پهنه‌بندی درصد سوختگی برگ تاج‌پوشش درختی با استفاده از تصاویر پهپاد و سنتینل 2 در پارک جنگلی دلند استان گلستان

Abstract

سابقه و هدف: جنگل‌ها در معرض آشفتگی‌های فراوان قرار دارند که سلامت آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهند. یکی از این آشفتگی‌ها، تنش سوختگی برگ درختان است که معمولاً در تابستان‌های بسیار گرم اتفاق می‌افتد و عموما باعث ضعف و درنهایت خشک شدن درختان در درازمدت شود. لذا شناسایی و رصد گسترش سطح آن از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از روش‌های شناسایی آن، استفاده از داده‌های سنجش‌ازدور به‌عنوان یکی از منابع اطلاعاتی مهم می‌باشد. تصاویر پهپادی به دلیل برداشت‌های سریع و در زمان‌های دلخواه یکی از گزینه‌های مناسب می‌باشد ولی دارای محدودیت‌هایی نظیر سطح برداشتی و محدوده‌های طیفی حس‌گرها می‌باشند. استفاده تلفیقی از تصاویر پهپاد و تصاویر ماهواره‌ای با سطح برداشتی زیاد می‌تواند در شناسایی و تهیه نقشه وضعیت سوختگی برگ تاج‌پوشش درختان و دیگر خسارت‌ها و تهیه نقشه طبقات شدت آنها در سطح وسیع‌تر کمک زیادی نماید. هدف از این پژوهش بررسی و شناسایی سوختگی برگ تاج پوشش درختان با استفاده از تصاویر پهپاد در بخشی از پارک جنگلی دلند استان گلستان و تلفیق آن با تصاویر سنتینل 2 برای تهیه نقشه طبقه‌بندی درصد سوختگی برگ تاج پوشش توده درختی منطقه در سطح وسیع‌تر می‌باشد.مواد و روش‌ها: تصاویر RGB پهپاد در بخشی از پارک جنگلی دلند برداشت و مورد پیش‌پردازش و پردازش‌های مناسب قرار گرفتند. همچنین تصاویر سنتینل 2 تهیه و ازنظر هندسی و رادیومتری مورد بررسی قرار گرفتند. برداشت‌های زمینی درختان دارای سوختگی برگ و درختان سالم در شهریور 1400 به‌صورت انتخابی و با دستگاه موقعیت‌یاب جهانی تفاضلی با دقت بالا صورت گرفت. در گام اول تصاویر پهپاد با استفاده از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان به سه‌طبقه درختان دارای سوختگی برگ، درختان سالم و روشنه طبقه‌بندی شدند. همچنین طبقه‌بندی تصاویر اصلی پهپاد به همراه شاخص‌های پوشش‌گیاهی حاصل از باندهای طیفی پهپاد و با شاخص‌های طیفی منتخب تکرار گردید. درنهایت نقشه‌های تهیه‌شده مورد ارزیابی صحت قرار گرفتند. در گام دوم به‌منظور تهیه نقشه طبقات درصد سوختگی برگ تاج پوشش توده در سطح وسیع‌تر و در کل پارک با استفاده از تصویر سنتینل 2، از نقشه طبقه‌بندی‌شده پهپاد که دارای بالاترین صحت بوده است، به‌عنوان نمونه آموزش در مدل رگرسیونی جنگل تصادفی و کالیبره کردن آن استفاده گردید. درنهایت با استفاده از مدل تهیه‌شده، نقشه طبقات شدت سوختگی برگی توده‌های کل محدوده پارک جنگلی دلند تهیه شد.یافته‌ها: نتایج حاصل از طبقه‌بندی تصویر پهپاد نشان داد که باندهای طیف مرئی پهپاد قادر است درختان دارای سوختگی برگی و درختان سالم را با صحت کلی 62/89 درصد و ضرب کاپای 84/0 تفکیک نماید. با تلفیق باندهای اصلی و 9 شاخص پوشش‌گیاهی، نتایج پژوهش اندکی کاهش یافت (صحت کلی 40/87 درصد و ضریب کاپای 81/0)؛ اما با تلفیق باندهای اصلی پهپاد و بهترین شاخص‌های گیاهی (EGMRI، EGI و NDI)، نتایج طبقه‌بندی بهبود یافت (صحت کلی 11/91 درصد و ضریب کاپای 86/0). در طبقه‌بندی درصد سوختگی برگ تاج پوشش توده جنگلی با استفاده از تلفیق تصویر سنتینل 2، بررسی مدل رگرسیون جنگل تصادفی نشان داد که استفاده از داده‌های پهپاد به‌عنوان نمونه آموزش این مدل، قادر است با مجذور میانگین مربعات خطای 11/0 و ضریب تبیین 63/0، میزان درصد سوختگی برگ تاج پوشش درختان را در سطح پیکسل‌های تصویر سنتینل 2 برآورد نماید.

Keywords

• داده‌های سنجش‌ازدور
• سوختگی برگ تاج پوشش
• طبقه‌بندی درختان
• مدل رگرسیون جنگل تصادفی