به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

seyed kazem alavipanah

  • امیر صدیقی سامان، سعید حمزه*، سید کاظم علوی پناه، عبدعلی ناصری، جمال محمدی معله زاده

    رطوبت خاک یکی از مهمترین پارامترهای محیطی جهت مدیریت منابع آب و برنامه ریزی آبیاری در اراضی کشاورزی می باشد. در اراضی کشاورزی، اکثر مدل های بازیابی رطوبت خاک از نظر دقت و عملکرد طی فصل رشد گیاه ناپایدار هستند. در نتیجه، هیچ اتفاق نظری در مورد اینکه کدام مدل طی فصل کشاورزی عملکرد بهینه دارد، وجود ندارد. این به دلیل عدم قطعیت های مرتبط با فیزیک مدل، داده های ورودی، اثرات تضعیف پوشش گیاهی و ویژگی های خاک است. برای رفع این نگرانی های عملی، در این تحقیق یک روش ساده، اما موثر برای بازیابی رطوبت خاک با استفاده از ترکیب مدل های متعدد مبتنی بر یادگیری ماشین معرفی شده است. در گام اول، مدل نیمه تجربی ابر آب (WCM) با توصیف گرهای پوشش گیاهی مختلف در مزارع نیشکر برای ضرایب بازپراکنش Sentinel-1 (VH وVV) کالیبره و اعتبارسنجی گردید. بدین منظور از داده های اندازه گیری شده رطوبت خاک (در مجموع 400 نمونه) طی فصل رشد گیاه در سال 2020 استفاده گردید. سپس بهینه سازی محاسبات با استفاده از GRNN انجام گردید. نتایج نشان داد که WCMNDWI دقیق تر از سایر مدل ها در مراحل اولیه رشد نیشکر رطوبت خاک را بازیابی می کند، در حالی که WCMVWC و WCMLAI در اواخر فصل رشد نیشکر از دقت بیشتری برخوردار بودند. دقت بازیابی سری زمانی رطوبت خاک با استفاده از روش ترکیبی مبتنی بر GRNNبیشتر از مدل های تکی WCM است. با توجه به نتایج اعتبارسنجی میدانی برای مزارع نیشکر، با ترکیب بهینه مدل ها حداقل MAE کمتر از 02/0، RMSE تقریبا 085/0 و R برابر با 7/0 برای فصل رشد نیشکر حاصل گشت.

    کلید واژگان: رطوبت خاک, برنامه ریزی آبیاری, مدل WCM, یادگیری ماشین, سنجش از دور
    Amir Sedighi, Saeid Hamzeh *, Seyed Kazem Alavipanah, Abd Ali Naseri, Jamal Mohammadi Moalezade

    Soil moisture is one of the most important environmental parameters for water resources management and irrigation planning systems in agricultural areas. In agricultural areas, most soil moisture retrieval models are unstable in terms of their accuracy and performance during crop growth season. As a result, there is no consensus on which model performs optimally during the agricultural season. This is because of the uncertainties associated with model physics, input data, vegetation attenuation and soil characteristics. To deal with these practical concerns, in this research, a simple but effective soil moisture retrieval method for using combination of multiple models based on machine learning has been introduced. Firstly, the WCM with different vegetation descriptors were calibrated and validated in sugarcane fields for Sentinel-1 backscattering coefficients . For this purpose, soil moisture measurements of sugarcane fields (400 samples in total) during the plant growing season in 2020 were used. Then optimization of calculations was done using the GRNN. The results showed that WCMNDWI retrieves soil moisture more accurately than other models in the early stages of sugarcane growth, while WCMVWC and WCMLAI were more accurate in the late sugarcane growth. Time-series soil moisture retrieval accuracy using the combined method based on GRNN was higher than that of single WCM models. According to the results of the in situ validation for sugarcane fields, with the optimal combination of models, the minimum MAE) is less than 0.02 m3m-3, the RMSE is approximately 0.085 and the R it was equal to 0.7 for the growing season.

    Keywords: Soil Moisture, Irrigation Management, WCM Model, Machine Learning, Remote Sensing
  • میثم محرمی، سارا عطارچی*، ریچارد گلاگوئن، سید کاظم علوی پناه
    سابقه و هدف

    نقشه پوشش زمین یکی از پارامترهای اساسی در تحلیل های جغرافیایی و برنامه ریزی های مکانی محسوب می شود. به طور کلی، تصویر ماهواره ای، الگوریتم طبقه بندی و نمونه آموزشی سه پارامتر اصلی در تهیه نقشه های پوشش زمین به شمار می روند و مهم ترین نقش را درزمینه صحت، هزینه و منابع محاسباتی مورد نیاز برای تهیه این نقشه ها ایفا می کنند. کیفیت نمونه آموزشی تاثیر شایان توجهی در صحت نتایج طبقه بندی دارد. بر این اساس، هدف اصلی این پژوهش تهیه نمونه های آموزشی معتبر، با استفاده از روش انتقال نمونه های آموزشی برای پایش تغییرات پوشش زمین در شمال غرب ایران، بین سال های 2002 تا 2022 است.

    مواد و روش ها

    منطقه مورد مطالعه، با مساحتی بالغ بر 7653 کیلومترمربع، در شمال غرب ایران واقع شده است. ازلحاظ جغرافیایی، این محدوده در مختصات 35 59 °44 تا 25 01 °46 طول شرقی و 46 02 °38 تا 47 48 °38 عرض شمالی قرار دارد. داده های مورد استفاده در این پژوهش شامل تصاویر ماهواره ای و داده های مرجع زمینی است و تصاویر به کاررفته در این پژوهش شامل تصاویر ماهواره ای سری لندست می شود. روش پژوهش پنج مرحله کلی را دربرمی گیرد. در مرحله اول، تصاویر ماهواره ای لندست از سایت سازمان زمین شناسی امریکا دریافت و مراحل پیش پردازش تصاویر (تصحیح رادیومتریک و هندسی) روی آنها انجام شد. در مرحله دوم، با استفاده از تصاویر دارای قدرت تفکیک مکانی بالا (تصاویر سامانه Google Earth) و برداشت زمینی، نمونه های آموزشی مورد نظر تهیه شدند. مرحله سوم شامل انتقال نمونه های آموزشی است. برای این کار، در ابتدا، با استفاده از دو پارامتر فاصله اقلیدسی (ED) و فاصله زاویه طیفی (SAD)، شباهت طیفی نمونه های آموزشی در سال های مرجع و هدف بررسی شد. در ادامه، با تعیین آستانه مورد نظر، نمونه های آموزشی انتقال یافته از نمونه های انتقال نیافته تفکیک شدند. در انتهای مرحله سوم، صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته ارزیابی شد؛ بدین منظور داده های مرجع تهیه شده از سامانه Google Earth به کار رفت. در مرحله چهارم، با استفاده از نمونه های آموزشی انتقال یافته، تصاویر ماهواره ای در سال های گوناگون طبقه بندی شد و درنهایت در مرحله پنجم، با به کارگیری شاخص های حاصل از ماتریس خطا، صحت تصاویر طبقه بندی شده ارزیابی شد.

    نتایج و بحث:

     نتایج به دست آمده نشان داد آستانه 9/0 تا 1/1 مناسب ترین آستانه برای تفکیک نمونه های آموزشی انتقال یافته از نمونه های آموزشی انتقال نیافته در سال های گوناگون است. بر این اساس، می توان گفت بین صحت و درصد نمونه های آموزشی انتقال یافته رابطه ای معکوس وجود دارد و با افزایش درصد نمونه های آموزشی انتقال یافته، از صحت آنها کاسته می شود. بررسی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته، براساس هریک از پارامترها (فاصله زاویه طیفی و فاصله اقلیدسی)، نشان داد صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته براساس پارامتر فاصله زاویه طیفی بیشتر از نمونه های آموزشی انتقال یافته براساس پارامتر فاصله اقلیدسی است. همچنین استفاده از نمونه های انتقال یافته، براساس هر دو پارامتر، باعث افزایش 45/10درصدی صحت درمقایسه با حالتی شده است که از پارامتر فاصله اقلیدسی برای انتقال نمونه های آموزشی استفاده شده و نیز افزایش 5درصدی صحت را درقیاس با وضعیتی دربرداشته که از پارامتر فاصله زاویه طیفی برای انتقال نمونه های آموزشی استفاده شده است. بررسی درصد انتقال نمونه های آموزشی در کلاس های کاربری گوناگون نشان داد، به طور میانگین، 6/80٪ از نمونه های آموزشی کلاس آب، 4/75٪ از نمونه های آموزشی کلاس اراضی بایر، 2/71٪ نمونه های آموزشی کلاس اراضی انسان ساخت، 6/64٪ نمونه های آموزشی کلاس مرتع، 2/60٪ از نمونه های آموزشی کلاس اراضی زراعی و 4/54٪ نمونه های آموزشی کلاس تالاب از سال مرجع (1401) به هریک از سال های هدف (1381، 1387، 1392 و 1396) انتقال پیدا کرده اند. همچنین ارزیابی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته در کلاس های کاربری گوناگون نشان داد کلاس های آب، اراضی انسان ساخت، اراضی بایر، مرتع، اراضی زراعی و تالاب، به ترتیب، بیشترین صحت را در نمونه های آموزشی انتقال یافته دارا بودند. بررسی تغییرات پوشش زمین بین سال های 1381 تا 1401 نشان داد روند تغییرات مساحت کلاس های اراضی بایر، آب و تالاب از سال 1381 تا 1401 کاهشی و روند تغییرات مساحت اراضی انسان ساخت، در این بازه زمانی، افزایشی بوده است؛ همچنین کلاس های مرتع و اراضی زراعی، در این بازه زمانی، دارای روند تغییرات ثابت نبوده و روند تغییرات آنها در سال های گوناگون، متفاوت بوده است. اما درحالت کلی، مساحت این دو کلاس طی سال 1401، درقیاس با سال 1381 افزایش یافته است.

    نتیجه گیری

    پیشنهاد می شود در مطالعات آتی، از سایر تصاویر ماهواره ای (ازجمله تصاویر ماهواره ای سنتینل 2) نیز به منظور انتقال نمونه های آموزشی استفاده شود تا تاثیر باندهای طیفی و تصاویر ماهواره ای گوناگون، در انتقال نمونه های آموزشی، ارزیابی شود. همچنین بررسی اثربخشی روش انتقال نمونه های آموزشی در انتقال نمونه های آموزشی سایر پوشش های زمینی می تواند درزمره موضوعات پژوهشی در مطالعات بعدی قرار گیرد.منطقه مورد مطالعه با مساحتی بالغ بر 7653 کیلومترمربع در شمال غرب ایران واقع شده است. از لحاظ جغرافیایی محدوده مورد نظر در مختصات ´´35 ´59 °44 تا ´´25 ´01 °46 طول شرقی و ´´46 ´02 °38 تا ´´47 ´48 °38 عرض شمالی واقع شده است. داده های مورد استفاده در این پژوهش شامل تصاویر ماهواره ای و داده های مرجع زمینی می باشد. تصاویر مورد استفاده در این پژوهش شامل تصاویر ماهواره ای سری لندست می باشد.روش انجام پژوهش شامل پنج مرحله کلی می باشد. در مرحله اول تصاویر ماهواره ای لندست 5 و 8 از سایت سازمان زمین شاسی آمریکا اخذ شده و مراحل پیش پردازش تصاویر (تصحیح رادیومتریک و هندسی) بر روی آن ها انجام شد. در مرحله دوم با استفاده از تصاویر با قدرت تفکیک مکانی بالا (تصاویر سامانه Google Earth) و برداشت زمینی، نمونه های آموزشی مورد نظر تهیه شدند. مرحله سوم شامل انتقال نمونه های آموزشی می باشد. برای این کار در ابتدا بررسی شباهت طیفی نمونه های آموزشی در سال های مرجع و هدف با استفاده از دو پارامتر فاصله اقلیدسی و فاصله زاویه طیفی انجام شد. در ادامه با تعیین آستانه مورد نظر، نمونه های آموزشی انتقال یافته از نمونه های انتقال نیافته تفکیک شدند. در انتهای مرحله سوم، ارزیابی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته انجام شد، برای این کار از داده های مرجع تهیه شده از سامانه Google Earth استفاده شد. در مرحله چهارم با استفاده از نمونه های آموزشی انتقال یافته، طبقه بندی تصاویر ماهواره ای در سال های مختلف انجام شد و در نهایت در مرحله پنجم با استفاده از شاخص های حاصل از ماتریس خطا، ارزیابی صحت تصاویر طبقه بندی شده انجام شد.نتایج به دست آمده نشان داد، آستانه 0/9 تا 1/1 (اختلاف انحراف معیار از میانگین) مناسب ترین آستانه برای تفکیک نمونه های آموزشی انتقال یافته از نمونه های آموزشی انتقال نیافته در سال های مختلف می باشد. بر این اساس می توان گفت یک رابطه معکوس بین صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته و درصد نمونه های آموزشی انتقال یافته وجود دارد و با افزایش درصد نمونه های آموزشی انتقال یافته از صحت آن ها کاسته می شود.بررسی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته بر اساس هر یک از پارامترها (فاصله زاویه طیفی و فاصله اقلیدسی) نشان داد نمونه های آموزشی انتقال یافته بر اساس پارامتر فاصله زاویه طیفی از صحت بیشتری نسبت به نمونه های آموزشی انتقال یافته بر اساس پارامتر فاصله اقلیدسی برخوردار می باشند. همچنین استفاده از نمونه های انتقال یافته بر اساس هر دو پارامتر باعث افزایش 10/45 درصدی صحت نسبت به حالتی شده است که از پارامتر فاصله اقلیدسی برای انتقال نمونه های آموزشی استفاده شده است و افزایش 5 درصدی صحت نسبت به حالتی شده است که از پارامتر فاصله زاویه طیفی برای انتقال نمونه های آموزشی استفاده شده است.بررسی درصد انتقال نمونه های آموزشی در کلاس های کاربری مختلف نشان داد به طور میانگین 80/6 درصد از نمونه های آموزشی کلاس آب، 75/4 درصد از نمونه های آموزشی کلاس اراضی بایر، 71/2 درصد از نمونه های آموزشی کلاس اراضی انسان ساخت، 64/6 درصد از نمونه های آموزشی کلاس مرتع، 60/2 درصد از نمونه های آموزشی کلاس اراضی زراعی و 54/4 درصد از نمونه های آموزشی کلاس تالاب از سال مرجع (1401) به هر یک از سال های هدف (1381، 1387، 1392 و 1396) انتقال پیدا کرده اند. همچنین ارزیابی صحت نمونه های آموزشی انتقال یافته در کلاس های کاربری مختلف نشان داد کلاس های آب، اراضی انسان ساخت، اراضی بایر، مرتع، اراضی زراعی و تالاب، به ترتیب از بیشترین صحت در نمونه های آموزشی انتقال یافته برخوردار بودند.طبقه بندی تصاویر ماهواره ای با استفاده از تصاویر لندست بین سال های 1381 تا 1401 انجام شد. بر این اساس، پوشش های سطحی زمین در شش کلاس کاربری مختلف طبقه بندی شد. نتایج ارزیابی صحت طبقه بندی نشان داد صحت کلی تصاویر طبقه بندی شده در سال های 1401، 1396، 1392، 1387 و 1381 به ترتیب 94/95، 91/93، 90/74، 89/45 و 88/94 درصد است. بررسی صحت طبقه بندی کلاس های کاربری مختلف بر اساس دو پارامتر صحت تولیدکننده و صحت کاربر نشان داد، کلاس آب از بیشترین صحت تولید کننده و کاربر در میان کلاس های مختلف برخوردار است، به طوری که صحت تولیدکننده و کاربر آن در تصویر طبقه بندی شده سال 1401 به ترتیب 98/2 و 99/34 درصد می باشد. از طرفی کمترین صحت تولیدکننده و کاربر در کلاس تالاب به دست آمد؛ به طوری که، صحت تولیدکننده و کاربر آن در تصویر طبقه بندی شده سال 1401 به ترتیب 90/1 و 91/25 درصد است.بررسی تغییرات پوشش زمین بین سال های 1381 تا 1401 نشان داد، روند تغییرات مساحت کلاس های اراضی بایر، آب و تالاب از سال 1381 تا 1401 کاهشی و روند تغییرات مساحت اراضی انسان ساخت در این بازه زمانی افزایشی بوده است، همچنین کلاس های مرتع و اراضی زراعی دارای روند تغییرات ثابت در این بازه زمانی نبوده و روند تغییرات آن ها در سال های مختلف متفاوت بوده است. اما در حالت کلی مساحت این دو کلاس در سال 1401 نسبت به سال 1381 افزایش یافته است. بررسی تغییرات مساحت اراضی انسان ساخت در این بازه زمانی نشان دهنده افزایش محسوس مساحت این کلاس کاربری می باشد؛ به طوری که مساحت آن از 20/38 کیلومتر مربع در سال 1381 به 123/98 کیلومتر مربع در سال 1401 افزایش یافته است.پیشنهاد می شود در مطالعات آتی از سایر تصاویر ماهواره ای (از جمله تصاویر ماهواره ای سنتینل-2) نیز به منظور انتقال نمونه های آموزشی استفاده شود تا تاثیر باندهای طیفی و تصاویر ماهواره ای مختلف در انتقال نمونه های آموزشی مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین بررسی اثربخشی روش انتقال نمونه های آموزشی در انتقال نمونه های آموزشی سایر پوشش های زمینی می تواند از جمله موضوعات پژوهشی در مطالعات بعدی محسوب شود.

    کلید واژگان: انتقال نمونه آموزشی, پوشش زمین, شباهت طیفی, طبقه بندی, لندست
    Meysam Moharrami, Sara Attarchi *, Richard Gloaguen, Seyed Kazem Alavipanah
    Introduction

    Land cover maps are essential elements in geographical analysis and spatial planning. The accuracy and effectiveness of these maps rely on three factors: Satellite imagery, classification algorithms and training samples. The quality of the training dataset significantly impacts the accuracy of classification results. This study aims to generate reliable training samples using the training sample migration method to monitor land cover changes in northwestern Iran from 2002 to 2022.

