برداری کشور، 10-1.
فیضی‌زاده، بختیار؛ حاجی میررحیمی، سیدمحمود. (۱۳۸۷). آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش طبقه‌بندی شیءگرا (مطالعه موردی: شهرک اندیشه)، همایش ژئوماتیک 87، تهران، سازمان نقشه برداری کشور، 10-1.
فیضی زاده، بختیار؛ خدمت‌زاده، علی؛ نیکجو، محمدرضا. (1397). ریز طبقه‌بندی اراضی باغی و زراعی با استفاده از تکنیک‌های پردازش شیء پایه و الگوریتم‌های فازی با هدف تخمین سطح زیر کشت، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 18(48): 216-201.
فیضی زاده، بختیار؛ خدمت‌زاده، علی؛ نیکجو، محمدرضا. (1397). ریز طبقه‌بندی اراضی باغی و زراعی با استفاده از تکنیک‌های پردازش شیء پایه و الگوریتم‌های فازی با هدف تخمین سطح زیر کشت، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 18(48): 216-201.
کاظمی، محمد؛ نوحه‌گر، احمد؛ میردامادی. (1396). انتخاب بهترین روش طبقه‌بندی در تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از داده‌های سنجنده OLI ماهواره لندست 8(مطالعه موردی حوضه آبخیز بهشت گمشده، استان فارس)، فصلنامه اکوسیستم‌های طبیعی ایران، 8(1)، پیاپی 27: 97 - 79.
کاظمی، محمد؛ نوحه‌گر، احمد؛ میردامادی. (1396). انتخاب بهترین روش طبقه‌بندی در تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از داده‌های سنجنده OLI ماهواره لندست 8(مطالعه موردی حوضه آبخیز بهشت گمشده، استان فارس)، فصلنامه اکوسیستم‌های طبیعی ایران، 8(1)، پیاپی 27: 97 - 79.
متکان، علی‌اکبر؛ سعیدی، خاطره؛ شکیبا، علیرضا؛ حسینی‌اصل، امین. (1389). ارزیابی تغییرات پوشش اراضی در ارتباط با احداث سد طالقان با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16(19): 64-45.
متکان، علی‌اکبر؛ سعیدی، خاطره؛ شکیبا، علیرضا؛ حسینی‌اصل، امین. (1389). ارزیابی تغییرات پوشش اراضی در ارتباط با احداث سد طالقان با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16(19): 64-45.
نورالدینی، احمدرضا؛ بنیاد، امیراسلام. (1396). بررسی کارآیی روش‌های تصحیح اتمسفر در برآورد تراکم تاج پوشش جنگل‌های گیلان با استفاده از شاخص‌های گیاهی حاصل از لندست 8، سنجش از دور و GIS ایران، 9(1): 99.
نورالدینی، احمدرضا؛ بنیاد، امیراسلام. (1396). بررسی کارآیی روش‌های تصحیح اتمسفر در برآورد تراکم تاج پوشش جنگل‌های گیلان با استفاده از شاخص‌های گیاهی حاصل از لندست 8، سنجش از دور و GIS ایران، 9(1): 99.
