برآورد مساحت تاج تک درختان بنه با استفاده از DSM تصاویر هوایی پهپاد در جنگل تحقیقاتی بنه استان فارس

سابقه و هدف: تاج پوشش درختان در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت زیادی برخوردارند زیرا بخش هایی از زمین که زیر تاج درختان قرار دارند، محیطی مناسب برای اسقرار تجدید حیات و حیات سایر موجودات زنده است. بنابراین آگاهی از وضعیت تاج-پوشش درختان و درختچه ها، پایش تغییرات و ارزیابی سلامت آنها ضروری به نظر می رسد. داده های سنجش از دور برداشت شده بوسیله اغلب ماهواره ها، امکان اندازه گیری نااریب مساحت تاج تک درختان را فراهم نمی آورد زیرا از توان تفکیک مکانی مناسب برای این منظور برخوردار نیستند. از طرف دیگر، دسترسی به این داده ها در زمان مورد نظر پژوهشگر همواره میسر نیست و در صورت دسترسی، هزینه تهیه آنها زیاد است. پیشرفت های روزافزون سنجش از دور منجر به دسترسی پژوهشگران به پهپاد یا هواپیمای بدون سرنشین شده که تصاویر برداشت شده توسط این سکو علاوه بر برخورداری از توان تفکیک مکانی بسیار زیاد برای مطالعه دقیق ویژگی های زیست سنجی تک درختان، دسترسی به تصاویر در زمان مطلوب پژوهشگر را نیز ممکن کرده است. با توجه به این موضوع، مطالعه حاضر با هدف ارزیابی کارایی تصاویر پهپاد و مدل رقومی سطح زمین (DSM) حاصل از تصاویر استریو آنها برای برآورد مساحت تاج تک درختان بنه در ناحیه رویشی زاگرس انجام شد. همچنین بررسی تاثیر اندازه توان تفکیک مکانی DSM بر صحت و دقت برآورد مساحت تاج درختان هدف دیگر این مطالعه بود. مواد و روش ها: بخشی از جنگل تحقیقاتی بنه با مساحت 45 هکتار پوشیده از یک توده خالص بنه در استان فارس انتخاب شد. در مهرماه 1395، منطقه مورد نظر با 1076 قطعه تصویر هوایی با توان تفکیک مکانی سه سانتی متر برداشت شده بوسیله یک پهپاد با ارتفاع پرواز 70 متر تصویربرداری شد. این تصاویر که به صورت استریو برداشت شده بود، با استفاده از 12 نقطه کنترل زمینی ثبت شده با دستگاه موقعیت یاب جهانی سه فرکانسه Leica Viva GS15 تصحیح شده و موزاییک آنها تهیه شد. پس از آن، DSM حاصل از فرآیند پردازش Bundle adjustment با سه توان تفکیک مکانی سه، 50 و 100 سانتی متر تولید شد. تعداد 100 درخت بنه که قبلا موقعیت مکانی آنها ثبت شده و مساحت تاج آنها اندازه گیری شده بود، در محدوده مورد بررسی به طور تصادفی انتخاب شدند. ابتدا به کمک الگوریتم پیشنهادی مبتنی بر پردازش شیء مبنا تاج درختان به صورت اتوماتیک از لایه DSM استخراج شدند. سپس میانگین مساحت تاج به دست آمده از DSM تصویر پهپاد و مقدار واقعی آنها با آزمون t جفتی مقایسه شد. همچنین از سه شاخص جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، کارایی مدل (ME) و امتیاز اریبی (BS) برای ارزیابی دقت نتایج استفاده شد. یافته ها: ارتوفتوموزاییک منطقه مورد مطالعه با RMSE برابر 8 سانتی متر تهیه شد. از 100 درخت بنه تصادفی که برای این پژوهش انتخاب شده بود، در DSM با توان تفکیک مکانی سه، 50 و 100 سانتی متر به ترتیب 100، 89 و 80 درخت قابل شناسایی بودند. اگرچه بین میانگین واقعی مساحت تاج 80 درخت (3/51 مترمربع) شناسایی شده در هر سه DSM و میانگین مساحت تاج روی سه DSM سه (6/42 مترمربع)، 50 (5/44 مترمربع) و 100 سانتی متر (2/39 مترمربع) اختلاف معنی داری (در سطح 05/0) وجود نداشت ولی همبستگی آنها کاهش پیدا کرد. علاوه بر این، با کاهش توان تفکیک مکانی DSM مقدار RMSE افزایش و مقدار ME و BS کاهش پیدا کرد. نتیجه گیری: به طور کلی، نتیجه گیری شد که DSM تصاویر پهپاد ابزاری مناسب برای شناسایی و اندازه گیری مساحت تاج تک-درختان بنه در منطقه مورد مطالعه بود که به وضوح، تاج درختان را از سایه و سایر پدیده ها جدا کرد. علاوه بر این، نشان داده شد که با کاهش توان تفکیک مکانی DSM، پردازش داده ها تسهیل شده و اختلاف معنی داری بین اندازه گیری ها و مقدار واقعی وجود نداشت ولی از دقت نتایج کاسته شد.

کلیدواژه ها:

بنه ، پهپاد ، مدل رقومی سطح زمین ، مساحت تاج ، زاگرس