    Materials and Methods

    The study area covers 7653 square kilometers in northwestern Iran, situated between 44°35′59′′ to 46°01′25′′ longitude and 38°38′46′′ to 38°47′48′′ latitude. Data utilized in this research include satellite images and ground truth data, specifically Landsat images. The research methodology comprises five main steps. Initially, satellite images were obtained, followed by pre-processing steps involving radiometric and geometric corrections. Subsequently, training samples were prepared using high-resolution satellite images (Google Earth images) and ground surveys. The third step involved training sample migration, where spectral similarity between training samples from reference and target years was assessed using two parameters: Euclidean distance (ED) and spectral angle distance (SAD). After determining a suitable threshold, migrated training samples were distinguished from non-migrated samples. Evaluation of the accuracy of migrated training samples was conducted using reference data derived from Google Earth. In the fourth step, classification of satellite images from different years was performed using the migrated training samples. Finally, the accuracy of the classified images was assessed through the calculation of a confusion matrix in the fifth step.

    Results and Discussion

    The results indicate that a threshold of 0.9 to 1.1 is optimal for distinguishing migrated training samples from non-migrated training samples across different years. It can be observed that there is an inverse relationship between the accuracy of migrated training samples and the percentage of migrated training samples, with an increase in the percentage leading to decreased accuracy. Evaluation of the accuracy of migrated training samples based on each parameter (SAD and ED) reveals that migrated training samples based on the SAD parameter exhibit higher accuracy than those based on the ED parameter. Furthermore, the use of migrated samples based on both parameters has resulted in a 10.45% increase in accuracy compared to using the ED parameter alone, and a 5% increase compared to using the SAD parameter alone. Analysis of the percentage of migrated training samples in different land cover classes demonstrates that, on average, 80.6% of water class training samples, 75.4% of bare land class samples, 71.2% of built-up class samples, 64.6% of grassland class samples, 60.2% of cropland class samples, and 54.4% of wetland class samples were migrated from the reference year (2022) to each of the target years (2002, 2007, 2012, and 2017). The accuracy assessment of migrated training samples in different land cover classes also reveals that the water, built-up, bare land, grassland, cropland, and wetland classes had the highest accuracy in the migrated training samples, in that order. Analysis of land cover changes between 2002 and 2022 indicates a decrease in the area of bare land, water, and wetland classes from 2002 to 2022, while the area of the built-up class has increased during this period. Additionally, the grassland and cropland classes did not exhibit a consistent trend of change during this period, with their trends differing in different years. However, overall, the area of these two classes increased in 2022 compared to 2002. 

    Conclusion

    Future studies should consider using other satellite images (including Sentinel-2) for migrating training samples to evaluate the impact of different spectral bands and satellite images on the migration process. Furthermore, investigating the effectiveness of the training sample migration method for migrating training samples of other land covers could be a potential research topic for future studies.The study area is located in northwestern Iran with an area of 7653 square kilometers. The study area lies between 44°35′59′′ to 46°01′25′′ longitude and 38°38′46′′ to 38°47′48′′ latitude. This study used satellite images and ground truth data.The research methodology consists of five main steps. The initial step involved obtaining satellite images and performing pre-processing steps (radiometric and geometric correction). In the second step, training samples were collected using high-resolution satellite images (Google Earth images) and ground surveys. The third step involved the migration of training samples. To do this, the spectral similarity of the training samples from the reference and target years was first calculated using two parameters: Euclidean distance (ED) and spectral angle distance (SAD). Then, adopting the specified threshold, the migrated training samples were separated from the non-migrated samples. Furthermore, the accuracy of the migrated training samples was evaluated using reference data prepared from the Google Earth. In the fourth step, using the migrated training samples, the classification of satellite images in different years was performed. Finally, using the indices obtained from the confusion matrix, the accuracy of the classified images was evaluated.The results showed that the threshold of 0.9 to 1.1 is the optimal threshold for separating migrated training samples from non-migrated training samples in different years. We also found a reverse correlation between the accuracy of the migrated training samples and the percentage of the migrated training samples, with higher percentages resulting in lower accuracy.The accuracy assessment of the migrated training samples based on each parameter (SAD and ED) showed that the migrated training samples using the SAD parameter have higher accuracy than the migrated training samples using the ED parameter. Moreover, employing the migrated samples considering both parameters has increased the accuracy by 10.45% compared to using the ED parameter to migrate the training samples, and by 5% compared to using the SAD parameter to migrate the training samples.The analysis of the percentage of migrated training samples in different land cover classes showed that, on average, 80.6% of the training samples of the water class, 75.4% of the bare land, 71.2% of the built-up, 64.6% of the grassland, 60.2% of the cropland, and 54.4% of the wetland were migrated from the reference year (2022) to each of the target years (2002, 2007, 2012, and 2017). The accuracy assessment of the migrated training samples in different land cover classes also showed that the water, built-up, bare land, grassland, cropland, and wetland classes had the highest accuracy in the migrated training samples, in that order.The classification of satellite images was performed using Landsat images between 2002 and 2022. Accordingly, satellite images were classified into six different land cover classes. The accuracy assessment results showed that the overall accuracy of the classified images in 2022, 2017, 2012, 2007, and 2002 was 94.95%, 91.93%, 90.74%, 89.45%, and 88.94%, respectively. The accuracy assessment of different land cover classes based on two parameters, producer accuracy and user accuracy, showed that the water class has the highest producer and user accuracy among different classes (98.2% and 99.34%, respectively in 2022). In contrast, the wetland class had the lowest producer and user accuracy (90.1% and 91.25%, respectively in 2022).The analysis of land cover changes between 2002 and 2022 showed that the area of bare land, water, and wetland classes decreased from 2002 to 2022, while the area of built-up class increased during this period. Furthermore, the grassland and cropland classes did not exhibit a constant trend of change during this time period, and their trends varied by year. However, the area of these two classes increased in 2022 compared to 2002. The analysis of the changes in the area of built-up class throughout this period shows a significant increase in the area of this land cover, which has increased from 20.38 square kilometers in 2002 to 123.98 square kilometers in 2022.It is suggested that in future studies, other satellite images, like Sentinel-2, be used to migrate training samples in order to evaluate the effect of different spectral bands and satellite images on the migration of training samples. In addition, investigating the effectiveness of the training sample migration method in migration training samples of other land covers can be one of the research topics in future studies.

    Keywords: Training Samples Migration, Land Cover, Spectral Similarity, Classification, Landsat
  • علی عبدالخانی، سارا عطارچی*، سید کاظم علوی پناه

    باتوجه به تاثیر قابل توجه گسترش سطوح نفوذناپذیر بر اکوسیستم شهری، تهیه اطلاعات دقیق و به روز این سطوح عامل مهمی در برنامه ریزی و مدیریت پایدار شهری محسوب می شود. داده های سنجش ازدور و به ویژه تصاویر هوابرد  پتانسیل بالایی در ارائه اطلاعات مذکور داشته و در سال های گذشته با موفقیت بالایی، در این راستا مورداستفاده قرار گرفته اند. علیرغم کاربرد وسیع این داده ها در تهیه اطلاعات سطوح نفوذناپذیر شهری، قابلیت اطمینان و صحت خروجی این فرایند همچنان به بررسی بیشتر نیاز دارد؛  صحت نهایی نقشه های تولید شده از عوامل متعددی تاثیر می پذیرد که در این تحقیق با بکارگیری الگوی طبقه بندی دقیق و جزئی و استفاده از داده های پهپاد و ماهواره سنتینل، تاثیر پارامترهای داده، ساختار شهری و پوشش گیاهی بر صحت نقشه های خروجی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر سه عامل می توانند باعث ایجاد عدم اطمینان قابل توجهی در نقشه های خروجی گردند. پوشش گیاهی به عنوان یکی از مهمترین موانع ثبت عکس العمل واقعی عوارض توسط سنجنده ها، می تواند تا 10 درصد کاهش در مساحت سطوح نفوذناپذیر برآورد شده نسبت به مساحت واقعی را سبب شود که این مقدار تحت تاثیر تراکم پوشش گیاهی می باشد. همچنین تغییر ساختار شهری در مناطق مختلف و تغییر داده مورداستفاده نیز می تواند باعث تغییر 20 درصدی در شاخص صحت کلی گردد. نتایج این تحقیق می تواند در ارائه بینش صحیح نسبت به قابلیت اطمینان نقشه سطوح نفوذناپذیر و توسعه روش های بهبود آن مورداستفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: پهپاد, سطوح نفوذناپذیر شهری, قابلیت اطمینان, ساختار شهری, پوشش گیاهی
    Ali Abdolkhani, Sara Attarchi *, Seyed Kazem Alavipanah

    Given the significant impact of expanding impervious surfaces on the urban environment, obtaining accurate and up-to-date information about impervious surfaces (IS) is important in urban planning and sustainable management. Remote sensing data, especially aerial photos, have a high potential to provide the mentioned information and have been successfully used in recent years. Despite the widespread use of these data in urban impervious surfaces (UIS) mapping, the reliability and accuracy of the final map still need further investigation. Therefore, in this study, using a detailed and precise classification scheme, drone, and Sentinel satellite data, the impact of three parameters including utilized data, urban structure, and vegetation canopy on the output maps accuracy was evaluated. The results showed that all three factors are of great importance and may cause significant uncertainty in the output maps. Vegetation cover can lead to up to 10% underestimate in the IS. Additionally, changes in urban structure in different areas and changes in the utilized data can also result in a 20% change in the overall accuracy. Results from this work can be used to provide a proper understanding of the reliability of remote sensing products and depict directions for future methodological development

    Keywords: UAV, Urban Impervious Surfaces, Reliability, Urban Structures, Vegetation
  • مقایسه ابر نقاط و تصاویر رنگی پهپاد در برآورد مساحت تاج تک درختان در جنگل های دست کاشت کاج تهران (Pinus eldarica)
    علی حسینقلی زاده، یوسف عرفانی فرد*، سید کاظم علوی پناه، هومن لطیفی، یاسر جویباری مقدم
    کاربرد داده های پهپاد در اندازه گیری ویژگی های کمی تک درختان ازجمله مساحت تاج به سرعت در حال توسعه است. هرچند کارایی انواع داده های قابل جمع آوری توسط پهپادها در این زمینه کمتر مورد مقایسه قرار گرفته است. بنابراین پژوهش حاضر با هدف مقایسه تصاویر رنگی و ابر نقاط پهپاد در برآورد مساحت تاج تک درختان کاج در یک جنگل دست کاشت در پارک پردیسان استان خراسان شمالی انجام شد. هر دو داده برای برآورد مساحت تاج 324 درخت کاج با قطعه بندی تصویر RGB و قطعه بندی ابر نقاط با الگوریتمMarker-Controlled Watershed تحلیل شدند. نتایج نشان داد مساحت تاج برآوردی روی ابر نقاط از صحت و دقت بیشتری نسبت به تصاویر رنگی (به ترتیب ضریب همبستگی 95/0 و 81/0، ضریب تعیین 97/0 و 59/0، مقایسه جفتی با 97/0 = P و 05/0 > P) برخوردار بود. علاوه بر این، مساحت تاج درختان کاج با تاج بزرگ (> 18 مترمربع) با صحت بیشتری نسبت به درختان با تاج متوسط و کوچک روی ابر نقاط پهپاد برآورد شده است. به طورکلی، می توان نتیجه گرفت در برآورد مساحت تاج درختان کاج تهران در جنگل دست کاشت مورد مطالعه، قطعه بندی ابر نقاط حاصل از داده های پهپاد از کارایی بیشتری نسبت به قطعه بندی تصاویر رنگی برخوردار بوده است.
    کلید واژگان: الگوریتم Marker-Controlled Watershed, پارک پردیسان بجنورد, قطعه بندی, مدل ارتفاعی تاج
    Comparison of unmanned aerial vehicle (UAV) RGB imagery and point clouds in crown area estimation of individual trees within pine (Pinus eldarica) man-made forests
    Ali Hosingholizade, Yousef Erfanifard *, Seyed Kazem Alavipanah, Homan Latifi, Yaser Jouybari Moghaddam
    Application of unmanned aerial vehicles (UAVs) is widespread in measurement of quantitative characteristics of single trees such as crown area. However, the efficiency of different types of data collected by UAVs are less compared. Therefore, the aim of this study was comparison of UAV RGB imagery and point clouds in crown area estimation of individual pine trees within a man-made forest in Pardisan Park, Northern Khorasan province, Iran. Both datatypes were analyzed by similar segmentation method (Multiresolution segmentation on the RGB images and Marker-Controlled Watershed algorithm in the point clouds) to estimate crown area of 324 sample pine trees. The results showed that the crown area measured on the point clouds had higher accuracy and precision compared to RGB imager (Spearman correlation of 0.95 and 0.81, coefficient of determination of 0.97 and 0.59, p-value of 0.97 and 0.001, respectively). Additionally, crown area of pine trees with large crown (> 18 m2) delineated on the point clouds showed the highest accuracy in comparison to trees with small and medium crowns. In general, it was concluded that segmentation of UAV point clouds was more efficient than RGB imagery segmentation in quantification of crown area of pine trees within the study area.
    Keywords: Marker-Controlled Watershed algorithm, Bojnurd Pardisan Park, Segmentation, Crown height model
  • محمد منصورمقدم، ایمان روستا*، محمدصادق زمانی، محمدحسین مختاری، محمد کریمی فیروزجایی، سید کاظم علوی پناه

    اثر جزیره گرمایی شهری به دلیل تلاقی با چالش های محیط زیستی مهم قرن بیست و یکم یکی از مهم ترین بررسی ها در مورد پدیده های محیط زیستی است. در همین راستا، مطالعه دمای سطح زمین (LST)، چشم انداز واضحی از بررسی جزایر گرمایی در شهرها به دست می دهد که با توجه به اقلیم گرم و خشک شهر یزد، بررسی وضعیت و عوامل اثرگذار بر LST در این شهر را ضروری می نمایاند. این پژوهش با استفاده از تصویر فیوژن شده طیفی و مکانی لندست-8 برای ماه آگوست سال 2020 میلادی و با بهره گیری از الگوریتم های یادگیری ماشین سعی دارد تا تغییرات LST را با محاسبه پارامترهای مختلف مرتبط با چشم انداز سطح زمین شهری مدل کند. بر اساس نتایج این پژوهش، فیوژن طیفی-مکانی تصویر لندست-8 با سنتینل-2 به روش بارزسازی پن، موجب افزایش 10.7%ی دقت کلی و 16.5%ی ضریب کاپا در طبقه بندی این تصویر شد. این پژوهش همچنین نشان داد که اکثر پارامترهای مرتبط با همسایگی با پوشش اراضی در رده 1 تا 11 تاثیرگذاری بر LST شهر یزد قرار دارند. دراین بین، مجاورت با پوشش زمین های بایر در شعاع 100، 50 و 150 متر به ترتیب رتبه 1 تا 3 مهم ترین پارامترهای اثرگذار بر LST را از آن خود کردند. این پژوهش نشان داد که تغییر آرایش پوشش اراضی می تواند بر LST اثرگذار بوده و تغییر پوشش زمین های بایر به مناطق ساخته شده، تا °C 1.1، به پوشش گیاهی، تا °C 2.1 و تغییر 30% از زمین های بایر به پوشش گیاهی، تا °C 1.6 می تواند میانگین LST را در شهر یزد کاهش دهد. همچنین این پژوهش با بررسی دو رویکرد مختلف شبیه سازی ایجاد پوشش گیاهی در سطح شهر یزد نشان داد که رویکرد صرفه جویی در زمین می تواند میانگین LST را در شهر یزد تا 1.3 درجه و رویکرد تقسیم زمین تا °C 1.4 کاهش دهد.

    کلید واژگان: گرادیان بوستینگ, فیوژن تصویر, پارامترهای شهری, شبیه سازی پوشش اراضی, سنجش از دور
    Mohammad Mansourmoghaddam, Iman Rousta *, MohammadSadegh Zamani, MohammadHossein Mokhtari, Mohammad Karimi Firozjaei, Seyed Kazem Alavipanah

    The effect of urban thermal islands due to intersections with major environmental challenges of the 21st century is one of the most important studies on environmental phenomena, and in this regard, the study of the land surface temperature gives a clear perspective of the thermal islands in cities, which, according to the warm and dry climate of Yazd, examines the status and factors affecting the land surface temperature in this city seem to be necessary. This research, using the spectrally and spatially fused image of Landsat-8, for August 2020, and using machine learning algorithms, tries to model the changes in land surface temperature by calculating different parameters related to urban land perspective. Based on the results of this study, the spectral-spatial fusion of Landsat-8 with Sentinel-2 by Pan sharpening, increased 10.7% of the overall accuracy and 16.5% of the Kappa coefficient in the classification of this image. The study also showed that most neighboring parameters associated with land cover are ranked 1 to 11 of influencing the land surface temperature of Yazd city. In this area, the proximity to bare lands in the radius of 100, 50, and 150 meters ranked 1 to 3 of the most important parameters affecting the land surface temperature respectively. This study showed that the change in land cover arrangement could affect the land surface temperature and changing the bare lands to the built-up areas, up to 1.1°C, to vegetation, up to 2.1°C, and changing 30% of bare land to vegetation, up to 1.6°C can reduce the average land surface temperature in Yazd. Also, this study showed that two different models of vegetation simulation in Yazd city showed that the "land-sparing " model could reduce the average land surface temperature in Yazd by 1.3° and the "land-sharing" model by 1.4°C.

