پایش تغییرات کاربری اراضی مبتنی بر الگوریتم Decision Tree با استفاده از تصاویر ماهواره لندست، مطالعه موردی: محدوده غرب تهران

مقدمهرشد سریع شهرها و روند صنعتی شدن، مشکلات محیط زیستی زیادی را در بسیاری از مناطق جهان ایجاد کرده است. آگاهی از روند تغییرات پوشش و کاربری اراضی طی دوره های زمانی طولانی برای برنامه ریزان و مدیران به منظور ارزیابی و پیش بینی مشکلات ناشی از این تغییرات بسیار با اهمیت است. سنجش ازدور، ابزار موثری برای پایش تغییرات پوشش اراضی در مناطق شهری و حوالی آن است. شهر تهران در چند دهه اخیر به واسطه رشد و به دنبال مهاجرت افراد، گسترش زیادی پیدا نموده و اثرات فراوانی بر محیط زیست پیرامون خود بر جای گذاشته است. ازاین رو، پژوهش حاضر به ارائه مدلی مبتنی بر الگوریتم درخت تصمیم (Decision Tree) جهت طبقه بندی و پایش تغییرات کاربری اراضی با استفاده از تصاویر سنجنده TM و MSS در محدوده غرب شهر تهران در فاصله سال های ۱۹۷۵ تا ۲۰۱۱ پرداخته است. مواد و روش هادر این پژوهش، ابتدا یک تصویر سنجنده MSS و سه تصویر سنجنده TM ماهواره لندست است که در ماه خرداد اخذ شد ه و سپس داده های کمکی یعنی مدل رقومی ارتفاع مستخرج از نقشه توپوگرافی ۱:۲۵۰۰۰ سازمان نقشه برداری است مورداستفاده قرار گرفته است. بعد از انجام پیش پردازش ها، با استفاده از شاخص های پوشش اراضی از جمله شاخص پوشش گیاهی، روش DT و ترکیب آن با روش طبقه بندی حداکثر احتمال طبقه های کاربری اراضی استخراج شد. سپس، دقت تصاویر طبقه شده حاصل از DT با کمک ضریب کاپا و دقت کلی ارزیابی صحت شد و در پایان با استفاده از روش مقایسه تصاویر در زمان های موردمطالعه تغییرات طبقه های مختلف کاربری اراضی محاسبه شد. نتایج و بحثبر اساس یافته های این پژوهش، صحت کلی طبقه بندی برای سال ۲۰۱۱، ۸۲ درصد است. همچنین، نتایج پایش تغییرات نشان داد که تراکم فضاهای ساخت وساز شده طی دوره زمانی ۳۶ ساله دارای روندی مثبت و رو به افزایش است و در پی آن سایر اراضی در حال کاهش بوده اند. تراکم فضاهای ساخت وساز شده در سال ۱۹۷۵ با مساحت ۲۱۶۶ هکتار که معادل ۸ درصد بوده به ۸۱۲۵ هکتار یعنی ۲۹ درصد در سال ۲۰۱۱ رسیده است. در مجموع درصد تغییرات نسبی آن ۲۱ درصد معادل ۵۹۵۹ هکتار است. با بررسی تغییرات کاربری اراضی در غرب شهر تهران از سال ۱۹۷۵ تا سال ۲۰۱۱ که در نقشه ها نمایش داده شده است، می توان گفت که با توسعه شهرنشینی و افزایش نیاز افراد به خدمات مختلف و نبود فضای کافی برای جوابگویی به این نیازها فضاهای باز و سبز غرب شهر تهران تخریب شده و جایگزین کاربری های مختلف شده است.نتیجه گیریپژوهش حاضر با هدف پایش پوشش و کاربری اراضی محدوده غرب تهران با دقت بالای طبقه بندی از طریق مدل مبتنی بر الگوریتمDT  و تلفیق نتایج طبقه بندی حداکثر احتمال با آن به انجام رسید. برای انجام پژوهش از تصاویر ماهواره ای چندزمانه سنجنده TM و MSS ماهواره لندست و داده های کمکی استفاده شده و پس از تهیه نقشه کاربری اراضی هر دوره زمانی، نقشه تغییرات پوشش و کاربری اراضی استخراج شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که داده های سنجش ازدور همراه با فن های طبقه بندی ترکیبی از توانایی بالایی در استخراج انواع نقشه های کاربری اراضی و همچنین ارزیابی تغییرات کاربری برخوردارند و همچنین پتانسیل داده های سنجنده MSS و TM ماهواره لندست را به عنوان یک ابزار مناسب و اقتصادی برای تصویر نمودن و تجزیه وتحلیل تغییرات پوشش اراضی در طی زمان نشان می دهد. همچنین نتایج پژوهش حاضر حاکی از آن است که استفاده از روش شاخه ای یا چندمرحله ای برای طبقه بندی تصاویر ماهواره ای، دارای مزایایی از جمله کاستن زمان پردازش، بهبود صحت طبقه های تعلیم کوچک، به کارگیری منابع متفاوتی از داده ها، مجموعه های مختلف از خصوصیات و حتی الگوریتم های متفاوت در هر مرحله از تصمیم گیری است.

کلیدواژه ها:

سنجش از دور ، سنجنده MSS ، سنجنده TM ، شاخص پوشش گیاهی ، طبقه بندی حداکثر احتمال