ارزیابی تأثیر ادغام تصاویر ماهواره‌های لندست-8 و سنتینل-2 در برآورد پهنه‌های سیلابی

Abstract

پایش دقیق آب­های سطحی یکی از کاربردهای مهم و ضروری در استفاده از سیستم­های سنجش از راه دور است. برآوردن نیازهای مطرح‌شده در استفاده از داده‌های سنجش از دور برداشت‌شده از سطح زمین در بسیاری از کاربردها، تنها با استفاده از یک محصول و الگوریتم طبقه­بندی‌کننده کافی و ممکن نیست و برای درک دقیق‌تر، ادغام داده­ها می‌تواند گزینه بهتری باشد. لذا در این پژوهش از رویکردهای مختلفی همچون به‌کارگیری تصاویر دو سنجنده، شاخص­های استخراج آب و الگوریتم­های طبقه­بندی جهت شناسایی پهنه‌های آبی استفاده گردید. در این راستا ابتدا تصاویر سنجندهای نوری لندست-8 و سنتینل-2 با یکدیگر ادغام شدند که در نتیجه آن وضوح مکانی این سنجنده­ها با حفظ اطلاعات طیفی، از 30 به 10 متر ارتقا یافت. سپس شاخص­های استخراج آب همچون (NDWI, MNDWI, AWEI_sh, AWEI_nsh, WI) بر تصاویر ادغام­شده اعمال شد و پس از ترکیب آن با تصاویر اصلی ماهواره­های منتخب، با استفاده از الگوریتم­های طبقه­بندی (SVM, Maximum Likelihood, Minimum Distance, Neural Network, Random Forest) محدوده مطالعاتی به دو دسته پهنه‌های آبی و غیرآبی طبقه­بندی شد و در نهایت با استفاده از روش حداکثر رأی­گیری که از رویکردهای ادغام در سطح تصمیم­گیری محسوب می­شود نتایج حاصل از تمام الگوریتم­های طبقه­بندی برای تصاویر قبل و بعد از سیلاب استان مازندران در واقعه سیلاب سال 1398 شمسی با یکدیگر ادغام شدند. الگوریتم طبقه­بندی جنگل تصادفی با دقت کلی 76/97 و 12/94 و ضریب کاپا 49/94 و 41/91 برای تصاویر قبل و پس از سیلاب بهترین عملکرد طبقه­بندی در بین الگوریتم­های مورداستفاده در این پژوهش را داشت. ادغام الگوریتم­های طبقه­بندی نشان از بهبود عملکرد تفکیک پهنه‌های آبی و غیرآبی با افزایش دقت کلی تفکیک به 41/98 و 24/95 و ضریب کاپا 12/96 و 81/92 برای تصاویر قبل و پس از سیلاب داشت.

Keywords

• ادغام تصاویر
• الگوریتم طبقه‌بندی
• روش حداکثر رأی‌گیری
• سنجنده نوری
• شاخص‌های استخراج آب