    Keywords: Gradient Boosting, Image Fusion, Urban Parameters, Land cover Simulation, remote sensing
  • پایش تغییرات تالاب بختگان با استفاده از سری زمانی داده های ماهواره ای در پلتفرم گوگل ارث انجین و پیش بینی پارامترها با مدل Facebook’s Prophet
    محسن دستاران، شاهین جعفری، حسین مسلمی، سارا عطارچی*، سید کاظم علوی پناه

    پیشینه و هدف:

     تالاب ها زیستگاه پوشش گیاهی و حیاط وحش هستند و به همین دلیل دارای ارزش زیست محیطی بالایی می باشند. همچنین تالاب ها در هنگام وقوع حوادث ناگوار طبیعی باعث کاهش فرسایش خاک، بازیابی سفره های زیرزمینی و ذخیره آب حاصل از بارش می شوند و در فراهم کردن آب جهت کشاورزی و یا استفاده دام نقش دارند. این مناطق در برابر دخالت ها و تغییرات انسانی مانند زهکشی، گسترش شهر و توسعه زیرساخت ها و بهره برداری بیش ازحد از منابع آب های زیرزمینی آسیب پذیر هستند. پیش بینی وضعیت تالاب ها در آینده، نیازمند داشتن درک درست از سیر تحول تالاب ها و تعیین روند تغییرات آن ها است. امروزه فناوری سنجش ازدور برای نگاشت تالاب ها به طور گسترده ای مورداستفاده قرار می گیرد و توانایی آن در پایش تغییرات تالاب ها به دلیل وسعت متغیر و پویایی تالاب، ارزش این علم را در این زمینه دوچندان کرده است. سنجش ازدور با تامین تصاویر در زمان های مختلف و از طریق مدل سازی فضایی پویا می تواند ابزاری موثر برای شبیه سازی و پیش بینی فرایندهای تخریب تالاب باشد. در این مطالعه به دلیل اهمیت بالای زیست محیطی و گردشگری تالاب بختگان و اثرات خشک شدن تالاب بر شرایط زیستی و سلامت افراد بومی و همچنین گردشگری منطقه به پایش تغییرات این تالاب پرداخته شده است و پیش بینی پارامترهای بارش، سطح آب های زیرزمینی و دما انجام گرفته است. برای این امر پلتفرم گوگل ارث انجین برای اخذ و پردازش تصاویر مورداستفاده قرار گرفت. پلتفرم گوگل ارث انجین پلتفرمی است که در کمترین زمان و با سرعت بالا می توان اقدام به اخذ و پردازش تصاویر کرد. بر این اساس با استفاده از پلتفرم گوگل ارث انجین تغییرات پهنه آبی دریاچه به همراه تغییرات دما، سطح آب های زیرزمینی و بارش استخراج و مورد پایش قرارگرفته شد. همچنین مقایسه ای بین این پارامترها صورت گرفت تا مشخص شود چه تغییراتی طی دو دهه در این دریاچه اتفاق افتاده است. برای پیش بینی پارامترها با استفاده از مدل Prophet اقدام به پیش بینی و تحلیل روند تغییرات شد. مهم ترین مزیت مدل Prophet توانایی در تبدیل داده های گسسته به داده های پیوسته است تا پیش بینی به بهترین شکل انجام پذیرد. این روش در شناسایی روند فصلی بودن داده ها به صورت خودکار عمل می کند و در صورت وجود روند تغییرات فصلی آن ها را نمایش می دهد.

    مواد و روش ها :

    برای انجام پایش تالاب اقدام به اخذ تصاویر از پلتفرم گوگل ارث انجین شد. از تصاویر لندست 7 و 8 برای استخراج پهنه آبی، برای استخراج تغییرات سطح آب های زیرزمینی از داده های گریس، برای استخراج پوشش گیاهی و دمای سطح تالاب از پروداکت مادیس و برای استخراج مقادیر بارش از پروداکت تصاویر TRMM استفاده شد. برای استخراج پهنه آبی تالاب از شاخص استخراج خودکار آب (Automated water extraction index) استفاده شد. برای استخراج سطح آب های زیرزمینی از سنجنده گریس استفاده شد. برای به دست آوردن سری زمانی دمای سطح زمین برای منطقه موردمطالعه از پروداکت سنجنده مادیس استفاده شد. برای استخراج سری زمانی بارش، از داده های تجمعی ماهانه ماهواره TRMM (3B43V7)  باقدرت تفکیک مکانی 25/0 درجه جغرافیایی با استفاده از گوگل ارث انجین استخراج و روند تغییرات مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفت. آزمون Mann-Kendall یکی از پرکاربردترین آزمون های غیر پارامتری برای تشخیص روند داده های آب و هواشناسی و زیست محیطی است که برای تشخیص خط روند یکنواخت به کار می رود، این آزمون ازآنجاکه روشی غیر پارامتری است نیازی نیست از داده هایی با توزیع نرمال پیروی کند. مدل پیش بینی Prophet، کتابخانه پیش بینی کننده Prophet که توسط فیس بوک توسعه یافته است در زبان های برنامه نویسی R و Python در دسترس است. این کتابخانه از روش های (Additive model) پشتیبانی می کند و مقادیر گسسته را می تواند به خوبی و به صورت مقادیر پیوسته پیش بینی کند. نام این قابلیت «تعطیلات » است. از دیگر قابلیت های این کتابخانه شناسایی خودکار روند های روزانه هفتگی، فصلی و سالانه است. میانگین خطای مطلق یا به اختصار (MAE) به صورت پیش فرض در کتابخانه ی Prophet وجود دارد. این خطا معیار طبیعی تری از خطای متوسط را نشان می دهد و برخلاف خطای RMSE بدون ابهام است.

    نتایج و بحث:

     در این مطالعه روند تغییرات سطح آب تالاب بختگان بین سال های 2000 تا 2020 با استفاده از پلتفرم گوگل ارث انجین پایش شد. همچنین با استفاده از روش پیش بینی Prophet که توسط فیس بوک توسعه و منتشرشده است، اقدام به پیش بینی پارامترهای موثر گردید. بررسی روند تغییرات نشان داد که سطح آب تالاب در طی دو دهه کاهش چشمگیری داشته است. در همین راستا، روند سطح آب های زیرزمینی، دما و بارش منطقه موردبررسی قرار گرفت. با بررسی این عوامل مشخص شد هم زمان با کاهش 58.3% سطح آب تالاب، کاهش 260% نیز در سطح آب های زیرزمینی منطقه رخ داده است. با این حال تغییرات مقدار بارش منطقه در مقایسه با پارامتر های دیگر کمتر بوده است و حدود 29% کاهش داشته است. این روند کاهش با استفاده از آزمون آماری من-کندال نیز اثبات شد. برای پیش بینی پارامترها نیز، مدل Prophet با استفاده از داده ای گسسته توانسته است برای 1500 روز پیش بینی را به صورت داده ی پیوسته انجام دهد. خروجی مدل نشان داد که برای پارامترهای بارش و سطح آب های زیرزمینی یک روند نزولی در طی 1500 روز آینده قابل پیش بینی است که این روند کاهشی برای مقادیر بارش با شدت کم اما برای سطح آب های زیرزمینی با شدت زیاد هست. پیش بینی دما نشان داد که دما دارای الگوی فصلی است و نوسان زیادی در طول یک سال دارد، اما روند سالیانه ی آن نشان از ثبات در سال های پیش رو دارد. نتایج مدل برای سطح آب تالاب نیز نشان از یک روند صعودی نسبتا کم دارد که دارای احتمال تغییر ±12.5 کیلومترمربعی است. همچین خطای پارامترها در سطح معنی داری 95٪ دارای مقادیر قابل قبول هستند که نشان از صحت پیش بینی دارد. از شاخص خودکار آب به منظور استخراج سری زمانی پهنه آبی تالاب موردنظر استفاده شد. با استفاده از میانگین سری زمانی استخراج شده بیشترین و کمترین مساحت پهنه آبی تالاب به ترتیب به سال 2006 با 629.23 کیلومترمربع و سال 2014 با 156.82 کیلومترمربع تعلق دارد. سری زمانی تغییرات این تالاب نشان می دهد که وضعیت آب تالاب طی دو دهه سیر نزولی را طی کرده است. براساس این مطالعه می توان نتیجه گرفت که روند تغییرات سطح آب تالاب روبه کاهش بوده است. تغییرات دریاچه براساس روند تغییرات سطح آب های زیرزمینی که به صورت نزولی می باشد گویای کاهش آب منطقه است. بدلیل اینکه روند تغییرات بارش دارای یک ثباتی بوده، مدیریت نامناسب می تواند دلیلی بر کاهش سطح آب دریاچه و استفاده بی رویه از آب های زیرزمینی باعث کاهش سطح آب های زیرزمینی باشد. بدلیل همین کاهش سطح آب دریاچه، دما هم تا 3 درجه سانتی گراد کاهش داشته است

    نتیجه گیری :

    بر اساس این مطالعه می توان نتیجه گرفت که سطح آب های زیرزمینی و بارش در آینده روندی نزولی خواهند داشت که باعث می شود سطح آب تالاب - که خود دارای احتمال نوسان در آینده است - کاهش یابد و روند به صورت نزولی ادامه یابد. با روند پیش رو، تنها راه، برنامه ریزی های مناسب در جهت حفظ تالاب است. در صورت ادامه این روند، شاهد نابودی تالاب خواهیم بود. پیشنهاد می شود با توجه به روند ماهانه ی سطح تالاب در فصل تابستان بهره برداری بیش ازحد از منابع آب های زیرزمینی صورت نگیرد. جهت بررسی های بیشتر می توان از پلتفرم گوگل ارث انجین بدون نیاز به اخذ تصاویر و صرف زمان و هزینه زیاد، اقدام به فراخوانی سری زمانی تصاویر کرده و پردازش هایی در این پلتفرم انجام داد. در بحث پیش بینی نیز در مطالعات آتی می توان از مدل Prophet به دلیل استفاده از داده های گسسته و درعین حال ارایه دقت مطلوب، استفاده کرد.

    کلید واژگان: تالاب بختگان, مدل پیش بینی Prophet, آزمون من-کندال, گوگل ارث انجین
    Monitoring Bakhtegan wetland using a time series of satellite data on the Google Earth Engine platform and predicting parameters with Facebook’s Prophet model
    Mohsen Dastaran, Shahin Jafari, Hossein Moslemi, Sara Attarchi *, Seyed Kazem Alavipanah
    Background and Objective

     Wetlands are habitats for vegetation and wildlife and because of this, they have a high environmental value. Also, wetlands reduce soil erosion, restore aquifers, store rainwater in a flood event, and provide water for agriculture or livestock. Wetlands are vulnerable to human interventions and changes such as drainage, urban sprawl, infrastructure development, and over-exploitation of groundwater resources. Prediction of the condition of wetlands in the future requires a correct understanding of the evolution of wetlands and identifying their trend of change. Nowadays, Remote Sensing technology is widely used for mapping wetlands, and its ability to monitor the changes in wetlands regardless of the diversity of wetlands has significantly increased the value of this science in this field. Remote Sensing can be an effective means of simulating and predicting wetland degradation processes by providing images at different times and through dynamic spatial modeling. In this study, the changes in the Bakhtegan wetland have been monitored. This wetland has high environmental and tourism importance and its drying affects negatively the living conditions and health of local people as well as tourism in the region. In addition, predictions of precipitation parameters, groundwater level, and temperature have been conducted. For this purpose, the Google Earth Engine platform was used to capture and process images. Google Earth Engine is a platform that can capture and process images in the shortest time and at high speed. In this regard, using Google Earth Engine, changes in the lake water area along with changes in temperature, groundwater level, and precipitation were extracted and monitored. Moreover, a comparison took place between these parameters to determine the changes that have taken place in the lake over the past two decades. To predict the parameters, the changing pattern was predicted and analyzed using the Prophet model. The most important advantage of the Prophet model is its ability to convert discrete data to continuous data to make the best predictions. This method automatically detects the trend of seasonal data and displays the trend of seasonal changes.

    Materials and Methods

     Satellite images were acquired from the Google Earth Engine platform to monitor the wetland. Landsat 7 and 8 images were used for water body extraction, GRACE Data were used for extraction of groundwater level changes, MODIS product was used for extraction of vegetation and wetland surface temperature, and TRMM image product was used to extract precipitation values. An automated water extraction index was used to extract the wetland body water. The groundwater level was extracted from the GRACE sensor. MODIS sensor product was used to obtain the surface temperature time series for the study area. For the extraction of precipitation time series, the monthly cumulative data of the TRMM (3B43V7) satellite with a spatial resolution of 0.25°C was extracted using Google Earth Engine and the trend of changes was evaluated and analyzed. The Mann-Kendall test is one of the most widely used non-parametric tests for detecting meteorological and environmental data trends, which is used to detect a monotonic trend line since this test is a non-parametric method, it does not need that the data follow a normal distribution. The Prophet predictive model is a predictive library developed by Facebook and is available in R and Python programming languages. This library supports additive modeling methods and can properly predict discrete values continuously. This feature is called "Holiday". Another feature of this library is the automatic detection of daily, weekly, seasonal and annual trends. The mean absolute error (MAE), by default, exists in the Prophet library. This error represents a more natural standard than the mean error and unlike the RMSE error, it is unambiguous.

    Results and Discussion

     In the present study, we monitored the Bakhtegan wetland using the Google Earth Engine platform to observe the trend of water level changes in this wetland from 2000 to 2020. In addition, Parameters were also predicted using the Prophet Prediction method which is developed and published by Facebook. By examining this trend, it can be observed that the water level of the wetland has been significantly reduced during two decades. In this regard, the trend of groundwater level, temperature, and precipitation in the area was investigated. Examining these factors, it was found that along with a 58.3% decrease in the water level of the wetland, there was a 260% decrease in the groundwater level of the region, although the amount of rainfall in the region has been less compared to other factors and has been decreased about 29%. Using Mann-Kendall statistical test, the trend of this decline was proved. To predict the parameters, the Prophet model has been able to make predictions for 1500 days as continuous data using discrete data. The output of the model has shown that for rainfall parameters and groundwater level a downward trend is predictable over the next 1500 days which is low intensity for precipitation but with high intensity for groundwater level. Temperature prediction indicated that it has a seasonal trend, and has a high amount of fluctuation within a year, but its annual trend indicates stability in the coming years. The results of the model for the water level of the wetland also show a relatively low upward trend that has a probability of change of ±12.5 Square kilometers. Also, the error of the parameters at the 95% significant level has acceptable accuracy, which indicates the validity of the prediction. An automated water extraction index was used in this study to extract the time series of the water body of the wetland. Using the mean time series extracted, the maximum and minimum wetland’s water body area belongs to 2006 with 629.23 square kilometers and 2014 with 156.82 square kilometers, respectively. The time series of changes in this wetland indicates that the water volume of the wetland has been declining in the last two decades. According to this study, it can be concluded that the trend of changes in the water level of the wetland has been decreasing. The descending changes in the lake based on the trend of changes in groundwater levels indicates a decrease in water volume in the area. Considering that the trend of precipitation changes has been stable, it can have assumed that improper management and excessive use of groundwater may be a reason for lowering the water level of the wetland. Due to the same decrease in the water level of the lake, the temperature has also decreased by about 3°C.

    Conclusion

     According to this study, it can be concluded that groundwater levels and precipitation will have a downward trend in the future, which will lead to a decrease in the water level of the wetland, which itself has the potential to fluctuate in the future, and the downward trend continues. With the current trend, the only solution is to plan properly to preserve the wetland. If this trend continues, we will face the destruction of the wetland. Given the monthly trend of the wetland surface, it is suggested not to over-exploit groundwater resources, especially in the summer. For further research, the Google Earth Engine platform can be used without the need to download the images and spend a lot of time and money, to obtain the time series of images. Regarding the prediction, in future studies, the Prophet model can be applied, since it uses discrete data and at the same time provides the desired accuracy.

    Keywords: Bakhtegan wetland, Prophet prediction model, Mann-Kendall test, Google Earth Engine
  • مونا نورآذران، رضا یوسفی، مهدی ضرابی، سید کاظم علوی پناه، علی اکبر موسوی موحدی*

    مطالعات پیشین نشان می دهد که بین شادی و سلامت جسمانی همبستگی معناداری وجود دارد. شادی به بهبود بیماران کمک می کند و از افراد سالم در برابر بیماری محافظت می نماید. این موضوع راه جدیدی را برای ارتقای سلامت عمومی، نشان می دهد و پیشنهاد می کند که می توان با افزایش شادی افراد، سلامت آنها را نیز افزایش داد. نقطه مقابل شادی، به معنای رضایت از زندگی، موضوع افسردگی است که یکی از علل اصلی ناتوانی افراد در جهان می باشد و شیوع آن در سه دهه گذشته افزایش چشمگیری داشته است. شواهد نشان می دهد که سبک زندگی نوین صنعتی می تواند در افزایش احتمال ابتلا به افسردگی نقش داشته باشد. عوامل زمینه ساز شادی به دو گروه اصلی عوامل درونی و عوامل بیرونی تقسیم می شوند و شادی به عنوان یک احساس در نتیجه تعامل این عوامل با یکدیگر شکل می گیرد. ژنتیک و عملکرد ژن های خاص نقش مهمی در میزان شادی افراد دارد. تعامل انتقال دهنده های عصبی مرتبط با شادی نظیر سروتونین، دوپامین، نوراپی نفرین و اندورفین با مراکز تنظیم احساسات در مغز، عملکرد برخی هورمون ها نظیر کورتیزول، آدرنالین و اکسی توسین، فعالیت سیستم ایمنی، التهاب و نیز میزان استرس اکسایشی از عوامل درونی تاثیرگذار بر شادی می باشند. محققان بر این باورند که مسیرهای زیستی مرتبط با شادی، تحت تاثیر عوامل محیطی و اجتماعی قرار دارند، به عبارت دیگر می توان با استفاده از عوامل محیطی و سبک زندگی علمی، مسیرهای بیوشیمیایی منتهی به شادی و یا افسردگی را مدیریت کرد. رژیم غذایی مناسب، خواب، ورزش، نیایش و مراقبه، بهره مندی از طبیعت و نور خورشید و روابط اجتماعی مطلوب از جمله عوامل سبک زندگی خوب می باشند که با کمک آنها می توان میزان شادی و رضایت از زندگی را افزایش داد. از این رو شناسایی عوامل مهم بروز شادی حایز اهمیت می باشد که در این مقاله به آن پرداخته می شود

    کلید واژگان: شادی, افسردگی, سروتونین, ملاتونین, اکسی توسین, خواب, طبیعت, نیایش, ورزش, تغذیه, اینترنت, سبک زندگی علمی
    Mona Nourazaran, Reza Yousefi, Mahdi Zarabi, Seyed Kazem Alavipanah, AliAkbar Moosavi-Movahedi *

    Previous studies have demonstrated a significant correlation between happiness and physical and spiritual health. Not only does happiness expedite patient recovery, but it also bolsters the health of non-ill individuals. This suggests a novel strategy for promoting public health by enhancing people's happiness. Depressive disorders, which are characterized by a lack of life satisfaction and happiness, are among the leading causes of disability worldwide. Evidence indicates that modern industrial lifestyles may contribute to a higher likelihood of depression, underscoring the importance of identifying factors that influence happiness and depression. The factors underlying happiness can be divided into two primary categories: internal and external. Happiness, as an emotion, arises from the interplay of these factors. Genetics and genes contributing significantly influence individual happiness levels. Internal factors impacting happiness include the interaction of happiness-related neurotransmitters such as serotonin, dopamine, norepinephrine, and endorphin with the emotional regulation centers in the brain. The functions of certain hormones like cortisol, adrenaline, and oxytocin, the activity of the immune system, inflammation, and the level of oxidative stress also play a role. Researchers posit that the biological pathways associated with happiness are modulated by environmental and social factors. In other words, the biochemical pathways leading to happiness can be managed through lifestyle and environmental adjustments. Elements such as a balanced diet, adequate sleep, regular exercise, prayer and meditation, calm music, exposure to nature and sunlight, positive attitude to social relationships are good lifestyle factors that can enhance happiness and life satisfaction.