Al-Ahmadi F. S, Hames A. S. 2009. Comparison of Four Classification Methods to Extract Land Use and Land Cover from Raw Satellite Images for Some Remote Arid Areas, Kingdom of Saudi Arabia, JKAU; Earth Sci, 20(1): 167-191, DOI.org/doi /10.4197/Ear.20-1.9. [DOI:10.4197/Ear.20-1.9]
Al-Ahmadi F. S, Hames A. S. 2009. Comparison of Four Classification Methods to Extract Land Use and Land Cover from Raw Satellite Images for Some Remote Arid Areas, Kingdom of Saudi Arabia, JKAU; Earth Sci, 20(1): 167-191, DOI.org/doi /10.4197/Ear.20-1.9. [DOI:10.4197/Ear.20-1.9]
Gadrani L, Lominadze G, Tsitsagi F. 2018. assessment of landuse/landcover (LULC) change of Tbilisi and surrounding area using remote sensing (RS) and GIS, Annals of Agrarian Science, 16(2): 163-169, DOI.org/doi:10.1016/j.aasci.2018.02.005. [DOI:10.1016/j.aasci.2018.02.005]
Gadrani L, Lominadze G, Tsitsagi F. 2018. assessment of landuse/landcover (LULC) change of Tbilisi and surrounding area using remote sensing (RS) and GIS, Annals of Agrarian Science, 16(2): 163-169, DOI.org/doi:10.1016/j.aasci.2018.02.005. [DOI:10.1016/j.aasci.2018.02.005]
Haque M. d, Basak R. 2017. Land cover change detection using GIS and remote sensing techniques: A spatio-temporal study on Tanguar Haor, Sunamganj, Bangladesh, The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 20(2): 251-263, DOI.org/doi:10.1016/j.ejrs.2016.12.003. [DOI:10.1016/j.ejrs.2016.12.003]
Haque M. d, Basak R. 2017. Land cover change detection using GIS and remote sensing techniques: A spatio-temporal study on Tanguar Haor, Sunamganj, Bangladesh, The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 20(2): 251-263, DOI.org/doi:10.1016/j.ejrs.2016.12.003. [DOI:10.1016/j.ejrs.2016.12.003]
Islam K, Jashimuddin M, Nath B, Nath Kumar. T. 2018. Land use classification and change detection by using multi-temporal, remotely sensed imagery: The case of Chunati wildlife sanctuary, Bangladesh, The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, 21,(1): 37-47, DOI.org/doi:10.1016/j.ejrs.2016.12.005. [DOI:10.1016/j.ejrs.2016.12.005]
Islam K, Jashimuddin M, Nath B, Nath Kumar. T. 2018. Land use classification and change detection by using multi-temporal, remotely sensed imagery: The case of Chunati wildlife sanctuary, Bangladesh, The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, 21,(1): 37-47, DOI.org/doi:10.1016/j.ejrs.2016.12.005. [DOI:10.1016/j.ejrs.2016.12.005]
Kaliraj S, Chandrasekar N, Ramachandran K. K, Srinivas, Y, Saravanan S. 2017. Coastal landuse and land cover change and transformations of Kanyakumari coast, India using remote sensing and GIS, The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, 20(2), 169-185, DOI.org/doi:10.1016/j.ejrs.2017.04.003. [DOI:10.1016/j.ejrs.2017.04.003]
Kaliraj S, Chandrasekar N, Ramachandran K. K, Srinivas, Y, Saravanan S. 2017. Coastal landuse and land cover change and transformations of Kanyakumari coast, India using remote sensing and GIS, The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, 20(2), 169-185, DOI.org/doi:10.1016/j.ejrs.2017.04.003. [DOI:10.1016/j.ejrs.2017.04.003]
Lu D, Weng Q. 2007. A survey of image classification methods and techniques for improving classification performance, International Journal of Remote Sensing, 26(5): 823-870, DOI.org/doi:10.1080/01431160600746456. [DOI:10.1080/01431160600746456]
Lu D, Weng Q. 2007. A survey of image classification methods and techniques for improving classification performance, International Journal of Remote Sensing, 26(5): 823-870, DOI.org/doi:10.1080/01431160600746456. [DOI:10.1080/01431160600746456]
