نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• امید ترابی ¹
• نعمت اله کریمی ²
• سارا شش انگشت ³
• مریم رشتبری ³
• امیرحسین سربازوطن ³

¹ کارشناس پژوهشی موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو

² استادیار، موسسه تحقیقات آب (وزارت نیرو)، تهران، ایران

³ کارشناس پژوهشی، موسسه تحقیقات آب (وزارت نیرو)، تهران، ایران

چکیده

به‌طور کلی هدف اصلی تحقیق حاضر بررسی تاثیر حضور تصاویر راداری در طبقه‌بندی تصاویر ماهواره-ای چند زمانه اپتیکی در الگوریتم‌های طبقه‌بندی مبتنی بر یادگیری ماشینی، شامل جنگل تصادفی (Random Forest)، درخت تصمیم کارت (CartDecision Tree) و ماشین بردار پشتیبان (Support Vector Machine) می‌باشد. در تحقیق حاضر ابتدا اطلاعات شاخص طیفی تفاضل نرمال شده گیاهی(NDVI) به همراه لایه‌های شیب، مدل رقومی ارتفاعی و یک تصویر اصلی تصحیح شده ماهواره Sentinel-2 توسط سه روش اشاره شده به صورت نظارت شده مورد آموزش و طبقه‌بندی قرار گرفت. سپس فرآیند طبقه‌بندی با حضور تصاویر راداری ماهواره Sentinel-1 مجدداً انجام گردید. در نهایت طی عملیات پس‌پردازش با استفاده از فیلتر بیشترین فراوانی پیکسل‌های منفرد به کلاس‌های همسایه الصاق شده و نتایج نهایی با داده‌های زمینی مورد صحت‌سنجی قرار گرفت. نتایج نشان داد در بررسی تمام کلاس‌ها، دقت کل و ضریب کاپا در حالت حضور داده‌های راداری و برای هر سه روش طبقه بندی تنها 3 درصد بهبود یافته است اما در بررسی یک به یک کلاس‌ها مشاهده می‌شود دقت تولید‌ کننده روش جنگل تصادفی در کلاس کشت مجدد بهبود قابل‌توجهی داشته و مقدار آن از 74/0 به 84/0 رسیده است. در روش ماشین بردار پشتیبان نیز کلاس‌های دیم و باغات بهبود محسوس‌تری داشته‌اند که به ترتیب از 75/0 و 78/0 به 84/0 و 92/0 افزایش یافته است. نهایتاً می‌توان چنین عنوان کرد که اضافه کردن تصاویر راداری به عمل طبقه بندی تنها در کلاس‌های مربوط به اراضی کشت مجدد، دیم و باغات تاثیر مثبت و قابل‌توجهی دارد و نیز برتری کاملاً محسوس روش جنگل تصادفی در مقایسه با روش‌های دیگر مشهود است.

کلیدواژه‌ها

• یادگیری ماشینی
• کاربری اراضی
• رادار
• سری زمانی

موضوعات

• سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی

عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of radar images in classifying land use classes in machine learning based algorithms

نویسندگان [English]

• Omid Torabi ¹
• Neamat Karimi ²
• sara shesh angosht ³
• Maryam Rashtbari ³
• Amir hosein Sarbazvatan ³

¹ M.Sc. Graduate, Water Research Institute (Ministry of Energy)

² Assistance Professor, Water Research Institute (Ministry of Energy) , Tehtan, Iran

³ Graduate, Water Research Institute (Ministry of Energy) , Tehtan, Iran

چکیده [English]

Acquiring knowledge about the types of land uses and the stages of their change provides basic and very important information to researchers and decision makers. One of the most common and useful methods in remote sensing is to access the maximum information contained in satellite data by combining radar and optical satellite images. In general, the main purpose of this study was to investigate the effect of the presence of SAR images in the classification of optical multi-temporal satellite images in machine learning-based classification algorithms, including random forest, Cart Decision Tree and Support Vector Machine. In the above paper, the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) dataset, along with slope layers, a digital elevation model and a corrected Sentinel-2 satellite image was supervised by the three methods mentioned. Once again, this was done with the presence of the Sentinel-1 satellite SAR image database. Finally, in the post-processing stage, the individual pixels were connected to neighboring classes. This was done by majority filtering. The final results were validated with ground data. The results showed that in the study of all classes, the overall accuracy and kappa coefficient in the presence of SAR dataset and for all three classification methods improved by only 3%, but in the one-to-one study of the classes, the producer accuracy of the random forest method in the dual agriculture class improved. It has been significant and its value has increased from 0.74 to 0.84. In the support vector machine method, dry farming and orchard classes have had a more significant improvement, which have increased from 0.75 and 0.78 to 0.84 and 0.92, respectively. Finally, it can be said that the addition of radar images to the classification has a positive and significant effect only in the mentioned classes, and also the obvious advantage of the random forest method compared to other methods is quite obvious.

کلیدواژه‌ها [English]

• Machine learning
• Land use
• Radar
• Time series