    Keywords: happiness, Depression, Serotonin, Melatonin, OXYTOCIN, Sleep, prayer, nature, Exercise, Nutrition, Internet, Scientific lifestyle
  • محمد حاجب، سعید حمزه*، سید کاظم علوی پناه، جوشم ورلزت
    شاخص سطح برگ نقش مهمی در تبادل ماده و انرژی بین زمین و اتمسفر دارد. مانند سایر گیاهان، شاخص سطح برگ نیشکر معیار خوبی برای وضعیت سلامت و رشد این محصول است که به دلیل نقش آن در صنایع غذایی و انرژی، اهمیت اقتصادی بسیاری دارد. ماهواره PRISMA که در سال 2019 پرتاب شد، یکی از جدیدترین منابع داده های ابرطیفی را فراهم کرده است که به ویژه، در تهیه نقشه متغیرهای گیاهی کاربرد دارد. در پژوهش حاضر، نوع جدیدی از شبکه های عصبی مصنوعی، موسوم به شبکه عصبی تنظیم شده با روش بیزین (BRANN) که قانون بیز را برای غلبه بر مشکل بیش برازش شبکه های عصبی به کار می برد، استفاده می شود. مدل یادشده روی مجموعه ای داده، متشکل از طیف دریافت شده ازطریق ماهواره PRISMA به منزله متغیر مستقل و مقادیر اندازه گیری شاخص سطح برگ نیشکر به منزله متغیر وابسته، اجرا شد. اندازه گیری های زمینی شاخص سطح برگ نیشکر در 118 واحد نمونه برداری زمینی، روی مزارع کشت و صنعت نیشکر امیرکبیر در استان خوزستان و در هفت تاریخ متفاوت طی یک دوره رشد نیشکر در سال 1399، انجام شد. مقایسه عملکرد BRANN با یک روش متعارف شبکه عصبی، یعنی شبکه آموزش دیده با روش لونبرگ مارکوارت (LMANN) در بازیابی شاخص سطح برگ نیشکر از طیف PRISMA، حاکی از این است کهRMSE  بازیابی از 26/2 (m2/m2) به روش LMANN به 67/0 (m2/m2)، با استفاده از روش BRANN کاهش یافته است. در این پژوهش، به منظور کاهش ابعاد داده نیز از تبدیل مولفه های اصلی استفاده شد. در بازیابی شاخص سطح برگ از بیست مولفه اصلی اول نیز RMSE از 41/1 (m2/m2) با استفاده از روش LMANN به 71/0 (m2/m2) طبق روش BRANN کاهش یافت. استفاده از مولفه های اصلی باعث کاهش چشمگیر زمان محاسباتی شد. با اجرای مدل آموزش دیده BRANN روی تصاویر PRISMA به صورت پیکسل به پیکسل، نقشه شاخص سطح برگ نیشکر تولید شد. ارزیابی این نقشه نشان داد که این نقشه تغییرات مکانی شاخص سطح برگ نیشکر را به خوبی نشان می دهد. نتایج این تحقیق بیانگر قابلیت بالای روش BRANN و تصاویر PRISMA برای بازیابی شاخص سطح برگ نیشکر است.
    کلید واژگان: بازیابی پارامتر های گیاهی, شاخص سطح برگ, شبکه های عصبی مصنوعی, معکوس سازی, سنجش از دور ابرطیفی, نیشکر
    M Hajeb, Saeid Hamzeh *, Seyed Kazem Alavipanah, Jochem Verrelst
    Leaf Area Index (LAI) plays a critical role in the mass and energy exchanges between the earth and the atmosphere. Like of other plants, LAI of sugarcane is a good indicator of the health status and growth of this crop which is of great economic importance due to its role in the food and energy industries. Launched in 2019, the PRISMA satellite provides one of the most recent hyperspectral data sources which are applicable especially for mapping plant variables. In this study, a new kind of Artificial Neural Networks (ANN) so-called Bayesian Regularized Artificial Neural Networkk (BRANN) which applies Bayes' theorem to overcome the overfitting problem of neural networks is used. The model was implemented on a data set consisting of spectrum obtained by PRISMA satellite as an independent variable and sugarcane LAI measurements as a dependent variable. The ground measurements of sugarcane LAI were carried out in 118 elementary sampling units on the fields of Amir Kabir sugarcane cultivation and industry in Khuzestan province and on seven different dates during a sugarcane growth period in 2020. Comparing the performance of BRANN in retrieving sugarcane LAI from PRISMA spectra with that of a conventional ANN trained with the Levenberg-Marquardt algorithm (LMANN) indicates that the retrieval RMSE is reduced from 2.26 m2/m2 applying LMANN to 0.67 m2/m2 applying the BRANN method. In this study, the principle component analysis was also used dimensionality reduction. Retrieving LAI from the first 20  principle components, RMSE was also reduced from 1.41 m2/m2 applying LMANN to 0.71 m2/m2 applying BRANN. Exploiting principal components significantly reduced computational time. By implementing the calibrated BRANN model over the PRISMA image pixel by pixel, the sugarcane LAI map was generated. Evaluating this map showed that this map represents the spatial variations of sugarcane LAI well. The results of this study indicate the high performance of the BRANN method and high potential of PRISMA images to retrieve sugarcane LAI.
    Keywords: Vegetation parameter retrieval, Leaf Area Index, Artificial Neural Networks, Inverting, Hyperspectral Remote Sensing, Sugarcane
  • حسین فکرت، صیاد اصغری سراسکانرود*، سید کاظم علوی پناه

    پیشینه و هدف:

     دمای سطح زمین (LST) یک شاخص حیاتی برای مطالعه تغییرات محیطی، شرایط هیدرولوژیکی و بیلان انرژی زمین محسوب می‌شود که با استفاده از آن می‌توان روی تغییرات حرارتی شهرها نیز نظارت کرد. کمبود ایستگاه‌های هواشناسی در اکثر مناطق کشور از جمله منطقه مورد مطالعه محدودیت های اطلاعاتی در زمینه داده های دمای سطح زمین ایجاد کرده است. همچنین طیف وسیعی از کاربران غیر سنجش از دوری وجود دارند که به نقشه‌های دمای سطح زمین نیاز دارند و اغلب آنها آشنایی کافی با نرم‌افزارهای محاسبه کننده LST ندارند و به ناچار مجبورند زمان زیادی را صرف کنند تا نقشه‌های مورد نظر خود را تهیه کنند. این فرآیند حتی برای متخصصان سنجش از دور نیز در صورت بالا بودن تعداد تصاویر، زمان‌بر خواهد بود.استفاده از داده های معتبر جهت اعتبارسنجی که از لحاظ زمانی کمترین اخلاف را با زمان عبور ماهواره داشته باشد، اهمیت زیادی در برآورد دقت نتایج دارد. با بررسی تحقیقات داخلی مشابه با موضوع مورد مطالعه اکثر پژوهش‌های داخلی برای اعتبارسنجی نتایج تنها از داده‌های ایستگاه هواشناسی استفاده کردند که زمان ثبت داده در این ایستگاه‌ها با زمان عبور ماهواره متفاوت است. در این پژوهش به دلیل وسعت زیاد منطقه مورد مطالعه و کافی نبودن تعداد ایستگاه‌های هواشناسی، علاوه بر داده های دمای سطح اندازه گیری شده در ایستگاه‌های سینوپتیک، دمای سطح زمین در دو ایستگاه زمینی نیز همزمان با عبور ماهواره ثبت گردید. ایجاد رابط کاربر گرافیکی (GUI) جهت محاسبه خودکار دمای سطح شهرستان اردبیل با دو الگوریتم تک‌کانال و RTE و از نتایج در ارزیابی تغییرات دمایی کاربری‌های اراضی منطقه استفاده شد.

    مواد و روش‌ ها :

    جهت محاسبه خودکار دمای سطح زمین شهرستان اردبیل از سه نوع داده تصاویر ماهواره‌های لندست 5 و 8، داده‌های دمای سطح ثبت شده در محل دو ایستگاه هواشناسی موجود در محدوده مورد مطالعه و همچنین به‌دلیل کافی نبودن تعداد ایستگاه های هواشناسی از داده های دمای سطح اندازه گیری شده با دماسنج های دیجیتالی همزمان با عبور ماهواره نیز استفاده شد. پس از  آماده‌سازی تصاویر حرارتی و چند طیفی، ابتدا جهت مدل‌سازی میزان انتقال پذیری اتمسفر از از نرم افزار محاسبه گر تحت‌وب MODTRAN استفاده و ضرایب اتمسفری استخراج گردید. سپس برای ایجاد رابط ه ای کاربر گرافیکی و محاسبه خودکار LST، دمای سطح زمین با دو الگوریتم تک کانال و روش RTE با تصاویر ماهواره لندست 5 و لندست 8 برای دو تاریخ 31/07/2000 و 21/08/2019 در محیط نرم‌افزار متلب کد نویسی شد و با استفاده از این کدها رابط ه ای کاربر گرافیکی برای هر الگوریتم ایجاد و در نهایت اپلیکیشن محاسبه گر خودکار دمای سطح زمین تولید گردید. همچنین نقشه کاربری اراضی شهرستان اردبیل برای هر دو تاریخ مذکور با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی در محیط سامانه گوگل ارث انجین با 7 کلاس طبقه بندی و استخراج گردید. این الگوریتم به دلیل ساختار سلسله مراتبی که در انتخاب هر پیکسل به طبقه مناسب دارد در مقایسه با روش های سنتی مثل حداکثر احتمال عملکرد بسیار بهتری دارد. جهت اعتبار سنجی نقشه های دمای سطح از دو نوع داده دمای سطح ثبت شده در دو ایستگاه هواشناسی و دمای سطح ثبت شده توسط دماسنج دیجیتالی که همزمان با عبور ماهواره در دو نقطه از محیط همگن غیرشهری با کاربری کشاورزی و بایر که محصول آن برداشت شده بود، استفاده شد. برای ارزیابی دقت نقشه های کاربری اراضی نیز با استفاده از Google Earth که توان تفکیک مکانی بهتری نسبت به تصویر مورد استفاده دارد، 248 نقطه کنترل زمینی از پیکسل های خالص کاربری های مختلف اخذ گردید و در فرآیند اعتبارسنجی بکار گرفته شد. همچنین پارامترهای آماری مانند ماتریس خطا، دقت کلی و ضریب کاپا روی خروجی هر دو نقشه کاربری اراضی اعمال شد.

    نتایج و بحث:

     با استفاده از کدهای نوشته شده در محیط نرم افزار متلب رابط ه ای کاربر گرافیکی (GUI) ایجاد و سپس اپلیکیشن محاسبه گر خودکار دمای سطح زمین تولید گردید. خروجی اپلیکیشن نقشه های دمای سطح زمین با الگوریتم های تک کانال و معادله انتقال تابشی (RTE) بود که برای تاریخ 2000/07/31 با استفاده از تصویر حرارتی (باند 6) سنجنده TM ماهواره لندست 5 و تاریخ 2019/08/21 بوسیله باند 10 سنجنده TIRS ماهواره لندست 8 ایجاد گردید. پس از مقایسه نقشه های خروجی با داده های ایستگاه هواشناسی و ایستگاه زمینی، نتایج نشان داد که روش تک کانال در هر دو سال نسبت به ایستگاه ها کمترین اخلاف دما را داشته است. پس از تهیه نقشه های دمای سطح و انتخاب الگوریتم بهینه (تک کانال) نقشه های کاربری اراضی شهرستان اردبیل با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی در محیط GEE تهیه گردید. ارزیابی های آماری نتایج طبقه بندی نشان داد که برای سال 2000 بیشترین تداخل پیکسلی مربوط به کلاس مرتع متوسط و فقیر بوده است که با کلاس های مسکونی و کشاورزی دیم جابه جایی 16 پیکسلی دارد. با توجه به بهبود توان تفکیک مکانی ماهواره لندست 8 نسبت به لندست 5 و به دنبال آن تفکیک بهتر کلاس ها، این جابه‌جایی پیکسلی در نقشه کاربری سال 2019 مقدار کمتری را نشان می‌دهد. به گونه ای که بیشترین خطا مربوط به کلاس کشاورزی آبی بوده که جابه جایی 10 پیکسلی با کلاس‌های مرتع غنی و کشاورزی دیم داشته است. در نهایت با استفاده از نقشه دمای سطح و نقشه کاربری اراضی، تغییرات دمایی کاربری ها در بازه زمانی 19 ساله مورد ارزیابی قرار گرفت. با واردسازی تصاویر ورودی و پارامترهای اتمسفری در اپلیکیشن دمای سطح زمین را با دو الگوریتم تک‌کانال و روش RTE محاسبه گردید. ارزیابی نقشه‌های خروجی با داده‌های هواشناسی و زمینی نشان داد که الگوریتم تک‌کانال با اختلاف 2.5+ و 2- با ایستگاه‌های 1 و 2 برای سال 2000 و با اختلاف دمای 1.3+، 0.9+، 1- و 0.9- به ترتیب با ایستگاه‌های 1، 2، 3 و 4 در سال 2019 دقت بالاتر نسبت به روش RTE داشته است. همچنین نتایج اعتبارسنجی نقشه‌های کاربری اراضی نیز نشان از دقت کلی 95/0 و ضریب کاپای 94/0 براس سال 2000 و دقت کلی 0.96 و ضریب کاپای 0.95 برای سال 2019 داشته است. ارزیابی روابط بین دمای سطح و نقشه‌های کاربری اراضی نشان داد که برخلاف رشد فیزیکی قابل توجه بخش شهری در بازه زمانی 19 ساله، بجز کاربری مناطق مسکونی، همه کاربری‌ها در سال 2019 نسبت به سال 2000 با افزایش دمای متوسط سطح روبه‌رو بوده‌اند.

    نتیجه‌گیری :

    نتایج تحقیق نشان داد که عواملی مانند گسترش زمین ه ای کشاورزی با کشت آبی اطراف بخش شهری تا شعاع 10 کیلومتری و درهم تنیدگی این مزارع با بخش شهری، تاثیر زیادی در تعدیل دمای بخش شهری محدوده شده است. این اراضی در سال 2000 عمدتا زیر کشت محصولات دیمی بودند و با حل مشکل آب (حفر چاه های عمیق و پروژه های انتقال آب) تبدیل به باغات و مزارع کشت آبی مثل سیب زمینی شدند. این محصولات به دلیل نیاز آبی بالا دارای سبزینگی بالایی نیز هستند و این عامل خود باعث بالا رفتن میزان تبخیر و تعرق و به دنبال آن خنکی محدوده کشت و بخش شهری شده است. از بین سایر کلاس ها نیز در هر دو سال کاربری آب کمترین و کاربری اراضی بایر بیشترین مقدار متوسط دمای سطح را داشته است. اپلیکیشن تولید شده امکان اجرا روی هر سیستم عاملی که از فرمت exe پشتیبانی می کند را دارد و کاربر می تواند با تعیین پارامترهای اتمسفری دمای سطح زمین را به صورت خودکار برآورد کند. همچنین این برنامه کاربردی قابلیت به کارگیری در بخش های مختلف مانند سامانه های کشاورزی، اقلیمی و مدیریت منابع آب را نیز دارد.

    کلید واژگان: دمای سطح زمین, رابط کاربر گرافیکی (GUI), تک کانال, جنگل تصادفی, اردبیل
    Hossein Fekrat, Sayyad Asghari Saraskanrood *, Seyed Kazem Alavipanah

    Background and Objective:

     Land surface temperature is a vital indicator for studying environmental changes, hydrological conditions and the energy balance of the earth, which can also be used to monitor the temperature changes of cities. The lack of meteorological stations in most parts of the country, including the study area, has created information limitations in the field of surface temperature data. There are also a large number of non-remote sensing users who need LST maps, and most of them are not familiar enough with LST computing software and inevitably have to spend a lot of time mapping to prepare their maps. This process can be time-consuming even for remote sensing professionals if the number of images is high. The use of valid data for validation that has the least time difference with the satellite passes time is very important in estimating the accuracy of the results. By reviewing internal research similar to the one under study, most internal studies used only meteorological station data to validate the results, the data recording time at these stations is different from the satellite passes time. In this study, due to the large area of the study area and the insufficient number of meteorological stations, in addition to the surface temperature data measured in synoptic stations, the land surface temperature in two ground stations was recorded simultaneously with the satellite. Creating a graphical user interface (GUI) to automatically calculate the surface temperature of Ardabil city with two single-channel and RTE algorithms and use the results to evaluate the temperature changes of land uses

    Materials and Methods:

     In this study, in order to automatically calculate the land surface temperature of Ardabil city from three types of data: Landsat 5 and 8 satellite images, land surface temperature data recorded at two meteorological stations in the study area and also due to an insufficient number of stations Meteorological data land surface temperature data measured with digital thermometers are also used as the satellite passes. After preparing thermal and multispectral images, first MODTRAN web computing software was used to model the atmospheric transferability and atmospheric coefficients were extracted. Then, to create graphical user interfaces and automatic calculation of LST, land surface temperature with two algorithms single-channel and RTE method with Landsat 5 and Landsat 8 satellite images for two dates: 31/07/2000 and 21/08/2019 in MATLAB software were coded and using these codes, graphical user interfaces were created for each algorithm and finally, an automatic land surface temperature calculator application was produced. Also, the land use map of Ardabil city for both mentioned dates was classified and extracted using a random forest algorithm in the Google Earth engine system environment with 7 classes. This algorithm has a much better performance compared to traditional methods such as maximum likelihood due to its hierarchical structure in selecting each pixel to the appropriate class. To validate surface temperature maps from two types of surface temperature data recorded in two meteorological stations and surface temperature recorded by a digital thermometer that simultaneously passes the satellite in two points of the homogeneous non-urban environment with agricultural use (alfalfa) and Bayer that product It was harvested, used. To evaluate the accuracy of land use maps, using Google Earth, which has a better spatial resolution than the image used, 248 ground control points were obtained from pure pixels of different land uses and used in the validation process. Also, statistical parameters such as error matrix, overall accuracy and kappa coefficient were applied to the output of both land use maps.

    Results and Discussion :

    Using the codes written in MATLAB software, graphical user interfaces (GUI) were created and then the automatic LST calculator application was produced. The output of the application was surface temperature maps with single channel algorithms and radiation transfer equation (RTE) for 31/07/2000 using thermal image (band 6) of Landsat 5 satellite TM and 21/08 / 2019 was created by the 10 TIRS sensor band of Landsat 8 satellite. After comparing the output maps with the meteorological station and ground station data, the results showed that the single-channel method had the lowest temperature deviations compared to the stations in both years. After preparing LST maps and selecting the optimal algorithm (single channel), land use maps of Ardabil city were prepared using a random forest algorithm in the GEE platform. Statistical evaluations of the classification results showed that for 2000, the highest pixel interference was related to the middle and poor rangeland class, which has a 16-pixel displacement with residential and rainfed agricultural classes. Due to the improved spatial resolution of the Landsat 8 satellite compared to the Landsat 5, followed by better class separation, this pixel displacement in the 2019 user map shows a smaller value. The most common error was related to the aquaculture class, which had a displacement of 10 pixels with rich rangeland and rainfed agriculture classes. Finally, using the LST map and land use map, the temperature changes of the land uses over a period of 19 years were evaluated. By entering the input images and atmospheric parameters in the application, the land surface temperature was calculated with two one-channel algorithms and the RTE method. Evaluation of output maps with meteorological and terrestrial data showed that the single-channel algorithm with a difference of +2.5 and -2 with stations 1 and 2 for the year 2000 and with a temperature difference of +1.3, +0.9, -1 and -0.9 with stations 1, 2, 3 and 4 in 2019, respectively, had higher accuracy than the RTE method. Also, the results of validation of land use maps showed an overall accuracy of 0.95 and a kappa coefficient of 0.94 for 2000 and overall accuracy of 0.96 and a kappa coefficient of 0.95 for 2019.

    Conclusion :

    Assessing the relationship between land surface temperature and land use maps showed that despite the significant physical growth of the urban sector over a period of 19 years, except for residential areas, all land uses in 2019 compared to 2000 with an increase in average surface temperature. It seems that factors such as the expansion of agricultural lands with irrigated cultivation around the urban area up to a radius of 10 km and the entanglement of these farms with the urban sector have a great impact on the temperature adjustment of the urban sector. In 2000, these lands were mainly under cultivation of rain-fed crops, and by solving the water problem (digging deep wells and water transfer projects), they became orchards and irrigated farms such as potatoes. Due to the high water requirement, these products also have high greenery, and this factor has increased the rate of evapotranspiration, followed by cooling of the cultivation area and the urban sector. Among other classes, in both years of water use, the lowest and the use of barren lands had the highest average surface temperature. The generated application can be run on any operating system that supports the exe format, and the user by specifying atmospheric parameters can automatically estimate the LST. This application can also be used in various sectors such as agricultural systems, and climate and water resources management.

    Keywords: Land surface temperature (LST), graphical user interfaces (GUI), single-channel, Random forest, Ardabil
  • اسلام گله بان، سعید حمزه*، شادمان ویسی، سید کاظم علوی پناه

    تعیین دقیق نیاز آبی محصولات گوناگون و همچنین میزان آب مصرفی در سطحی پهناور و در زمان واقعی یکی از مهم ترین نیازهای متخصصان آب وخاک است. پیش نیاز آن نیز تعیین تبخیروتعرق مرجع است. معمولا محاسبه این پارامتر براساس استفاده از داده های اقلیمی و حل معادلات تجربی انجام می شود اما، به دلیل محدودبودن و توزیع نامناسب ایستگاه های هواشناسی، اغلب استفاده از داده های آنها سبب ایجاد خطا در محاسبه این پارامتر می شود. بهترین گزینه، به منظور برطرف کردن این محدودیت، استفاده از داده های سنجش از دوری است. بدین منظور می توان از محصولات گوناگون ماهواره ای بهره برد و با ترکیب آنها، برای تهیه نقشه های به روز تبخیروتعرق مرجع و واقعی اقدام کرد. ازاین رو تحقیق حاضر به منظور بررسی امکان استفاده از محصولات سامانه های WaPOR و ERA5 با هدف محاسبه میزان تبخیروتعرق مرجع روزانه، برمبنای روش تجربی پنمن مانتیث و ارزیابی و صحت سنجی خروجی های آن در سطح استان سیستان و بلوچستان ایران انجام شده است. نتایج تحقیق نشان داد که سامانه های سنجش از دوری با دقت بالای 80%، در محل ایستگاه های هواشناسی، مقدار تبخیروتعرق مرجع را برآورد کرده اند و در تمامی ایستگاه ها خطای کمتر از 2 میلی متر گزارش شد. همچنین فصل زراعی پانزدهم خرداد تا پانزدهم آبان، در مقایسه با فصل زراعی اول آذر تا پانزدهم اردیبهشت، تبخیروتعرق مرجع به دست آمده از داده های ماهواره ای همبستگی بالاتری را نشان می دهد. ازآن جاکه مقادیر برآورد و صحت سنجی شده دقت مورد قبولی داشتند، در گام بعدی می توان، در هر نقطه از استان، از این سامانه ها استفاده کرد

    کلید واژگان: تبخیر و تعرق مرجع, سنجش از دور, WaPOR, ERA5
    Eslam Galehban, Saeid Hamzeh *, Shadman Veysi, Seyed Kazem Alavipanah

    Determination of the Crop Water Requirement (CWR) of different crops and the value of crop water consumption is one of the problems at a large scale and in real-time to the soil and water expert. The first step to compute this variable is to determine the reference evapotranspiration (ET0). The standard method to compute this parameter is to utilize the climate data and experimental equations. The problem with classic methods is that the meteorological station isn’t available in the agricultural lands and usually, we have data limitations. The optimized solution is to utilize remote sensing data. So with the combination of different datasets then the reference evapotranspiration and actual evapotranspiration will be estimated. The goal of the study is to an evaluation of open-source WaPOR and ERA5 to compute daily reference evapotranspiration based on the FAO-Penman Monthis equation at the meteorological stations of Sistan and Baluchestan province. The result has shown that the open-source dataset estimated the reference evapotranspiration as more than 80 percent accurate at the place of the meteorological station and in all of the stations RMSE was less than 2 mm per day. The accuracy assessment of results shown at different crop seasons that ET0 in the autumn season is better than in the spring season. So that the ERA5 combined with the GLDAS Wind data has a better correlation with in situ measurement of ET0 than to the WaPOR. All of the results shown that this dataset can be used in each place in the province to estimate ET0. Therefore, the present study is to investigate the possibility of using the products of WaPOR and ERA5 systems to calculate the amount of daily reference evapotranspiration based on the experimental method of Penman-Monteith and to evaluate and validate its outputs in Sistan and Baluchestan Province of Iran.The results showed that remote sensing systems with an accuracy of over 80% at meteorological stations estimated the amount of reference evapotranspiration and an error of less than 2 mm was reported in all stations. Also, studies during the growing season (June 15 to November 6) compared to the growing season (1 November to 15 May) showed that the reference evapotranspiration obtained from satellite data in the first growing season has a higher (R2). Also, the results of NRMSE index evaluation indicate that the reference evapotranspiration obtained from ERA-GLDAS2.1 data is appropriate.Therefore, since the estimated and validated values had acceptable accuracy, in the next step, these systems can be used anywhere in the province.

    Keywords: Reference evapotranspiration, Meteorological station, remote sensing, WaPOR, ERA5
  • Mehdi Gholamnia *, Salman Ahmadi, Reza Khandan, Seyed Kazem Alavipanah, Ali Darvishi Boloorani, Saeid Hamzehe
    The accuracy of retrieved LST from satellites is of great importance. Among different LST validation methods, a cross-calibration procedure is highly cost-effective and applicable. The Indian National Satellite-3D series (INSAT-3D) and Meteosat Second Generation (MSG) are two geostationary satellites that which provide LST products with high temporal resolution. Considering MODIS as the reference (polar orbit that is onboard Aqua and Terra satellites), the comparison of the LST products of these geostationary satellites was evaluated from 4th March to 1st September 2015. For this purpose mean LST ratios were calculated for both MODIS-Imager (from INSAT-D) and MODIS-SEVIRI. Then the behavior of their mean LST ratio was analyzed for the exciting four major land covers and five elevation classes in the study area. The results showed that Imager data underestimated and overestimated the LST in comparison to MODIS data during the day and night time respectively. The SEVIRI LSTs underestimated the LST in both day and night time in comparison with MODIS products. In order to model the discrepancies between MODIS-Imager and MODIS-SEVIRI, for each land cover a multilinear regression model was fitted based on slope, aspect, azimuth, and View Zenith Angle (VZA). The results showed that barren, Shrub, grass, and cereal crops had low RMSEs in model fitting, respectively.
    Keywords: LST, Geostationary Satellite, Land cover, Elevation, remote sensing
  • سید کاظم علوی پناه*، علی اکبر موسوی موحدی
    امروز ویروس کرونا-19 علاوه بر بیماری هایی که انسان را درگیر نموده به عنوان یک درس در زندگی بشر نقش بسیار سازنده ای ایفا می نماید و می بایست با حکمت و خرد به این موجود بسیار ریز نامریی نگریست لذا شایسته است که از پندهای حکیمان قدیم برای درک و معرفت حقیقت بهره جست. در این میان، سعدی شیرازی سخنور بزرگ و ارزشمند ایران زمین شاعر دیروز، امروز و فردا بوده، حکیم و شاعری جهانی می باشد که رهنمودهای او راهگشای مشکل بشر امروز است. سعدی ابیات سه‏ گانه فوق را قریب به هشتصد سال قبل از صدور «اعلامیه جهانی حقوق بشر» سروده است و امروز هم این ابیات به صورت نغمه و سرود و موسیقی های ملل با زبان های مختلف هم آوا شده است. البته شایان ذکر است سابقه تاریخی نشان می دهد که کهن ترین و اولین بیانیه و لایحه منشور جهانی حقوق بشر حدود 600 سال قبل از میلاد توسط ایرانیان نوشته و ابلاغ شده است. ایران سرزمینی است که سر چشمه میلیون ها پیام انسانی، بیت شعر و کمال است. سرزمینی که حکیمان و شاعران و دانشمندان بزرگ جهانی را در خود پرورانده است که شگفتی های ماندگار را برای بشریت به ارمغان آورده اند.
    کلید واژگان: منشور هفتگانه, همزیستی بهتر, ویروس کرونا, تکامل, ندای درون
    Seyed Kazem Alavipanah *, Ali Akbar Moosavi-Movahedi
    Nowadays, coronavirus or the so-called Covid19 has spread all over the globe endangering humans' lives. On the other hand, it has also been a lesson of life for all human beings to take, which has exerted some beneficial impacts on their lives; hence, this immensely little invisible creature has to be treated wisely enough. Thus, one has to refer to old sayings and pieces of advice given by late wise man and philosophers so as to come to a good realization of the situation. In this regard, the late great Iranian bard called Saadi Shirazi, the poet of all ages and eras, is a world-known poet and philosopher whose clear guidelines can be an effective solution to humans' problems these days. Saadi wrote the following triple rhyming couplets about 800 years before universal declaration of human rights. These couplets are still being caroled in different languages as melodies, Anthems and global music. It is, of course, worth mentioning that Achaemenid Cyrus Charter of Human Rights Cylinder was the very first and the oldest human rights charter referring back to 600 BC.
    Keywords: Seven Charter, Better Coexistence, Corona Virus, evolution, Inner Voice
  • محمد منصورمقدم، ایمان روستا*، محمدصادق زمانی، محمدحسین مختاری، محمد کریمی فیروزجایی، سید کاظم علوی پناه
    پیشینه و هدف

    گسترش شهرنشینی مقیاس و شدت گسترش جزایر حرارتی در شهرها را گسترش داده است. بررسی و مطالعه نحوه تاثیرپذیری شهرها از این جزایر حرارتی نقش مهمی در آینده برنامه ریزی برای شهرها ایفا می کند. به همین منظور، این پژوهش اثر تغییرات پوشش اراضی شهر یزد در سه دسته مناطق شهری، پوشش گیاهی و زمین های بایر بر دمای سطح زمین را برای شهر یزد طی 30 سال اخیر با استفاده از تصاویر لندست 5 و 8 بررسی می کند. این پژوهش همچنین نسبت مجاورت پیکسل های پوشش گیاهی و زمین های بایر به منظور بررسی نحوه تاثیرپذیری دمای سطح زمین ثبت شده توسط سنجنده را در همین دوره زمانی مورد ارزیابی قرار می دهد.

    مواد و روش ها

    ابتدا نقشه های پوشش اراضی شهر یزد با استفاده از الگوریتم طبقه بندی نظارت شده شبکه عصبی برای سال های 1990، 2000، 2010 و 2020 به دست آمد. از داده های زمینی، گوگل ارث و نقشه های واقعیت زمینی به منظور تهیه داده های تعلیمی استفاده شد. نقشه های دمای سطح زمین شهر یزد از تصاویر باند حرارتی لندست 5 و 8 محاسبه شد. سپس نقشه های دمای سطح زمین به 6 کلاس دمایی موجود ازجمله؛ 16-20، 21-25، 26-30، 31-35، 36-40 و 41-46 درجه سانتی گراد طبقه بندی شد که نشان داده شد که چهار کلاس انتهایی، نقش عمده ای در دمای سطح زمین این شهر طی 30 سال اخیر داشت. به منظور ارزیابی اثر مجاورت کلاس های پوشش اراضی بایر و پوشش گیاهی بر دمای سطح زمین ثبت شده توسط سنجنده، ابتدا نسبت مجاورت هر یک از پیکسل ها در یک پنجره (کرنل) 5×5 محاسبه شد. سپس میانگین دمای سطح زمین محاسبه شد. میانگین دمای سطح زمین بر اساس نسبت مجاورت با هریک از کلاس های پوشش گیاهی و زمین های بایر به دست آمد.

    نتایج و بحث

    بر اساس نتایج به دست آمده، در شهر یزد، از سال 1990 تا 2020، مساحت منطقه شهری به طور فزاینده ای رشد داشته است. به طوری که این منطقه طی 30 سال اخیر 91.5 درصد (33.6 کیلومترمربع) رشد داشته است. زمین های بایر و پوشش گیاهی اما، در این منطقه و در دوره زمانی یکسان با رشد منفی همراه بوده اند. به گونه ای که زمین های بایر، از سال 1990 تا 2020، در شهر یزد، رشد -79.4 درصدی (21.3 کیلومترمربع) را تجربه کرده اند که رشد شدید مناطق شهری، این رشد منفی در زمین های بایر، را توجیه می کند. طبقات پوشش گیاهی شهر یزد از سال 1990 تا 2020، رشد -68.5 درصدی (12.2 کیلومترمربع) را نشان داد. میانگین دمای سطح زمین این شهر طی همین دوره 30 ساله به صورت مداوم افزایشی بوده است. به طوری که تا سال 2020، شهر یزد با رسیدن به میانگین 38.1 درجه سانتی گراد نسبت به 29.2 درجه سانتی گراد در 1990، افزایش 30.4 درصدی را در میانگین دمای سطح زمین خود تجربه کرده است. کلاس های دمایی این شهر نیز در این 30 سال به سمت کلاس های دمایی گرم تر حرکت کرده اند. به گونه ای که عمده ترین بخش مساحت های دمایی سطح زمین شهر یزد، در سال 1990 در وهله نخست، در کلاس 26-30 درجه با 47 کیلومترمربع سانتی گراد و در وهله دوم در کلاس 31-35 درجه با 26.4 کیلومترمربع طبقه بندی می شوند. این در حالی است که در سال 2000، در روندی معکوس، کلاس دمایی 35-31 درجه سانتی گراد با 52.8 کیلومترمربع در وهله نخست و کلاس دمایی 26-30 درجه سانتی گراد با 20 کیلومترمربع در وهله دوم قرار دارد. با یک کلاس افزایش، کلاس دمایی 36-40 درجه سانتی گراد برای هردو سال 2010 و 2020 با به ترتیب 40.2 و 63 کیلومترمربع به عنوان بزرگ ترین کلاس دمایی ثبت شده است. کلاس دمایی 31-35 درجه سانتی گراد نیز به عنوان کلاس دمایی دوم هر دو سال به ترتیب با 33.2 و 9.7 کیلومترمربع ثبت شده است. تفاوت این دو سال، در رشد -70.7 درصدی (23.5 کیلومترمربع) مساحت کلاس 31-35 درجه سانتی گراد و افزایش رشد 10.3 درصدی (0.8 کیلومترمربع) گرم ترین کلاس کل دوره آماری، 41-46 درجه سانتی گراد، در سال 2020، نسبت به سال 2010 است. نتایج این مطالعه نشان داد بیشترین میانگین دمایی در تمام سال ها برای زمین های بایر با 37.3 درجه سانتی گراد ثبت شده است. همچنین همبستگی مثبت (میانگین همبستگی 0.95) بین مجاورت با پوشش اراضی بایر و میانگین دمای سطح زمین نیز نمایش داده شد. با این وجود، روند شدید افزایشی مناطق شهری در کل دوره آماری (91.5 درصد با 33.6 کیلومترمربع) به عنوان دومین کلاس با بیشترین میانگین دمایی پس از زمین های بایر با میانگین 34.1 درجه سانتی گراد در مقابل روند کاهشی 79.4 درصدی (21.3 کیلومترمربع) زمین های بایر موجب افزایش میانگین دمای سطح زمین طی دوره آماری 30 ساله شده است. چراکه کاهش 68.5 درصدی (12.2 کیلومترمربع) مناطق پوشش گیاهی به عنوان کلاس پوشش اراضی با کمترین میانگین دمای سطح زمین (32.2 درجه سانتی گراد) در همین دوره، اثر کاهش زمین های بایر را خنثی، و روند افزایش میانگین دمای سطح زمین را تشدید کرده است. این در حالی است که همبستگی منفی (میانگین همبستگی -0.97) میان نسبت مجاورت با پوشش گیاهی و میانگین دمای سطح زمین به اثبات رسید. نتایج حاصل از پیش بینی تغییرات پوشش زمین در سال 2030 برای شهر یزد بیانگر آن است که در روندی مشابه با دوره های قبل، پوشش مناطق شهری با افزایش روبرو خواهد بود. این رشد، نسبت به سال 2020، با 1.6 درصد (1.1 کیلومترمربع) چشمگیر نخواهد بود. اما کاهش چشمگیر مناطق سبز (پوشش گیاهی) با -19.6 درصد (1.1 کیلومترمربع) در همین دوره، به همراه ناچیز بودن کاهش زمین های بایر (-1.8 درصد با 0.1 کیلومترمربع) سبب گرم تر شدن زمین، و رشد مساحت کلاس های دمای سطح زمین در سال 2030 خواهد شد. بر این اساس، عمده ترین مساحت کلاس دمای سطح زمین در سال 2030 برای شهر یزد، همانند سال 2020، 36-40 درجه سانتی گراد با 58.2 کیلومترمربع (-7.6 درصد رشد نسبت به دوره 2020) پیش بینی شده است. اما رشد فزاینده و چشمگیر گرم ترین کلاس دوره آمار (41-46 درجه سانتی گراد) با 166.3 درصد (14.3 کیلومترمربع) رشد مثبت به عنوان دومین کلاس عمده دمای سطح زمین در این سال (2030)، و نیز رشد منفی و چشمگیر کلاس نسبتا خنک تر 31-35 درجه سانتی گراد با -97.9 درصد (9.5 کیلومترمربع) در این سال بیانگر گرم تر شدن دمای سطح زمین در سال 2030 خواهد بود.

    نتیجه گیری

    نتایج این پژوهش نشان می دهد که در یک دوره 30 ساله در شهر یزد، کاهش پوشش گیاهی در وهله نخست، به همراه افزایش مناطق شهری در وهله دوم، سبب افزایش دمای سطح زمین شده است. بدین ترتیب، کلاس پوشش گیاهی به دلیل اثر خنک کننده خود به دلیل دارا بودن آب، سبب کاهش دمای سطح زمین می شود. در این پژوهش نشان داده شد که با ثابت در نظر گرفتن تمام عوامل، کاهش زمین های بایر به کاهش دمای سطح زمین منجر خواهد شد و همچنین افزایش مناطق شهری با ضریب تاثیر کمتر از زمین های بایر، دمای سطح زمین را افزایش می دهند. با این حال کاهش مساحت زمین های سبز (پوشش گیاهی) در سال های اخیر، به همراه افزایش شدید مساحت زمین های مناطق شهری موجب افزایش دمای سطح زمین در این شهر شده است. همچنین رابطه منفی بین مجاورت با پوشش گیاهی رابطه مثبت بین مجاورت با زمین های بایر با میانگین دمای سطح زمین ثبت شده یافت شد. افزایش مجاورت با پوشش گیاهی از طریق ایجاد زمین های سبز با افزایش میزان نسبت پوشش گیاهی در مجاورت پوشش های مختلف و نیز کاهش مساحت زمین های بایر، می تواند راهکار مناسبی در مقابله با تاثیر گسترش شهرنشینی در سال های اخیر بر روی دمای سطح زمین باشد.

    کلید واژگان: مجاورت پوشش اراضی, طبقه بندی پوشش اراضی, پیش بینی پوشش اراضی, شبکه عصبی, دمای سطح زمین, شهر یزد
    Mohammad Mansourmoghaddam, Iman Rousta *, Mohammadsadegh Zamani, Mohammad Hossein Mokhtari, Mohammad Karimi Firozjaei, Seyed Kazem Alavipanah
    Background and Objective

    The expansion of urbanization has increased the scale and intensity of thermal islands in cities. Investigating how cities are affected by these thermal islands plays an important role in the future planning of cities. For this purpose, this study examines and predicts the effect of land cover (LC) changes in the three classes of LC including urban areas, barren lands, and vegetation on land surface temperature (LST) in the city of Yazd during the last 30 years using Landsat 5 and 8 images. This study also examines the effect of the ratio of proximity to the barren land and vegetation classes during this period to examine how the recorded LST is affected by the mentioned ratio.

    Materials and Methods 

    The LC maps of Yazd city were extracted using a supervised Artificial Neural Network classifier for 1990, 2000, 2010, and 2020. Terrestrial data, google earth, and ground truth maps were used to derive training data. The LST of Yazd was obtained from the thermal band of Landsat 5 and Landsat 8. After that, the LST was classified into six available classes, including 16-20, 21-25, 26-30, 31-35, 36-40, and 41-46°C which has shown that the four last classes play an important role in LST changes in Yazd city during last 30 years. To evaluate the effects of the proximity of barren land and vegetation LC classes on the LST recorded by the sensor, firstly the proximity ratio was calculated in 5×5 kernels for all image pixels. Then the mean of LST was derived based on this ratio of barren and vegetation lands.

    Results and Discussion

    The results of this study showed that in Yazd city, from 1990 to 2020, the area of the urban area has grown 91.5 % (33.6 km2) over the last 30 years. Barren and vegetation land, have negative growth in the area over the same period. From 1990 to 2020, barren lands in Yazd experienced a growth -79.4% (21.3 km2), which the sharp growth of urban areas justifies this negative growth in barren lands. Vegetation classes in Yazd from 1990 to 2020, have experienced a growth -68.5% (12.2 km2). The average ground temperature of this city has been constantly increasing during these 30 years. By 2020, the city of Yazd, reaching an average of 38.1°C compared to 29.2°C in 1990, has experienced a 30.4% increase in its average LST. The temperature classes of this city have also moved towards warmer temperature classes in these 30 years. As the main part of the LST area of Yazd, in 1990, in the first place, the class of 26-30 °C with 47 km2 and at the second place the class of 31-35 °C with 26.4 km2 are classified. In 2000, in a reverse trend, the main LST class was 31-35°C with 52.8 km2 as the first place and the 26-30°C class with 20 km2 as the second place. With an increased class, the LST class of 36-40 °C for both 2010 and 2020 with 40.2 and 63 km2 respectively has been recorded as the largest LST class. The LST class of 31-35 °C has been recorded as the second LST class of both years with 33.2 and 9.7 km2, respectively. The difference between these two years is in the growth -70.7% (23.5 km2) of the class area of 31-35°C and the increase of 10.3% (0.8 km2) of the hottest class of the statistical period, 41-46°C, in 2020, compared to 2010. The results of this study also showed that the highest average temperature in all year was recorded for barren lands at 37.3°C. Also, a positive correlation (mean correlation 0.95) was shown between the proximity to barren land cover and the mean LST. However, the sharp upward trend of urban areas in the whole statistical period (91.5% with 33.6 km2) as the second class with the highest average LST after the barren lands with an average of 34.1 °C versus a downward trend of 79.4% (21.3 km2) of barren lands has increased the average LST over a statistical period of 30 years. It is because the decrease of 68.5% (12.2 km2) of vegetation areas as an LC class with the lowest average LST (32.2°C) in the same period, neutralized the effect of decreasing barren lands and intensified the trend of increasing the LST. Meanwhile, a negative correlation (mean correlation -0.97) was established between the ratio of proximity to vegetation and the average LST. The results of forecasting land cover changes in 2030 in the city of Yazd indicate that in a process similar to previous periods, the class of urban areas will increase. This growth will not be significant compared to 2020, with 1.6% (1.1 km2). However, a significant decrease in green areas (vegetation) by -19.6% (1.1 km2) in the same period, along with a slight decrease in barren lands -1.8% (0.1 km2) will cause the earth’s surface to become warmer, and the area of LST classes will be increased by the year. Accordingly, the main area of the LST class in 2030 for the city of Yazd, as in 2020, is forecasted 36-40°C with 58.2 km2 (-7.6% growth compared to 2020). But the dramatic growth of the hottest class of LST over the statistical period (41-46°C) with 166.3% (14.3 km2) growth as the second major class of LST in this year (2030), as well as the negative and dramatic growth of the relatively cooler class 31-35°C with -97.9 % (9.5 km2) in this year indicates the warmer ground surface temperature in 2030.

    Conclusion

    The results of this study indicate that in 30 years in Yazd city, the decrease in vegetation in the first place, along with the increase in urban areas in the second place, has caused an increase in LST. Thus, the vegetation class reduces the LST due to its cooling effect considering its water content. In this study, it was shown that by taking all factors into account, the reduction of barren lands will lead to a decrease in LST, and also increasing urban areas with a lower impact factor than barren lands will increase the LST. However, the decrease in the area of green lands (vegetation) in recent years, along with the sharp increase in the area of urban areas has caused an increase in LST. Increasing the proximity to vegetation by creating green areas by increasing the ratio of vegetation in the vicinity of different LC and also reducing the area of barren lands, can be a good solution to deal with the impact of urbanization in recent years on ground surface temperature.

    Keywords: Land cover proximity, Land use classification, Prediction of land use, Artificial Neural Network, Land surface temperature, Yazd city
  • سارا عطارچی*، مهسا قیساری، سعید حمزه، سید کاظم علوی پناه
    تالاب انزلی در ایران به عنوان یکی از تالاب‏ های ارزشمند ثبت شده در کنوانسیون رامسر در معرض تهدید عوامل محیطی و انسانی است. در دو دهه اخیر در بین انواع تصاویر ماهواره‏ای، تصاویر سنجنده ‏های راداری، نقش مهمی در پایش تالاب‏ ها داشته‏ اند، زیرا این سنجنده ‏ها در تمام شرایط آب ‏وهوایی فعالیت می ‏کنند و به زبری و رطوبت سطح حساس هستند. با این‏ حال، مشکلاتی نظیر تشابه ضرایب بازپخش بین کلاس ‏های مختلف و پردازش ‏های نسبتا دشوار در مقایسه با سنجنده‏ های نوری کاربرد آن‏ها را محدود می‏ کند. در مطالعه پیش رو قابلیت تصاویر راداری در طبقه بندی تالاب انزلی و سه کاربری اصلی اطراف تالاب (زمین‏ های کشاورزی، نیزار و مناطق ساخته شده) ارزیابی شد. به این منظور، دو تصویر راداری آلوس پالسار 2 و سنتینل 1 در سال 2018 انتخاب شد. پارامترهای بافت از هر دو تصویر استخراج شد. باندهای دو تصویر رادار و لایه ‏های بافت استخراج شده به روش تلفیق در سطح ویژگی ادغام شده و سپس، با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی طبقه بندی شدند. صحت کلی روش تلفیق در سطح ویژگی معادل با 75 درصد و ضریب کاپا برابر با 62 درصد است. نتایج ارزیابی مربوط به صحت تولید کننده و کاربر به ترتیب برابر با 100 و 83 درصد است. صحت زیاد نتایج به دست‏ آمده نشان دهنده قابلیت مناسب تصاویر رادار در طبقه بندی و تشخیص بدنه ‏آبی تالاب است، در صورتی‏ که در تفکیک اراضی کشاورزی، نیزار و مناطق ساخته شده خطای بیشتری مشاهده شده است. همچنین، روش تلفیق در سطح ویژگی، شیوه موثری برای استفاده هم زمان از ویژگی‏ های متمایز تصاویر مختلف در طبقه ‏بندی کاربری اراضی تالابی است.
    کلید واژگان: تالاب انزلی, تصاویر رادار, تلفیق در سطح ویژگی, سنجش از دور, طبقه بندی
    Sara Atarchi *, Mahsa Gheysari, Saeid Hamzeh, Seyed Kazem Alavi Panah
    Anzali Wetland in Iran as one of the most valuable wetlands registered in the Ramsar Convention is being destroyed by environmental factors and human activities. In the last two decades, among various satellite images, radar images have played a special role in wetland monitoring. Radar is an all-weather sensor and it is sensitive to surface roughness and moisture, they serve as a valuable source for quick and accurate monitoring of wetlands. However, similarities in backscattering coefficients of different wetland classes and relatively difficult processing – in comparison to optical images- are the most important factors that limit their application. In this study, the capabilities of SAR images in the classification of Anzali wetland and the three main land use classes around the wetland (i.e. agricultural lands, reeds, and built-up areas) were evaluated. Two radar images; Advanced Land Observing Satellite/Phased Array L-band Synthetic Aperture Radar (ALOS/PALSAR) and Sentinel 1 captured in 2018 were used. The texture parameters of the two images have been extracted. The images and their extracted texture layers have been fused by the feature-level method and further classified by the random forest method. The overall accuracy of feature-level fusion is equal to 75% and the kappa coefficient is equal to 0.62. The evaluation results related to producer and user accuracy are 100% and 83.33%, respectively, show the high capability of radar images in the classification and detection of wetlands. However, some errors have been observed in the separation of agricultural lands, reeds, and built-up areas.
    Keywords: Anzali wetland, radar images, feature level fusion, remote sensing, Classification
  • سید کاظم علوی پناه*
    سرو ابرکوه مسن ترین سرو ایران در 140 کیلومتری غرب یزد آرمیده در کنار قنات قدیمی (شاهکار ایرانیان) و از رقم های سرو زربین با نام علمی Cupressus sempervirens L. var. horizontalis دارای سنی بیش از 4000 سال است. درواقع از 573 اصله درخت کهن سال از 36 گونه مختلف در ایران شهرت ملی و جهانی این سرو در متون تاریخی و ادبی مانند کتاب نزهه القلوب نوشته حمدالله مستوفی (740 هجری قمری) بازتاب داشته است. بی همتایی این سرو که در سال 1382 به عنوان اثر طبیعی ملی ثبت شده را نمی توان صرفا به دلیل سن حدود 4000 ساله و یا ارتفاع 25 متری و قطر تنه حدود 3 متری آن دانست، بلکه این سرو کهن سال که در مرکز ایران قرار دارد، شاهدی بر فراز و نشیب های طبیعی و تاریخی از قبیل جنگ ها و رخدادهای گوناگون می باشد، زیرا زمانی بس طولانی و شرایط طبیعی بسیار دشواری را سپری کرده است. از آن جمله می توان به حافظه تاریخی دوران : هخامنشی، اشکانی، ساسانی، ظهور اسلام و آمدورفت ده ها سلسله اشاره کرد.
    کلید واژگان: سرو, ابرکوه, حافظه تاریخی, فرهنگ
    Seyed Kazem Alavipanah *
    The Cypress of Abarkouh (Persian: ‎ Sarv-e Abarkouh), is a Cypresses sempervirens tree in Abarkouh in Yazd Province of Iran. This ancient tree with a height of 25 meters which is estimated to be over four thousand years, considered as one of the tree in Iran, was recognized as a national natural monument in 2003 and has been a major tourist attraction. This individual tree is located in central parts of Iran next to an old Qanat in the city of Abarkouh. This genetic reserve is unique not only from the aspect of age, botanical forms and beauty, but also from historical and ancient point of view. It has witnessed many events over the history both environmental and social, such as wars, global warming, and climate change. As a matter of fact, there are many more aspects to the study of this tree that reveal its value; namely ecological memory which provides us with valuable information on environmental factors of the past, and geological and evolutionary information. Anthecologists are investigating the hypothesis of having many Mediterranean cypress trees planted by Elamites around 5000 years ago which strongly admits the value of this tree in revealing historical information from the past.
    Keywords: Cypress, Abarkuh, historical memory, Culture
  • Mehdi Gholamnia *, Salman Ahmadi, Reza Khandan, Seyed Kazem Alavipanah, Ali Darvishi Boloorani, Saeid Hamzehe

    The accuracy of retrieved LST from satellites is of great importance. Among different LST validation methods, a cross-calibration procedure is highly cost-effective and applicable. The Indian National Satellite-3D series (INSAT-3D) and Meteosat Second Generation (MSG) are two geostationary satellites that which provide LST products with high temporal resolution. Considering MODIS as the reference (polar orbit that is onboard Aqua and Terra satellites), the comparison of the LST products of these geostationary satellites was evaluated from 4th March to 1st September 2015. For this purpose mean LST ratios were calculated for both MODIS-Imager (from INSAT-D) and MODIS-SEVIRI. Then the behavior of their mean LST ratio was analyzed for the exciting four major land covers and five elevation classes in the study area. The results showed that Imager data underestimated and overestimated the LST in comparison to MODIS data during the day and night time respectively. The SEVIRI LSTs underestimated the LST in both day and night time in comparison with MODIS products. In order to model the discrepancies between MODIS-Imager and MODIS-SEVIRI, for each land cover a multilinear regression model was fitted based on slope, aspect, azimuth, and View Zenith Angle (VZA). The results showed that barren, Shrub, grass, and cereal crops had low RMSEs in model fitting, respectively.

    Keywords: LST, Geostationary Satellite, Land cover, Elevation, remote sensing
  • حسین فکرت، صیاد اصغری سراسکانرود*، سید کاظم علوی پناه
    پیشینه و هدف

    در طول دو دهه اخیر نیاز شدید به اطلاعات دمای سطح زمین جهت مطالعات محیطی و فعالیت های مدیریتی و برنامه ریزی، برآورد دمای سطح زمین را به یکی از موضوعات مهم علمی تبدیل کرده است. از سویی دیگر روش های مختلفی جهت تخمین دمای سطح زمین ارایه شده است که هرکدام نتایج متفاوتی را برای مناطق مختلف در پی داشته است. در این پژوهش الگوریتم هایی که در مطالعات مختلف هرکدام نتایج قابل قبولی داشته، انتخاب و مورد ارزیابی قرارگرفته است. در حوزه مطالعات حرارتی آنچه به عنوان یک نقص اساسی در پایش دمای سطح زمین به شمار می آید، نبود ایستگاه های هواشناسی کافی جهت آگاهی از مقادیر دمایی در نقاط فاقد ایستگاه و محدودیت اطلاعاتی در تهیه داده های دمایی به خصوص برای مناطق وسیع است. منطقه موردمطالعه نیز با این کمبود رو به رو است و این محدودیت، اهمیت موضوع انتخاب شده برای این پژوهش جهت تخمین دمای سطح زمین با استفاده از فناوری سنجش ازدور را بیشتر نمایان می سازد. هدف از این تحقیق، تخمین دمای سطح شهرستان اردبیل و ارزیابی دقت چهار الگوریتم تک کاناله، تک پنجره بهبودیافته، رابطه معکوس تابع پلانک و معادله انتقال تابش، مقایسه دقت دو ماهواره لندست 5 و لندست 8 در برآورد دمای سطح زمین.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش از سه نوع داده استفاده شده است؛ تصاویر ماهواره لندست 5 و 8، داده های دو ایستگاه هواشناسی، و داده های زمینی برداشت شده با دماسنج دیجیتالی. تصاویر مورداستفاده از دو ماهواره لندست 5 و لندست 8 بافاصله زمانی 19 ساله انتخاب شده است. داده های هواشناسی مورداستفاده نیز از دو ایستگاه سینوپتیک موجود در محدوده موردمطالعه اخذ گردید. علاوه بر دمای سطح زمین، داده های رطوبت نسبی، حداقل دما و حداکثر دمای 24 ساعت نیز در دو تاریخ مدنظر اخذ گردید، همچنین دونقطه از منطقه موردمطالعه انتخاب و دمای سطح زمین در موقعیت این دو ایستگاه هم زمان با عبور ماهواره با استفاده از دو دماسنج دیجیتالی ثبت شد. جهت مدل سازی تابش و میزان انتقال اتمسفری از نرم افزار محاسبه گر تحت وب MODTRAN استفاده شده است. توان تشعشعی با دو روش گسیلمندی بر اساس شاخص NDVI و گسیلمندی بر اساس حدآستانه گذاری NDVI و دمای سطح زمین با چهار الگوریتم تک کانال، تک پنجره بهبودیافته، رابطه معکوس تابع پلانک و معادله انتقال تابشی  با استفاده از باند 6 لندست 5 و باند 10 لندست 8 در نرم افزارMATLAB  برای دو سال 2000 و 2019 کدنویسی گردید. درنهایت دقت الگوریتم ها با استفاده از داده های دمای سطح ایستگاه سینوپتیک و نمونه برداری میدانی مورد ارزیابی قرار گرفت.

    نتایج و بحث

     نتایج نشان داد  که برای سه الگوریتم تک کانال، رابطه معکوس تابع پلانک و RTE، روش اول گسیلمندی و برای الگوریتم تک پنجره بهبودیافته روش دوم گسیلمندی از دقت بالاتری برخوردار بوده است. داده های دمای سطح اخذ شده از ایستگاه های هواشناسی در سال 2000 ازلحاظ زمانی 12 دقیقه اختلاف و برای سال 2019 اختلاف 4 دقیقه ای بازمان عبور ماهواره دارد. ایستگاه اول هواشناسی تا حدودی در محدوده شهری واقع شده است. نتایج نشان داد که مهم ترین عامل بیشتر بودن اختلاف ایستگاه اول با LST برآورد شده در مقایسه با ایستگاه دوم همین عامل باشد، چراکه ناهمگونی پیکسل ها و تغییرات زیاد سطوح در محدوده شهری باعث تداخل ارزش پیکسل ها و به دنبال آن احتمال بروز خطا در برآورد دمای سطح در محدوده انسان ساز شهری را بالا  می برد. برای ایستگاه زمینی نیز دونقطه با محیطی همگن و خارج از محدوده شهری با کاربری کشاورزی (یونجه) و کاربری بایر که محصول آن برداشت شده بود، انتخاب و دمای سطح آن ها هم زمان با عبور ماهواره اندازه گیری شد. نتایج خروجی تخمین دمای سطح زمین با دو ایستگاه سینوپتیک و دو ایستگاه زمینی مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. در هر دو تاریخ الگوریتم تک کانال کمترین اختلاف را با ایستگاه های ثبت دما نشان داد.

    نتیجه گیری

    در این پژوهش با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 5 و لندست 8 چهار الگوریتم برآورد دمای سطح زمین شامل روش های تک کانال، تک پنجره بهبودیافته، رابطه معکوس تابع پلانک و ربطه انتقال تابش کدنویسی و نقشه های دمای سطح زمین شهرستان اردبیل برای دو سال 2000 و 2019 در محیط نرم افزار متلب کدنویسی و استخراج گردید. باند 6 ماهواره لندست 5 برای سال 2000 و از باند 10 ماهواره لندست 8 به دلیل مقدار نویز کمتر نسبت به باند 11 و نزدیکی به مقدار 9.66 که بیشترین تابش زمین برای سال 2019 استفاده شد. مقایسه نقشه های دمای سطح حاصل از الگوریتم ها با ایستگاه های سینوپتیک و زمینی نشان داد که در هر دو سال 2000 و 2019 الگوریتم تک کانال دقت بیشتری نسبت به بقیه روش ها داشته است. مقایسه نتایج روش تک کانال، نشان از اختلاف 2.5+ و 2- با ایستگاه های 1 و 2 برای سال 2000 و اختلاف دمای 1.3+، 0.9+، 1- و 0.9- به ترتیب با ایستگاه های 1، 2، 3 و 4 برای سال 2019 را نشان می دهد. استفاده مستقیم از ضرایب انتقال پذیری اتمسفر در فرآیند روش تک کانال، در بالا بودن دقت این روش موثر بوده است. ازنظر دقت بعد از الگوریتم تک کانال، به ترتیب روش تک پنجره بهبودیافته، الگوریتم RTE و درنهایت الگوریتم رابطه معکوس تابع پلانک قرار گرفتند. نتایج مقایسه خروجی هر چهار الگوریتم با داده های ایستگاه های 1، 2، 3 و 4، نشان از دقت بالاتر ایستگاه های زمینی برداشت شده با دماسنج دیجیتالی نسبت به داده های ایستگاه های هواشناسی دارد، ازجمله دلایل آن می توان به قرارگیری ایستگاه های هواشناسی (به خصوص Station_1) در محدوده شهری با توجه به ناهمگن بودن محیط شهری و امکان تداخل پیکسلی و تداخل دمایی کاربری ها اشاره کرد، درحالی که ایستگاه های زمینی از محدوده خارج از شهر و از محیطی با پیکسل های همگن (بایر و کشاورزی) انتخاب گردید. همچنین نتایج هر چهار الگوریتم مستخرج از تصویر لندست 8 در مقایسه با نتایج چهار الگوریتم حاصله از تصویر لندست 5، دقت بیشتری را نشان می دهد و با توجه به بهبود توان تفکیک مکانی سنجنده TIRS نسبت به TM، دقت بیشتر خروجی های سنجنده TIRS قابل پیش بینی بود.

    کلید واژگان: گسیلمندی, دماسنج دیجیتالی, دمای سطح زمین, اردبیل
    Hossein Fekrat, Sayyad Asghari Saraskanrood *, Seyed Kazem Alavipanah
    Background and Objective

    Over the past two decades, the intense need for land surface temperature information for environmental studies and management and planning activities has made estimating the land surface temperature one of the most important scientific topics. On the other hand, different methods have been proposed to estimate the land surface temperature, each of which has resulted in different results for different regions. In this study, the algorithms that have had acceptable results in different studies have been selected and evaluated. In the field of thermal studies, what is considered as a major defect in monitoring the land surface temperature is the lack of sufficient meteorological stations to know the temperature values in places without stations and information limitations in preparing temperature data, especially for large areas. The study area is also facing this shortage, and this limitation further highlights the importance of the topic selected for this study to estimate the surface temperature using remote sensing technology. Verification and validation of results obtained from estimating the land surface temperature are other basic and discussed topics in thermal studies. The purpose of this study is an estimation of temperature in Ardabil city and evaluate the accuracy of the four single-channel algorithms, the improved mono-window, the Planck's inversion function method and the radiative transfer equation (RTE) method, to compare the accuracy of the two Landsat 5 and Landsat 8 satellites in estimating the land surface temperature.

    Materials and Methods

    Three types of data have been used in this study; Landsat 5 and 8 satellite images, data of two meteorological stations and ground data harvested with a digital thermometer. The images used are from the two satellites Landsat 5 and Landsat 8 with a time interval of 19 years. The meteorological data used were obtained from two synoptic stations in the study area. In addition to land surface temperature, relative humidity, minimum temperature and maximum temperature data of 24 hours were also obtained on two dates. Also, two points of the study area were selected and land surface temperature in the position of these two stations simultaneously with the satellite Recorded from two digital thermometers. MODTRAN web version calculator software version 6 has been used to model the radiation and the amount of atmospheric transmission. Emissivity with two methods of LSE methods based on NDVI and LSE NDVI Thresholds Method and land surface temperature with four algorithms: single-channel algorithms, An Improved mono-window, inversion of Planck’s function and radiative transfer equation using band 6 Landsat 5 and band 10 Landsat 8 bands. It was coded in MATLAB software for 2000 and 2019. Finally, the accuracy of the algorithms was evaluated using synoptic station surface temperature data and field sampling.

    Results and Discussion

    The collected data and results are analyzed and while presenting the output maps, the accuracy of the methods with terrestrial and meteorological data as well as the accuracy of Landsat 5 and Landsat 8 satellites in estimating the land surface temperature has been compared and evaluated. The results showed that for the three single-channel algorithms, the inversion of Planck’s function and RTE, the first method of emission and for the An Improved Mono-Window algorithm, the second method of emission had a higher accuracy. Land surface temperature data obtained from meteorological stations in 2000 differ by 12 minutes in terms of time and by 2019 differ by 4 minutes in terms of satellite transit time. The first meteorological station is located somewhat within the city limits and according to the results, it seems that the most important factor is the greater difference between the data of the first station and the estimated LST compared to the second station is the same factor because the heterogeneity of pixels and large changes in levels in urban areas interfere with a pixel value. And subsequently increases the likelihood of errors in estimating surface temperature within the urban anthropogenic range. For the ground station, two points with a homogeneous environment and outside the urban area with agricultural use (alfalfa) and barren use of the harvested product were selected and their surface temperature was measured at the same time as the satellite. The output results of land surface temperature estimation were compared and evaluated with two synoptic stations and two ground stations. In both histories, the single-channel algorithm showed the least difference with the temperature recording stations.

    Conclusion

    In this research, using Landsat 5 and Landsat 8 satellite images, four algorithms for estimating the land surface temperature of the earth, including single-channel algorithms, An Improved mono-window, inversion of Planck’s function and radiative transfer equation and land surface temperature maps of Ardabil city for two 2000 and 2019 were coded and extracted in MATLAB software environment. The band 6 Landsat 5 satellite was used for 2000 and the band 10 Landsat 8 satellite was used for 2019 due to less noise than the 11th band and the proximity of 9.66 (which is the highest radiation in this range). Comparison of land surface temperature maps obtained by the algorithms with synoptic and ground stations showed that in both 2000 and 2019, the single-channel algorithm was more accurate than the other methods. Comparison of the results of the single-channel method with the stations shows a difference of  +2.5 and 2- with stations 1 and 2 for the year 2000 and a temperature difference of  +3.3, +0.9, 1- and -0.9. Shows stations 1, 2, 3 and 4 for 2019, respectively. It seems that the direct use of atmospheric transmittance coefficients in the single-channel method process has been effective in the high accuracy of this method. In terms of accuracy, after the single-channel algorithm, the An Improved Mono-Window method, the RTE algorithm, and finally the Planck function inverse correlation algorithm were placed, respectively. The results of comparing the output of all four algorithms with the data of stations 1, 2, 3 and 4, show that the ground stations harvested with a digital thermometer are more accurate than the data of meteorological stations. One of the reasons for this is the location of meteorological stations (especially, Station_1) in the urban area due to the heterogeneity of the urban environment and the possibility of pixel interference and temperature interference of land uses, while ground stations from the out-of-town area. And was selected from an environment with homogeneous pixels (barren and agricultural). Also, the results of all four algorithms extracted from the Landsat 8 image show more accuracy compared to the results of the four algorithms obtained from the Landsat 5 image, and due to the improved spatial resolution of the TIRS sensor compared to the TM, the TIRS sensor output is more accurate, It was predictable.

    Keywords: Emissivity, Digital thermometer, Land surface temperature (LST), Ardabil
  • سولماز فتح العلومی*، علیرضا واعظی، سید کاظم علوی پناه، اردوان قربانی
    مدل سازی و تهیه اطلاعات دقیق از توزیع مکانی خصوصیات خاک، یک عامل کلیدی در بسیاری از کاربردهای محیطی و کشاورزی است. از این رو، هدف از مطالعه حاضر، مدل سازی و تهیه نقشه رقومی کربن آلی خاک با استفاده از شاخص های سنجش از دور در حوضه آبخیز بالخلی چای بود. ابتدا خصوصیات توپوگرافی و طیفی موثر بر مقدار کربن آلی خاک بر اساس شاخص های مکانی و طیفی مختلف از مدل رقومی ارتفاع و تصویر ماهواره ای لندست 8 استخراج شد. سپس بر مبنای مدل جنگل تصادفی، عملکرد مدل سازی رقومی خاک در مدل سازی کربن آلی خاک در حالت های استفاده از 1) متغیرهای زمینی، 2) شاخص های طیفی و 3) ترکیب متغیرهای زمینی و شاخص های طیفی، ارزیابی و مقایسه شد. برای این منظور، مقدار ضریب همبستگی (R2) بین مقادیر برآوردی و اندازه گیری شده کربن آلی خاک و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) در حالت های مختلف محاسبه شد. نتایج نشان داد که مقدار کربن آلی در منطقه از 32/0 تا 98/6 درصد متغیر و میانگین آن در منطقه 04/3درصد بود. تغییرات کربن در منطقه عمدتا وابسته به تغییرات شاخص های طیفی بود. در بین خصوصیات توپوگرافی، ارتفاع و در بین شاخص های طیفی، ضریب گسیلندگی (Emissivity)، مهم ترین خصوصیت در مدل سازی کربن آلی خاک بودند. مقدار R2 در سه مدل مذکور به ترتیب 51/0 62/0 و 75/0 و مقدار RMSE به ترتیب 88/0، 67/0 و 57/0 بود که نشان دهنده کارایی بهتر مدل سوم است. استفاده از ترکیب متغیرهای زمینی و طیفی سبب افزایش قابل توجه دقت مدل سازی کربن آلی خاک می شود.
    کلید واژگان: سنجش از دور, کربن آلی خاک, متغیر محیطی, مدل جنگل تصادفی, مدل رقومی ارتفاع
    Solmaz Fathololoumi *, Alireza Vaezi, Seyed Kazem Alavipanah, Ardavan Ghorbani
    Modeling and providing accurate information on the spatial distribution of soil properties is a key factor in many environmental and agricultural applications. Therefore, the purpose of the present study was to model and prepare a digital map of soil organic carbon using remote sensing indices in the Balikhli Chay watershed. At first, topographic and spectral characteristics affecting soil organic carbon content were extracted from digital elevation model and Landsat 8 satellite image. Then the performance of soil organic carbon modeling for different states was evaluated and compared based on random forest models. The states including 1) terrain covariates, 2) spectral indices, and 3) combination of terrain and spectral covariates, were evaluated and compared together. To this end, the correlation coefficient (R2) between the estimated and measured soil organic carbon and root mean square error (RMSE) were calculated for the different states. The results showed that the amount of organic carbon in the study area varied from 0.32 to 6.98 and the mean value was 3.04%. Carbon changes in the study area mostly dependent on changes in spectral indices. Elevation and Emissivity were respectively the most important terrain and spectral covariates in soil organic carbon modeling. The R2 values in the three models were 0.61, 0.62 and 0.75 and the RMSE values were 0.88, 0.67 and 0.57, respectively, which indicates the better performance of the third model. The use of a combination of terrestrial and spectral variables significantly increases the accuracy of soil organic carbon modeling.
    Keywords: Digital soil map, Environmental Covariates, Random forest model, remote sensing, Soil Organic Carbon
  • سولماز فتح العلومی، علیرضا واعظی*، سید کاظم علوی پناه، اردوان قربانی

    استفاده از داده‏های ماهواره‏ای برای برآورد سریع رطوبت خاک و تعیین عوامل محیطی موثر بر آن، در سال‏های اخیر توسعه یافته است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر خصوصیات بیوفیزیکی و توپوگرافی سطح بر توزیع مکانی رطوبت خاک در تابستان بود. به این منظور، رطوبت خاک در 148 نقطه در حوضه آبخیز بالخلی‏چای در استان اردبیل اندازه‏گیری شد و از روش مثلثی مبتنی بر سنجش از دور بر مبنای مدل رقومی ارتفاع ASTER، نقشه پوشش زمین و داده‏های اقلیمی برای مدل‏سازی رطوبت خاک استفاده شد. خصوصیات بیوفیزیکی سطح از جمله نمناکی، سبزینگی، روشنایی، و دمای سطح زمین و متغیرهای توپوگرافی (زاویه محلی فرود خورشید، ارتفاع، درجه و جهت شیب) محاسبه شدند. خطای مدل در ماه‏های مختلف با استفاده از آماره‏های خطا تعیین شد. بر اساس نتایج، مقدار میانگین رطوبت خاک در منطقه در ماه های تیر، مرداد و شهریور به‏ترتیب 67/4، 22/6 و 66/4 درصد حجمی بود. ضریب تبیین (R2) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) بین رطوبت خاک برآوردی و اندازه‏گیری شده در شهریورماه کمترین مقدار (به‏ترتیب 78/0 و 44/1) را داشت. قوی‏ترین رابطه خطی بین رطوبت خاک و متغیرهای بیوفیزیکی (توپوگرافی) در تیرماه (به‏ترتیب با R2و RMSE برابر با 53/0 و 29/0) بود. با افزایش دمای سطح و روشنایی، رطوبت خاک کاهش یافت. با این حال، افزایش مقدار سبزینگی، نمناکی، ارتفاع و زاویه محلی فرود خورشید سبب افزایش مقدار رطوبت خاک شد. نتایج پژوهش حاضر نشان داد از مدل مثلثی می‏توان برای بررسی توزیع مکانی رطوبت خاک با استفاده از خصوصیات بیوفیزیکی و توپوگرافی سطح بهره گرفت. استفاده از نتایج پژوهش حاضر می‏تواند در بهبود دقت مدل‏سازی رطوبت برای استفاده در کاربردهای مختلف از جمله مدیریت آبیاری، پیش‏بینی رواناب و کشاورزی دقیق بسیار مفید باشد.

