کارایی الگوریتم تطبیق الگو بر روی تصویر ماهواره‌ای GeoEye-1 در تشخیص درختان بنه و تعیین الگوی مکانی آنها (بررسی موردی: منطقه حفاظت‌شده تگ احمدشاهی استان خراسان جنوبی)

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

2 دانشیار، گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

3 دانشیار، گروه منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

چکیده

این پژوهش با هدف بررسی قابلیت الگوریتم تطبیق الگو در تعیین موقعیت مکانی درختان بنه منطقه حفاظت‌شده تگ احمدشاهی استان خراسان جنوبی با تصویر ماهواره­ای GeoEye-1 انجام شد. پس از انجام تصحیح هندسی و ادغام باندهای طیفی با باند پانکروماتیک برای هر باند و شاخص گیاهی NDVI سه الگو ساخته شد. به­منظور ارزیابی صحت الگوریتم تطبیق الگو یک شبکه 100×100 متری بر روی منطقه پیاده و تعداد 60 قطعه‌نمونه به­صورت تصادفی انتخاب و موقعیت درختان بنه در این قطعات با استفاده از DGPS با دقت سانتی­متر به­عنوان واقعیت زمینی برداشت شد. برای تعیین الگوی مکانی درختان از دو تابع پرکاربرد D(r) و g(r) استفاده شد. نتایج همبستگی متقابل نشان داد که الگوهای ساخته­شده بر اساس لایة NDVI بالاترین همبستگی را بین نمونه­ها داشتتند. نتایج اجرای الگوریتم تطبیق الگو بر روی تصویر نشان داد این الگوریتم با صحت کل 57/95 درصد، قابلیت تعیین موقعیت درختان بنه را با دقت مناسبی بر روی تصاویر با قدرت تفکیک مکانی بالا دارا است. نتایج تابع D(r) نشان داد که درختان بنه حداکثر تا فاصلة 45 متری دارای نزدیک­ترین همسایه بودند. همچنین تابع g(r) نشان داد که درختان بنه تا فاصله 11 متر دارای پراکندگی معنی‌دار بودند درحالی‌که از فاصله 5/11 تا 17 متر الگوی پراکنش کپه­ای آنها از نظر آماری معنی­دار بود (05/0>p).

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Efficiency of template matching algorithm on GeoEye-1 image for detecting wild pistachio trees and determining their spatial pattern (Case study: The Tag-Ahmad-Shahi protected area, southern Khorasan Province, Iran)

نویسندگان [English]

  • Reza Bagheri 1
  • Shaban Shataei 2
  • Seyed Yusef Erfanifard 3
1 Ph.D Student of Forestry, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R Iran
2 Associate Professor, Forestry department, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran.
3 Associate Professor, Department of Natural Resources and Environment, Faculty of Agriculture, University of Shiraz, Shiraz, I.R. Iran.
چکیده [English]

This study was carried out to investigate the ability of template matching algorithm in wild pistachio tree position and their spatial pattern determination using GeoEye-1 images in Tage-Ahmadshahi protected area of Southern Khorasan. After geometric correction and fusion of multi-spectral bands with panchromatic band, three templates were generated for each band and NDVI index. For accuracy assessment of template matching a 100 by 100 meter network (1 ha) used and 60 samples selected randomly and the location of wild pistachio as ground truth registered using a precise DGPS device. For spatial pattern analyzing two useful functions D(r) and g(r) were used. The result of cross correlation showed that the generated templates based on NDVI have the highest correlation between samples The result of template algorithm on satellite image showed that this method with 95.57 percent overall accuracy have the ability to determine tree position by suitable precision on high resolution satellite images. The result of D(r) function showed that wild pistachio trees have nearest neighbor maximum to 45 meter distance. Also the result of g(r) function showed that the trees have a significant uniform dispersion up to 11 meter while between 11.5 and 17 meter have a clumped dispersion which were statistically significant (p<0.05).

کلیدواژه‌ها [English]

  • GeoEye-1
  • Spatial pattern
  • Template matching
  • Wild Pistachio