Mas J. F. 2005. Assessing protected area effectiveness using surrounding (buffer areas environmentally similar to the target area, Environmental Monitoring and Assessment, 105(1-3), 69-80, DOI.org/doi:10.1007/s10661-005-3156-5. [DOI:10.1007/s10661-005-3156-5] [PMID]
Mas J. F. 2005. Assessing protected area effectiveness using surrounding (buffer areas environmentally similar to the target area, Environmental Monitoring and Assessment, 105(1-3), 69-80, DOI.org/doi:10.1007/s10661-005-3156-5. [DOI:10.1007/s10661-005-3156-5] [PMID]
Morawitz D, Blewett T, Cohen A, Alberti, M. 2006. Using NDVI to assess vegetative land cover change in central Puget sound, Environmental Monitoring and Assessment, 114(1-3): 85-106, DOI.org/doi:10.1007/s10661-006-1679-z. [DOI:10.1007/s10661-006-1679-z] [PMID]
Morawitz D, Blewett T, Cohen A, Alberti, M. 2006. Using NDVI to assess vegetative land cover change in central Puget sound, Environmental Monitoring and Assessment, 114(1-3): 85-106, DOI.org/doi:10.1007/s10661-006-1679-z. [DOI:10.1007/s10661-006-1679-z] [PMID]
Omer G, Mutanga O, Abdel-Rahman E, Elhadi M. I. A. 2015. Performance of Support Vector Machines and Artificial Neural Network for Mapping Endangered Tree Species Using WorldView-2 Data in Dukuduku Forest, South Africa, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 8(10), 1 - 16, DOI.org/doi:10.1109/JSTARS .2015.2461136. [DOI:10.1109/JSTARS.2015.2461136]
Omer G, Mutanga O, Abdel-Rahman E, Elhadi M. I. A. 2015. Performance of Support Vector Machines and Artificial Neural Network for Mapping Endangered Tree Species Using WorldView-2 Data in Dukuduku Forest, South Africa, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 8(10), 1 - 16, DOI.org/doi:10.1109/JSTARS .2015.2461136. [DOI:10.1109/JSTARS.2015.2461136]
Otukei J. R, Blaschke T. 2010. Land cover change assessment using decision trees, support vector machines and maximum likelihood classification algorithms, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 12(S): 27-31, DOI.org/doi:10.10 16 /j.jag .20 09 .11.002. [DOI:10.1016/j.jag.2009.11.002]
Otukei J. R, Blaschke T. 2010. Land cover change assessment using decision trees, support vector machines and maximum likelihood classification algorithms, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 12(S): 27-31, DOI.org/doi:10.10 16 /j.jag .20 09 .11.002. [DOI:10.1016/j.jag.2009.11.002]
Purwanto H. U, Dwiyono R, Kurniawan B. 2016. Spatio temporal analysis trend of land use and land cover change against temperature based on remote sensing data in Malang City, Procedia - Social and Behavioral Sciences, 227, 232 - 238, DOI.org/doi :10.1016 /j.sb spro .20 16 .06.066. [DOI:10.1016/j.sbspro.2016.06.066]
Purwanto H. U, Dwiyono R, Kurniawan B. 2016. Spatio temporal analysis trend of land use and land cover change against temperature based on remote sensing data in Malang City, Procedia - Social and Behavioral Sciences, 227, 232 - 238, DOI.org/doi :10.1016 /j.sb spro .20 16 .06.066. [DOI:10.1016/j.sbspro.2016.06.066]
Qasim M, Hubacek K, Termansen M. 2013. Underlying and proximate driving causes of land use change in district Swat, Pakistan. Land Use policy, 34, 146-157, DOI.org/ doi:10.1016/j.landusepol.2013.02.008. [DOI:10.1016/j.landusepol.2013.02.008]
Qasim M, Hubacek K, Termansen M. 2013. Underlying and proximate driving causes of land use change in district Swat, Pakistan. Land Use policy, 34, 146-157, DOI.org/ doi:10.1016/j.landusepol.2013.02.008. [DOI:10.1016/j.landusepol.2013.02.008]
