Document Type : Original Article
Authors
1 PhD student in Watershed Management, Department of Watershed & Rangeland Management, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Iran.
2 Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 Associate Prof. of Remote Sensing and Geographic Information System, Department of Humanities, Tarbiat Modares University, Iran.
4 4. Prof. of Watershed Science and Engineering, Department of Agriculture, Shiraz University, Iran.
5 Assistant Prof. of Desert Department, Department of Pasture and Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran.
Abstract
This research aims to develop a semi-automated method based on remote sensing and data mining algorithms on improved images in order to identify landslides in Mohammad Abad forest watershed in Golestan province. This area is prone to landslides due to the special conditions of topography and human manipulations, and every year it causes significant financial losses to residents and infrastructure destruction. In this study, two Gaofen-1 satellite images from June 1402 and March 1401 were used. Due to the different imaging seasons, all the processes were done separately on two images and finally combined for the entire study area. In order to increase the clarity of the images, three image combining methods named Brovey, PCA and Wavelet-PCA were tested. The Wavelet-PCA method was selected as the best method of image synthesis with a correlation coefficient of 97% and the closest entropy value to the original image. In the next stage, 218 landslide cases were recorded in the region through field visits, 70% of which were used for model training and 30% for model validation. Image segmentation was done along with optimization of scale parameter by local variance method and shape and compression parameters by trial and error. The optimal parameters included scale = 33, shape = 0.6 and compression = 0.5. Then the selection of features was done from textural, spectral, height, geometric and auxiliary layers using the random forest method and 16 main features were selected from among the 53 extracted features. Finally, the selected images were
Keywords
Main Subjects
نخستین گام مدیریت و کاهش خسارات ناشی از زمینلغزش، شناسایی محل وقوع موارد پیشین است. با افزایش سرعت تخریب و تغییر کاربری اراضی به دلیل فعالیتهای انسانی و عوامل محیطی، استفاده از روشهای دقیق، سریع و ارزان برای شناسایی زمینلغزشها ضروری است. این تحقیق به توسعه یک روش نیمهخودکار مبتنی بر سنجش از دور و الگوریتمهای دادهکاوی برای شناسایی زمینلغزشها در حوزه آبخیز جنگلی محمدآباد در استان گلستان پرداخته است. این منطقه به دلیل شرایط توپوگرافی خاص و دستکاریهای انسانی مستعد وقوع زمینلغزش بوده و هرساله خسارات اجتماعی، اقتصادی و زیستمحیطی زیادی را متحمل میشود. در این مطالعه، دو تصویر ماهواره گائوفن-1 مربوط به خردادماه 1402 و اسفندماه 1401 مورد استفاده قرار گرفت. بهمنظور افزایش وضوح تصاویر، سه روش ترکیب تصویر با عنوان Brovey، PCA و Wavelet-PCA مورد آزمون قرار گرفت. در مرحله بعد با بازدید صحرایی 218 مورد زمینلغزش در منطقه ثبت شد که 70 درصد آن برای آموزش مدل و 30 درصد برای اعتبارسنجی استفاده شد. قطعهبندی تصاویر همراه با بهینهسازی پارامتر مقیاس با روش واریانس محلی و پارامترهای شکل و فشردگی بهصورت آزمونوخطا صورت گرفت. بهمنظور انجام طبقهبندی، انتخاب ویژگی با روش جنگل تصادفی انجام شد و درنهایت طبقهبندی تصویر با استفاده از روش طبقهبندی نظارتشده ماشین بردار پشتیبان انجام شد. بر اساس نتایج روش Wavelet-PCA با ضریب همبستگی بالای 97 درصد و نزدیکترین مقدار آنتروپی به تصویر اصلی بهترین روش ترکیب تصویر انتخاب شد. پارامترهای بهینه قطعهبندی شامل مقیاس= 33، شکل= 6/0 و فشردگی= 5/0 بود. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی با صحت کلی بالای 92 درصد و ضریب کاپا بالای 85/0 قادر به شناسایی زمینلغزشهای منطقه مطالعاتی بوده است.