بررسی و مقایسه عملکرد شاخص‌های استخراج عوارض آبی و پوشش برف/یخ (SCG)

جغرافیای طبیعی

مقاله 8، دوره 14، شماره 53، آبان 1400، صفحه 135-152   

نوع مقاله: مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

صیاد اصغری سراسکانرود^{* 1}؛ الهام ملانوری²؛ شیوا صفری²؛ احسان قلعه³

¹هیئت علمی دانشگاه محقق اردبیلی

²دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشگاه محقق اردبیلی

³دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

با توجه به تغییرات اقلیمی و کاهش عنصر بارش به عنوان یکی از اجزای اصلی آن، به‌ویژه در مناطق کوهستانی شمال غرب ایران، مطالعه و بررسی دقیق پدیده مهم آب و همچنین برف به‌دلیل اهمیت ذخیره‌گاه‌های برفی در تغذیه ذخائر آبی حائز اهمیت می‌باشد. با توجه به اهمیت شاخص‌های طیفی در سنجش‌ازدور و شباهت طیفی دو پدیده برف و آب، در مطالعه حاضر از شاخص‌های تفاضلی نرمال شده آب و برف و همچنین شاخص‌های تفاضلی نرمال شده، بدون پس زمینه برف/یخ و آب و روش آستانه گذاری Otsuبر روی تصویر لندست 8 با انتخاب قسمتی از کوهستان سبلان و دریای خزر به ‌عنوان منطقه مورد مطالعه، استفاده ‌شده است. نتایج پژوهش حاضر نشان داد، با توجه به هیستوگرام و واریانس باندها، شاخص‌های نرمال شده تفاضلی آب بدون برف و برف بدون آب، به ترتیب با صحت کلی ۱۰۰ درصد و ۹۷ درصد دقت بالایی در استخراج و تفکیک پدیده‌های آب و پوشش برفی نشان دادند. نتایج حاصل از اجرای الگوریتم باینری Otsu نیز این موضوع را تایید کرده و توانایی بالای شاخص های مورد نظر را در استخراج پدیده های برف و آب نشان داد.

کلیدواژه‌ها

شاخص‌های طیفی؛ NDSINW؛ NDWINS؛ آستانه گذاری Otsu

مراجع

1- اصغری سراسکانرود، صیاد، جلیلیان، روح اله، پیروزی نژاد، نوشین، مددی، عقیل، یادگاری، میلاد (1399): ارزیابی شاخص‌های استخراج آب با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست (مطالعه موردی: رودخانه گاماسیاب کرمانشاه) نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دوره بیستم، شماره پنجم، صص 70-53.

2- اصغری سراسکانرود، صیاد، مدیرزاده، ریحانه (1399): برآورد تغییرات عمق برف در سطح شهرستان اردبیل و سرعین با استفاده از داده‌های ماهواره Sentinel1 با روش تداخل سنجی راداری، نشریه تحقیقات منابع آب ایران، سال شانزدهم، شماره یک، صص 407-394.

3- بیات ورکشی، مریم، ایلدرومی، علیرضا، نوری، حمید، زارع ابیانه، حمید (1396): برآورد مشخصه‌های برف به روش موجک و زمین‌آمار (مطالعه موردی: حوضه‌های آبریز شمال غرب کشور)، نشریه پژوهش‌های جغرافیایی طبیعی، دوره چهل‌ونه، شماره سه، صص 409-422.

4- رضیئی، طیب (1396): شناسایی رژیم‌های دمایی ایران با استفاده از روش‌های چند متغیره، مجله ژئوفیزیک ایران، دوره 11، شماره 2، صص 35-15.

5- زینالی، بتول؛ قلعه، احسان؛ صفری، شیوا (1400): استخراج مساحت تحت پوشش برف کوهستان سبلان با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست به روش طبقه‌بندی شی‌ءگرا، هیدروژئومورفولوژی، دوره 8، شماره 26، صص 79-97.

6- سیفی، هوشنگ؛ فیضی زاده، بختیار (1398): کاربرد روش تداخل‌سنجی راداری و تصاویر سنجش از دوری رادار در برآورد عمق برف و آب قابل استحصال از آن در حوضه آبریز یامچی، تحقیقات منابع آب ایران، سال پانزدهم، شماره یک، صص 355-341.

7- سیفی، هوشنگ؛ قربانی، اسماعیل (1398): برآورد سطح پوشش برف از طریق تکنیک‌های شیءگرا با استفاده از تصاویر سنجنده‌های OLI و TIRS مطالعه موردی: کوهستان سهند، فصل­نامه علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، دوره بیست و هشت، شماره صد و نه صص 91-76.

8- شجاعی اناری، مهلا، خبازی، مصطفی، کریمی، صادق (1398): تحلیل تغییرات ذخیره‌گاه‌های برفی به‌منظور برنامه‌ریزی و مدیریت کم‌آبی (مطالعه موردی: منطقه سراب هلیل رود-استان کرمان)، فصل­نامه علمی برنامه‌ریزی منطقه‌ای، دوره نه شماره سی‌وشش، صص 184-167.

9- کدخدایی، سکینه؛ جهانبخش اصل، سعید؛ ولی زاده کامران، خلیل (1395): برآورد رواناب حاصل از ذوب برف با استفاده از مدل SRTM (مطالعه موردی: حوضه آبریز سهزاب )، نشریه علمی جغرافیا و برنامه‌ریزی، دوره بیست و چهار، شماره هفتاد و یک، صص 337-319.