Sylla L, Xiong D, Zhang H. Y. Bangoura S. T. 2012. A GIS technology and method to assess environmental problems from land use/cover changes: Conakry, Coyah and Dubreka region case study. Egypt. Remote Sens. Space Sci. 15(1), 31-38, DOI.org/doi: 10.1016 /j.ejrs .2011. 12.002. [DOI:10.1016/j.ejrs.2011.12.002]
Sylla L, Xiong D, Zhang H. Y. Bangoura S. T. 2012. A GIS technology and method to assess environmental problems from land use/cover changes: Conakry, Coyah and Dubreka region case study. Egypt. Remote Sens. Space Sci. 15(1), 31-38, DOI.org/doi: 10.1016 /j.ejrs .2011. 12.002. [DOI:10.1016/j.ejrs.2011.12.002]
Van Vliet J, de Groot H. L, Rietveld P. Verburg P. H. 2015. Manifestations and underlying drivers of agricultural land use change in Europe, Landsc Urban Plan. 133, 24-36, DOI.org/doi:10.1016/j.landurbplan.2014.09.001. [DOI:10.1016/j.landurbplan.2014.09.001]
Van Vliet J, de Groot H. L, Rietveld P. Verburg P. H. 2015. Manifestations and underlying drivers of agricultural land use change in Europe, Landsc Urban Plan. 133, 24-36, DOI.org/doi:10.1016/j.landurbplan.2014.09.001. [DOI:10.1016/j.landurbplan.2014.09.001]
Wang K, Franklin S. E, Guo X, He Y, Dermid G. J. 2009. Problems in remote sensing of landscapes and habitats, Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 33: 747-768, DOI.org/doi:10.1177/0309133309350121. [DOI:10.1177/0309133309350121]
Wang K, Franklin S. E, Guo X, He Y, Dermid G. J. 2009. Problems in remote sensing of landscapes and habitats, Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 33: 747-768, DOI.org/doi:10.1177/0309133309350121. [DOI:10.1177/0309133309350121]
Xie Y, Sha Z, Yu M. 2008. Remote sensing imagery in vegetation mapping: a review, Journal of Plant Ecology, 1(1): 9-23, DOI.org/doi:10.1093/jpe/rtm005. [DOI:10.1093/jpe/rtm005]
Xie Y, Sha Z, Yu M. 2008. Remote sensing imagery in vegetation mapping: a review, Journal of Plant Ecology, 1(1): 9-23, DOI.org/doi:10.1093/jpe/rtm005. [DOI:10.1093/jpe/rtm005]
Zhang R, Zhu D. 2011. Study of land cover classification based on knowledge rules using high-resolution remote sensing images, Expert Syst. Appl, 38(4): 3647-3652, DOI.org/doi:10.1016/j.eswa.2010.09.019. [DOI:10.1016/j.eswa.2010.09.019]
Zhang R, Zhu D. 2011. Study of land cover classification based on knowledge rules using high-resolution remote sensing images, Expert Syst. Appl, 38(4): 3647-3652, DOI.org/doi:10.1016/j.eswa.2010.09.019. [DOI:10.1016/j.eswa.2010.09.019]
Zhang X, Kang T, Wang H, Sun Y. 2010. Analysis on spatial structure of landuse change based on remote sensing and geographical information system, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 12(2): 145-150, DOI.org/doi: 10.1016/j.jag.2010.04.011. [DOI:10.1016/j.jag.2010.04.011]
Zhang X, Kang T, Wang H, Sun Y. 2010. Analysis on spatial structure of landuse change based on remote sensing and geographical information system, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 12(2): 145-150, DOI.org/doi: 10.1016/j.jag.2010.04.011. [DOI:10.1016/j.jag.2010.04.011]
Zhu Z, Woodcock C. E. 2014. Continuous change detection and classification of land cover using all available Landsat data, Remote Sens. Environ, 144, 152-171, DOI.org/doi: 10.1016/j.rse.2014.01.011. [DOI:10.1016/j.rse.2014.01.011]
Zhu Z, Woodcock C. E. 2014. Continuous change detection and classification of land cover using all available Landsat data, Remote Sens. Environ, 144, 152-171, DOI.org/doi: 10.1016/j.rse.2014.01.011. [DOI:10.1016/j.rse.2014.01.011]