Skip to main content
SUPERVISOR
Reza Jafari
رضا جعفری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahdieh Farazmand
مهدیه فرازمند

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Comparison of pixel and subpixel methods for mapping rangeland vegetation cover (Case study: Semirom region, Isfahan province)
Among the various desertification processes and vegetation degradation are the main processes in rangelands and it often starts with the reduction of vegetation cover. This can result from single or combined effects of overgrazing, rainfall deficits. The effects of these are the appearance of barren soils and an increased susceptibility to wind and water erosion. Vegetation cover is one of the most important components of the earth's surface. It strongly influences evapotrairation, infiltration, runoff and soil erosion. Vegetation cover is also the principal factor limiting stocking rates in managed grazing lands. It has been widely recognized as one of the best indicators for determining land condition. Therefore, land condition can be assessed and monitored according to vegetation cover and its variations in time and space. This component is often used as the key indicator in the remote sensing of land condition. Assessment and monitoring is an important and essential step for rangeland management. Nowadays, satellite images are used in different scales to study vegetation cover. Usually, data vegetation changes are evaluated with studying vegetation spectral characteristic. This study aimed to compare and evaluate pixel (vegetation indices, VIs) and sub-pixel (spectral mixture analysis, SMA) methods in mapping vegetation cover in Semirom region, Isfahan province, using Landsat TM data. For this purpose, Landsat TM image of the region in 2009 were prepared and processed. First, the image was geometrically with a RMSe 0/5 pixel and topographically corrected. The percentage of canopy cover was determined using step-point technique in radial direction (6000 point per site). The collected field data was correlated with different groups of vegetation indices, including slop-based (NDVI), distance-based (PD54), orthogonal transformations (GVI and SBI) and plant-water sensitive (STVI-1) and also SMA. To evaluate the performance of VIs and SMA techniques, vegetation cover data was relationships with field vegetation cover data ( =0.52-0.45 and p 0.05). The GVI and STVI corelated the best in group 25-50 vegetation cover percentage. The NDVI index of the distance-based vegetation indices showed the strongest relationship with cover data ( =0.60 and P 0.01) where the percentage of vegetation cover was higher than 50%. In general, results showed that relationships between SMA and field cover data decreased with increasing vegetation cover and among the pixel and sub-pixel techniques, the PD54 and SMA appear to be the most suitable methods in arid environments with sparse vegetation cover. The results also suggested that NDVI is a useful index for general cover assessment and monitoring regardless of soil and vegetation variation, especially in dense vegetation areas. Because of the broad extent of rangelands, land condition monitoring and assessment using ground-based methods is limited in relation to the information they can provide. Results of this research showed remote sensing techniques, including VIs and SMA could be used as complementary approaches. Keywords: SMA , NDVI , PD54 , GVI , SBI , STVI-1, Isfahan
پروسه های مختلفی از جمله کویر زایی و تخریب پوشش گیاهی مهمترین فرآیندهای موجود در مراتع می باشند که اغلب با کاهش پوشش گیاهی شروع می شوند. کاهش پوشش گیاهی می تواند یکی از نتایج چرای شدید و کمبود بارندگی به حساب آید. این پیامدها بصورت خاک های بایر و افزایش قابلیت فرسایش بادی و آبی در مراتع ظاهر می شوند. پوشش گیاهی یکی از اجزاء بسیار مهم در سطح زمین است. پوشش گیاهی شدیداً بر تبخیر و تعرق، نفوذپذیری، رواناب و فرسایش خاک تأثیر می گذارد. پوشش گیاهی یکی از فاکتورهای اصلی در مدیریت چراگاه ها می باشد. به طور گسترده ای، پوشش گیاهی به عنوان یکی از بهترین شاخص ها برای تعیین وضعیت زمین به رسمیت شناخته شده است. بنابراین، می توان با توجه به پوشش گیاهی و تغییرات آن در زمان و مکان بر وضعیت اراضی نظارت داشت. این مؤلفه اغلب بعنوان یک شاخص کلیدی در تعیین وضعیت زمین در سنجش از دور استفاده می شود. ارزیابی و پایش یکی از موارد مهم و ضروری جهت مدیریت مراتع به شمار می آید. امروزه از تصاویر ماهواره ای پوشش گیاهی در مقیاس های مختلف استفاده می شود. معمولاً، تغییرات پوشش گیاهی توسط خصوصیات طیفی گیاهان بررسی می گرددهدف از این مطالعه مقایسه و ارزیابی روش های پیکسلی (شاخص های گیاهی) و تحت پیکسلی (آنالیز ترکیب طیفی) در پهنه بندی پوشش گیاهی منطقه سمیرم، استان اصفهان، با استفاده از داده های لندست TM می باشد. به این منظور تصویر لندست TM مربوط به سال 2009 منطقه تهیه و مورد پردازش قرار گرفت. ابتدا تصویر موجود مورد تصحیح هندسی با RMSe کمتر از نیم پیکسل و تصحیح توپوگرافی قرار گرفت. درصد تاج پوشش گیاهی با استفاده از روش قدم- نقطه به شکل شعاعی (6000 نقطه در هر سایت) تعیین گردید. همبستگی داده های زمینی با گروه های شاخص های گیاهی شامل شاخص های گیاهی مبتنی بر پایه شیب (NDVI)، شاخص های گیاهی فاصله ای (PD54)، شاخص های گیاهی تبدیلات راست گوشه (SBI و GVI) و شاخص های گیاهی حساس به آب گیاهان (STVI-1) و همچنین روش SMA محاسبه گردید. کارایی روش های شاخص های گیاهی و آنالیز ترکیب طیفی در سه گروه پوشش گیاهی که بر اساس درصد پوشش تاجی طبقه شده بود، شامل گروه های 25-0%، 50-25% و 50% مورد ارزیابی قرار گرفت اند. در گروه 25-0 درصد، SMA و شاخص PD54 بالاترین میزان همبستگی را با داده های میدانی پوشش گیاهی دارند (05/0P و 45/0-52/0= ). شاخص های گیاهی GVI وSTVI-1 در گروه پوشش گیاهی 50-25 درصد بعنوان بهترین شاخص تعیین شدند. شاخص گیاهی NDVI نسبت به گروه شاخص های گیاهی فاصله ای، با داده های پوشش گیاهی در جاییکه پوشش بالاتر از 50 درصد بود همبستگی قوی تری را نشان داد (01/0 P و60/0 = ). نتایج نشان داد که با افزایش پوشش گیاهی رابطه بین SMA و داده های پوشش گیاهی کاهش یافته است و همچنین روش های پیکسلی و تحت پیکسلی، PD54 و SMA در محیط های خشک با پوشش گیاهی کم و پراکنده روش هایی مناسب می باشند. همچنین نتایج نشان داد که NDVI جهت ارزیابی و پایش کلیه سطوح پوشش صرف نظر از خاک و پوشش گیاهی کم و پراکنده، در نواحی که پوشش گیاهی متراکم است، شاخصی مفید می باشد. بدلیل وسعت زیاد مراتع، ارزیابی و تخمین وضعیت زمین با استفاده از روش های زمینی با توجه به اطلاعاتی که آن ها ایجاد می کنند دارای محدودیت هایی هستند. نتایج این تحقیق نشان داد که تکنیک سنجش از دور، از جمله VIs و SMA می توانند بعنوان روش های مکمل استفاده شوند. کلمات کلیدی: SMA، NDVI، PD54، GVI، SBI، STVI-1، اصفهان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی