جغرافیا و روابط انسانی

جغرافیا و روابط انسانی

مقایسه و ارزیابی تکنیکهای یادگیری ماشین در طبقه‌بندی و تشخیص تغییرات مناطق شهری با تصاویر سنجش از دور چندزمانه- مطالعه موردی، کلانشهر کربلا (عراق)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی نقشه برداری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 کارشناس ارشد، دانشگاه کوفه، دانشکده مهندسی، واحد تحقیقات نانوفناوری و مواد پیشرفته، نجف، عراق
10.22034/gahr.2025.530913.2516
چکیده
در تحقیق حاضر، ضمن بررسی قابلیت تکنیکهای متنوع یادگیری ماشین در طبقه‌بندی تصاویر سنجش‌ازدور شهر کربلاء (سال 2002 و 2021)، اطلاعات دقیقی از پوشش اراضی این شهر تهیه و تغییرات حادث در این بازه زمانی با تکنیک مقایسه پساطبقه‌بندی مشخص گردید. به منظور بهبود نتایج، از فرآیندهای ادغام تصاویر به روش گرام‌اشمیت و استخراج شاخص‌های طیفی و مکانی با ماتریس GLCM استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که تکنیکهای ماشین بردار پشتیبان (SVM) و بیشترین‌شباهت، توانایی بالایی برای تشخیص کاربری و پوشش اراضی داشته و SVM به دلیل ماهیت ناپارامتریک، طبقه‌بندی دقیق‌تری است. صحت کلی طبقه‌بندی با این روش برای تصاویر 2002 و 2021 به ترتیب 76/89 و 05/88 درصد و در روش «بیشترین شباهت» در بهترین حالت به ترتیب 94/85 و 36/85 درصد بود که تقریباً 3 تا 4 درصد کمتر از SVM و تقریباً 19% بیشتر از تکنیک «کمترین فاصله» است. ادغام تصاویر چندطیفی و پانکروماتیک باعث شد تا صحت کلی طبقه‌بندی تصویر 2002 و 2021 به ترتیب تقریباً 5/1 % و 3 % افزایش یابد و استفاده از ویژگی‌های مکانی در تفکیک منطقه شهری از غیرشهری مفید واقع شود. مقایسه نقشه‌های کاربری و پوشش اراضی شهر کربلا نشان می‌دهد که در بازه 2002 تا 2021 تقریباً 33 هکتار از پوشش‌های گیاهی و 25 هکتار از مزارع به منطقه شهری تبدیل شده و بطور کلی مساحت این شهر سه برابر شده است. رشد قابل‌توجه کلانشهر کربلاء و تنزل فضای سبز شهری از مسائل مهمی است که باید بطور جدی مورد توجه مدیران و برنامه‌ریزان مربوطه قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Comparison of machine learning techniques for classification and change detection of multi-temporal remotely sensed images in urban areas- Case study: Karbala metropolis (Iraq)

نویسندگان English

Vahid Sadeghi 1
Rana Jawad Azeez 2
1 Geomatics Department, Civil Engineering Faculty, Tabriz University, Tabriz, Iran
2 Nanotechnology and Advanced Materials Research Unit, Faculty of Engineering, University of Kufa, Najaf, Iraq
چکیده English

In this paper, while comparison of different machine learning techniques for classifying of multi-temporal remotely sensed images of Karbala metropolis, accurate information of land use and land covers (LULC) of this city was prepared and the occurred changes between 2002 and 2021 were determined based on post-classification comparison (PCC) method. To improve the classification results, spectral bands have been pan-sharped with panchromatic band using Gram-Schmidet method and textural features have been extracted using the GLCM matrix. The results show that the support vector machine (SVM) and maximum likelihood classification (MLC) methods provided the most satisfactory results, and SVM is the most accurate method due to its non-parametric nature. The overall accuracy (O.A) of the classification for 2002 and 2021 images with SVM were 89.76% and 88.05%, respectively, and for MLC method in the best case were, 85.94% and 85.36%, respectively, which were approximately 19% more than the Minimum Distance (MD) classification. The pan-sharpening led to an increase of 1.5% and 3%, of the O.A for 2002 and 2021 images respectively, and the use of textural features was useful in separating the urban area from non-urban areas. Comparison of the multi-temporal LULC maps of Karbala shows that between 2002 and 2021, approximately 33 hectares of vegetation covers and 25 hectares of agricultural lands were changed to urban areas, and in general, the area of Karbala has tripled. The significant growth of the metropolis of Karbala and the degradation of urban green space are important issues that should be seriously considered by the relevant city managers and planners.

کلیدواژه‌ها English

Change detection
Karbala metropolis
Remote sensing images
Machine learning

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 تیر 1404

  • تاریخ دریافت 31 خرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 11 تیر 1404