10- گمشادزایی، محمدحسین؛ رحیم زادگان، مجید (1395): بررسی و ارزیابی شاخص‌های طیفی استخراج نقشه سطح آب از تصاویر ماهواره‌ای Landsat، ششمین کنفرانس ملی مدیریت منابع آب ایران، سنندج،

https://civilica.com/doc/559090.

11- صادقی، وحید، عبادی، حمید، صاحبی، محمود رضا، مقصودی، یاسر، فرنود احمدی، فرشید (1393). آشکارسازی خودکار تغییرات در تصاویر ماهواره‌ای چند زمانه مبتنی بر حد آستانه گذاری با الگوریتم بهینه‌سازی توده ذرات. سنجش از دور و GIS ایران، دوره 6 شماره 1، صص 34-17.

 

12- A. Thomas, C. Reager, J. Famiglietti, M. Rodell (2014): A GRACE-Based Water Storage Deficit Approach For Hydrological Drought Characterization. Geophysical Research Letters, 41(5), Pp 1537–1545.

13- A. Bhandari, A, Ghosh, I. Vinod Kumar (2020): A Local Contrast Fusion Based 3D Otsu Algorithm For Multilevel Image Segmentation. JOURNAL OF AUTOMATICA SINICA, 7(1), Pp. 200- 2013.

14- C. Kwang, E M. Osei Jnr, A S. Amoah (2018): Comparing Of Landsat 8 And Sentinel 2A Using Water Extraction Indexes Over Volta River, Journal Of Geography And Geology, Vol. 10, No. 1, PP 1-7.

15- C. Donmez, S. Çiçekli, A. Cilek, A. Arslan (2020): Mapping Snow Cover Using Landsat Data: Toward A Fine-Resolution Water-Resistant Snow Index. Meteorology And Atmospheric Physics. 47, Pp 243-252.

16- D. Varade, A K. Maurya, O. Dikshit, G. Singh, S. Manickam(2019): Snow Depth In Dhundi: An Estimate Based On Weighted Bias Corrected Differential Phase Observations Of Dual Polarimetric Bi-Temporal Sentinel-1 Data Journal Of Remote Sensing, Https://Doi.Org/10.1080/01431161.2019.1698076

17- D. Yan, C. Huang, N. Ma, Y. Zhang (2020): Improved Landsat-Based Water And Snow Indices For Extracting Lake And Snow Cover/Glacier In The Tibetan Plateau, Journal Water, 12, 1339, Pp 1-16.

18- D. Hall, G. Riggs, V. Salomonson, (1995):  Development Of Methods For Mapping Global Snow Cover Using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Data. Remote Sensing Of Environment, 54, Pp127–140.

19- J. Parajka, L. Holko, Z. Kostka (2001): Distributed Modelling Of Snow Water Equivalent -Coupling A Snow Accumulation And Melt Model And GIS. Institute Of Hydrology. Slovak Academy Of Sciences, 14, PP 86-102.

20- L. Ji, L. Zhang, B. Wylie (2009): Analysis Of Dynamic Thresholds For The Normalized Difference Water Index, Journal Photogrammetric Engineering & Remote Sensing Vol. 75, No. 11, Pp 1307-1317.

21- L. Hui, W. Zou, H. Guangjun, M. Wang (2017): Estimating Snow Depth And Snow Water Equivalence Using Repeat-Pass Interferometry SAR In The Northern Piedmont Region Of The Tianshan Mountains, Journal Of Sensors, 20(17), 16-33.

22-N. Otsu (1979): A Threshold Selection Method From Gray-Level Histograms. IEEE Trans. Syst. Man Cybern. B 1979, 9, 62–66.

23- N. Hang (2018): Detection Of Surface Crack In Building Structures Using Image Processing Technique With An Improved Otsu Method For Image Thresholding, Advances In Civil Engineering, Pp 1-11. Https://Doi.Org/10.1155/2018/3924120.

24- P. Yang, W. Song, X. Zhao, R. Zheng, L. Qingge (2021): An Improved Otsu Threshold Segmentation Algorithm. Computational Science And Engineering, 22(1), Pp 145-153.

25- S. Manickam, A. Barros (2020): Parsing Synthetic Aperture Radar Measurements Of Snow In Complex Terrain: Scaling Behavior And Sensitivity To Snow Wetness And Land Cover, Journal Remote Sensing, 12, 483, Pp 1-31.

26- S. K. Mcfeeters (1996): The Use Of The Normalized Difference Water Index (NDWI) In The Delineation Of Open Water Features, International Journal Of Remote Sensing, 17(7), Pp 1425- 1432

27- V. Khedaskar1, A. Rokade, R. Patil P. Tatwadarshi (2018): A Survey Of Image Processing And Identification Techniques. Journal For Research And Innovation 1(1), Pp 1-10.

28- Xu, H. 2006. Modification Of Normalized Difference Water Index (NDWI) To Enhance Open Water Features In Remotely Sensed Imagery, International Journal Of Remote Sensing, 27(14): Pp. 3025-3033.

29- Y. Liu, X. Wang, F. Ling, S. Xu Tc. Wang (2017): Analysis Of Coast Line Extraction From Landsat OLI Imagery ،Journal Water 2017, 9, 816, Pp 1-26.