    کلید واژگان: خصوصیات بیوفیزیکی, دمای سطح زمین, زاویه محلی فرود خورشید, لندست 8, ویژگی‏های توپوگرافی
    Solmaz Fathololoumi, Ali Reza Vaezi *, Seyed Kazem Alavipanah, Ardavan Ghorbani

    The use of satellite data for rapid estimation of soil moisture (SM) and determination of environmental factors affecting it has been developed in recent years. The aim of this study was to investigate the effect of biophysical and topographic characteristics on spatial distribution of SM. For this purpose, SM was measured at 148 points in Balikhli-Chay watershed in Ardabil province and triangular method based on ASTER digital elevation model, land cover map and climatic data was applied for SM modeling. Surface biophysical properties including wetness, greenness, brightness, and land surface temperature and topographic variables (solar local incidence angle, elevation, slope, and aspect) were calculated. Model error in different months was determined using error statistics. According to the results, the average SM content in the region in July, August and September were 4.67, 6.22 and 4.66%, respectively. The lowest coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) of estimated and measured SM were related to September (0.78 and 1.44, respectively). The strongest linear relationship between SM and biophysical variables (topography) was related to July (with R2 and RMSE equal to 0.53 and 0.29, respectively). SM decreased with increasing land surface temperature and brightness, however increasing greenness, wetness, elevation and solar local incidence angle increased SM content. This study showed that the triangular model can be used to investigate the spatial distribution of SM using biophysical and surface topographic properties.

    Keywords: Biophysical characteristics, Landsat 8, Land surface temperature, Solar local Incidence angle, Topographic properties
  • سید کاظم علوی پناه *، جعفر جعفرزاده

    دانشمندان و متخصصان زیادی کوشیده‌اند تا به کمک علم و فناوری شرایط بهتری برای آسایش و آرامش انسان‌ها فراهم سازند. عده دیگر هم در این راستا، چشم‌های خود را بر روی واقعیات جهان بسته و سعی کرده‌اند که راه انسان‌ها را بسوی پیشرفت ببندند. وقتی انتخاب بر سر دو راهی باشد، سرنوشت معنای خود را از دست می‌‌دهد. از میان دو راهی‌های پیش‌رو مانند هستی و نیستی، عقل و عشق، ماده و معنا، مسجد و میخانه، رنگ و بی‌رنگی، دارو و دارونما، درون و برون و خلاصه خیلی دور و خیلی نزدیک می‌پردازیم. از آنجایی‌که بسیاری از گذشتگان اعم از حکیمان، شاعران، فیلسوفان نمونه‌هایی هستند که طعم لذت‌های درونی و عشق آنها را سیراب می‌کرده است، در اینجا ما نیز از سروده‌ها و گفته‌های آنان برای اثبات ادعای خود استفاده کرده‌ایم. برخی عملکرد‌های طبیعت و موجودات زنده‌ای که در دامن طبیعت تکامل یافته‌اند، به‌عنوان الگویی در این بحث مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار عملکرد بسیاری از موجودات نه فقط موجودات زنده، بلکه موجوداتی غیرزنده مانند ویروس‌ها از جمله ویروس کرونا در مقابله با موجودات زنده می‌تواند مبنایی برای ارایه الگو‌هایی جدید و تعریف الگوریتم‌های علمی ‌و فناورانه آینده باشد. توجه به موضوع زیست‌الگو، راه‌های درخشانی به ما نشان داده می‌دهدکه قبلا تصور نمی‌کردیم.

    کلید واژگان: دو راهی, تصمیم سازی, شعر, محیط زیست, فناوری, الگوریتم, زیست الگو
    Seyed Kazem Alavipanah*, Jafar Jafarzadeh

    Many scientists and experts have tried to provide better conditions for human comfort with the help of science and technology.From the following two paths, such as existence and non-existence, wisdom and love, matter and meaning, color and colorlessness, medicine and placebo, and in short, we are too far and too close. Since many of the ancients, including sages, poets, and philosophers, are examples that have watered down their inner pleasures and love, here we have also used their poems and sayings to prove our claim. Some of the functions of nature and living things that have evolved in the realm of nature have been examined as a model in this discussion. To do so, the functioning of many organisms, not just living organisms but also non-living organisms such as viruses, including the coronavirus, can be the basis for new patterns and definitions of future scientific and technological algorithms. Paying attention to the subject of the biomimetic shows us brilliant ways that we did not imagine before.

    Keywords: Dilemma, Decision Making, Poetry, Environment, Technology, Algorithm, Biomimetic
  • محمد محرابی، سعید حمزه*، سید کاظم علوی پناه، مجید کیاورز، روح الله ضیایی
    رطوبت خاک یکی از پارامترهای کلیدی در مطالعات منابع آب و آبخیزداری می باشد. اندازه گیری میدانی این پارامتر در مقیاس کلان کاری بسیار مشکل، زمان بر و پرهزینه است. از این رو، در سال های اخیر روش های نوین متعددی مبتنی بر داده های ماهواره ای برای برآورد و مدل سازی رطوبت خاک توسعه داده شده اند. در میان روش های ارائه شده مدل های مبتنی بر بیلان انرژی سطح با توجه به ماهیت فیزیکی که دارند، از اهمیت ویژه و میزان دقت بالاتری برخوردارند. اما با توجه به پیچیدگی خاصی که دارند، کمتر مورد استفاده واقع شده اند. لذا این تحقیق، به منظور برآورد رطوبت خاک با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8 و مدل بیلان انرژی سطح در حاشیه تالاب شادگان واقع در جنوب غربی ایران صورت گرفت. بدین منظور در تاریخ 07/04/1395 و هم زمان با عبور ماهواره لندست 8 اقدام به اندازه گیری رطوبت خاک به صورت حجمی در 39 نقطه از منطقه حاشیه غربی تالاب شادگان شد. پس از انجام پردازش های لازم بر روی تصویر ماهواره ای با استفاده از سامانه بیلان انرژی سطح (SEBS)، کسر تبخیر منطقه محاسبه شد. سپس کسر تبخیر را به عنوان ورودی اصلی در یک مدل ساده تجربی (مدل نسبت اشباع) قرار داده، رطوبت خاک منطقه برآورد شد. نتایج نشان دهنده توانایی بالای مدل مورد نظر با میزان ضریب تعیین 69/0 و مقدار خطای RMSE برابر با  0.03، در برآورد رطوبت خاک منطقه مورد مطالعه است. همچنین، نتایج نشان می دهد که استفاده ترکیبی از داده های سنجش از دور و مدل بیلان انرژی سطح و مدل تجربی رطوبت خاک، می تواند برای مدل سازی رطوبت خاک در سطح وسیع مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: استان خوزستان, تالاب شادگان, کسر تبخیر, لندست 8, SEBS
    Mohammad Mehrabi, Saeid Hamzeh *, Seyed Kazem Alavipanah, Majid Kiavarz, Ruhollah Ziaee
    Soil moisture is one of the key parameters in watershed and water resources studies. Field measurement of this parameter is extremely difficult, time-consuming and costly. Hence, in recent years, numerous satellite-based methods for estimating and modeling soil moisture have been developed and presented. Among proposed methods, surface energy models performed better and have a higher degree of accuracy because of their physical nature. But, due to their particular complexity, they have been used rarely. Therefore, this research was carried out to estimate soil moisture using Landsat 8 Satellite imagery and Surface Energy Balance System (SEBS) near the Shadegan Wetland, located in the south-west of Iran. For this purpose, volumetric soil moisture content was measured at 39 points on 27 June 2016, simultaneous with the overpass of Landsat 8 Satellite over the study area. After necessary image processing, the was calculated using the applying the SEBS on satellite image. Then, the evaporation fraction was used as the main input in an experimental model (saturation ratio model) for estimating the soil moisture. Results showed the good ability of the model for estimating soil moisture with the coefficient of determination of 0.69 and the RMSE error value of 0.03 . It can be concluded that combination of remote sensing data, surface energy balance system and the experimental model of soil moisture can be used for modeling soil moisture in a large scale.
    Keywords: Energy Balance, Evaporation fraction, Khozestan Province, Landsat 8, Shadegan wetland, SEBS
  • Bahram Bahrambeygi, Hessam Moeinzadeh *, Seyed Kazem Alavipanah
    The present article pays to some Alpine-Himalayan ophiolites of Late Cretaceous age from Darepahn area in the southern part of Nain-Baft Ophiolite belt. Whole rock processed data clearly shows that the metaperidotite rocks are silica-poor with low CaO, Al2O3, and TiO2 that reflect the predominance of olivine over calcic pyroxene in the protolithes. The considerable content of Co (85.6–124.6 ppm) and very low contents of Sc (4.3–15.3 ppm) and Sr (0.7-14 ppm) provided more evidence for olivine enrichment in the rock parentages. Calculating numbers of cation per formula unites based on EMPA results for distinguished Serpentine polymorphs (classified structurally via Raman spectroscopy) display that Tschermak substitution of trivalent cations for lizardite is tetrahedrally, and for chrysotile and antigorite, it is octahedrally. These chemical differentiations, lead to identifying chemical field plots in separator diagrams between SiO2, MgO, H2O, and Al2O3. Lizardite polymorphs can consider as primarily metasomatism results thru an iron-rich fluid occurrence. It has a considerable occupation of trivalent cations (especially Fe3+) and simultaneous less than 4 Si atoms in formula structure that reflected tetrahedral Tschermak substitutions. Antigorites have some deformed recrystallized textures along with high Σoct (Total Octahedral Cations) and low H2O content that could be considered as thermal originated polymorph. Chrysotiles have bimodal MgO and FeO contents that return to magnetite formations in groundmass and octahedral Tschermak substitutions on late-stage veins. The results exemplify compositional variations of Darepahn Serpentine polymorphs as a function of textural behaviors, structural position and thermodynamic condition of the formation process.
    Keywords: Darepahn, Alpine-Himalayan Ophiolite, Serpentine polymorphs, Metaperidotites, Raman spectroscopy
  • زهرا خان بابایی، ابراهیم مقیمی*، مهران مقصودی، مجتبی یمانی، سید کاظم علوی پناه
    سیلاب‏ های شدید یکی از فاجعه ‏بارترین حوادث طبیعی به ‏شمار می‏روند. این سیلاب‏ ها می‏ توانند به تغییرات مورفولوژیک قابل‏ توجهی در چشم‏ انداز منطقه منجر شوند. در این مقاله به پاسخ ژئومورفولوژیک رودخانه‏های کوهستانی ایلام به سیلاب‏ شدید سال 1394، با ارائه روابط بین تغییرات مورفولوژیک و عوامل کنترل‏ کننده آن در سرشاخه‏ های رودخانه کنجانچم (بالادست سد ایلام)، ‏پرداخته شده است. یک رویکرد یک‏پارچه از جمله تجزیه و تحلیل تغییرات عرض کانال، برآورد دبی اوج، و شاخص ‏های هیدرولیک در بازه‏ های مورد مطالعه، تعیین درجه رسوب‏ دهی در بازه ‏ها، و بررسی نقش عوامل انسانی در تشدید پاسخ سیلاب در مطالعه این واقعه استفاده شد. روابط بین میزان گسترش کانال و عوامل کنترل‏ کننده در مقیاس بازه با استفاده از مدل‏های رگرسیون چندمتغیره بررسی شد. نتایج بیانگر این بود که در این مدل‏ها نسبت عرض رابطه ‏ای نسبتا قوی با پایداری جانبی، عوارض انسانی، درجه رسوب‏دهی، و توان واحد جریان محاسبه‏ شده براساس عرض کانال قبل از سیلاب دارد و ضرایب تبیین چندمتغیره (2R) در محدوده بین 73/0 تا 8/0 قرار گرفت. نتایج نشان داد که متغیرهای هیدرولیک به‏ تنهایی قابلیت توضیح پاسخ کانال به سیلاب‏ های شدید را نداشته و گنجاندن فاکتورهای دیگری از قبیل پایداری جانبی، درجه رسوب‏ دهی، و عوامل انسانی برای افزایش قابلیت توضیح مدل‏های رگرسیون موردنیاز است.
    کلید واژگان: پایداری جانبی, رگرسیون چندمتغیره, سد ایلام, سیلاب شدید, گسترش کانال
    Zahra Khanbabaei, Ebrahim Moghimi *, Mehran Maghsoudi, Mojtaba Yamani, Seyed Kazem Alavipanah
    Introduction A major issue has been the role of large floods in comparison to more frequent floods with lower magnitude. This work addresses the geomorphic response of Mountain Rivers to extreme floods, exploring the relationships between morphological changes and controlling factors. In October 2015, following the occurrence of extreme and sudden rainfall, a large and devastating flood occurred in Ilam province. The floods caused major changes in the morphology of Ilam's rivers and it was accompanied by a considerable extension. The rate of channel expansion in different sections of the studied rivers varied, which led us to examine the influential and controlling factors that led to the diversity of river behavior.The working hypothesis was that explanation of geomorphic effects requires models that include other variables (e.g: lateral confinement, degree of sediment) besides hydraulic related variables (cross-sectional or unit stream power). The main aim was thus to explore the relationship between channel widening and arrange of controlling factors.Other specific aim addressed were which channel width (i.e: pre- or post-flood width) should be considered to calculate unit stream power in order to have a better explanation of channel response? Since few studies have been done in this field, this research was conducted with the aim of investigating the factors controlling the response of Mountain Rivers to extreme flood events in upstream of Ilam dam. Materials and methods The research was conducted on three tributaries of the Konjancham River (upstream of Ilam dam) whose catchments were affected by an extreme flood on 7th October 2015. An integrated approach was deployed to study this flood, including (i) Analysis of channel width changes by comparing aerial photographs taken before and after the flood, (ii) Estimate of peak discharges in studied reaches, (iii) Determine the degree of sedimentation in studied reaches. Delineation of spatial units was carried out according to the approach proposed by Rinaldi et al. (2013), which is a modification of the approach by Brierley and Fryirs (2005).According to that approach, stream sectors were defined as macro reaches having similar characteristics in terms of lateral confinement, while reaches are homogeneous also in terms of channel morphology (channel pattern, width, slope) and hydrology. We used the reach scale (reach length was commonly from 200 to 1300 m) for an overall assessment of magnitude of channel changes and for a preliminary investigation of controlling factors. The dominant process observed in the study reaches was channel widening, which was analyzed in detail by comparing aerial photographs taken before and after the flood. To assess changes in channel width, channel banks, and islands, these features were digitized on pre- and post-flood orthophotos. Channel width was calculated dividing channel area by the length of the reach, and changes in channel width were expressed as a width ratio (channel width after/channel width before the flood).The estimation of peak discharges used to calculate cross-sectional stream power and unit stream power. The last part of the methodological section deals with statistical analysis carried out to explain channel response to the flood event, by exploring the relationships between changes in channel width and controlling factors. Results and Discussion The relationships between the degree of channel widening and possible controlling factors were explored using multiple regression analysis. The analysis was carried out for the widening (width ratio) at reach scale.The whole data set includes 38 reaches. Seven controlling variables were considered (confinement index, percentage of reach length with artificial structures, degree of sedimentation, channel slope, cross-sectional stream power, and unit stream power calculated using pre-flood and post-flood channel width), but each regression model incorporated only three to four variables. Each model included only one of the variables expressing potential or flood flow energy (channel slope, cross-sectional stream power, unit stream power). All four multiple regression models turned out to be significant (p< 0.001) and gave high coefficients of multiple determination (R2and adjusted R2 ranged between 0.73 and 0.8 and between 0.69 and 0.77, respectively). The best model was the one including unit stream power calculated based on pre flood channel width and confinement indexas explanatory variables. Conclusion Results confirmed the main hypothesis of this work that hydraulic variables alone are not sufficient to explain channel response to an extreme flood event. The inclusion of other factors, specifically lateral confinement, degree of sedimentation, and percentage of reach length with artificial structures, led to satisfactory models explaining the observed variability in the degree of channel widening. These results suggest that the widening process is essentially controlled by two factors: flood power and valley confinement. Notably, flood duration above a critical threshold was not included in our analysis, but it is a variable that very likely would increase the robustness of regression models in these reaches. The analysis carried out in the three subcatchments of the Konjancham River basin showed that unit stream power calculated based on pre-flood channel width has stronger relations with channel widening in comparison to unit stream power calculated based on post-flood channel width and to cross-sectional stream power. Because peak discharge was used for stream power calculation, we are aware that neither pre-flood nor post-flood channel width is actually appropriate for the estimation of unit stream power, as the most appropriate would be the (unknown) width at the flood-peak time. The fact that using the pre-flood width gives better relations with the degree of channel widening (width ratio) could suggest that most width changes occurred after the flood peak.
    Keywords: lateral confinement, Multivariate regression, Ilam dam, extreme flood, channel expansion
  • سیدکاظم علوی پناه

    در چیستی و چگونگی اندیشه های دانشمندان برجسته دنیا با تخصصهای گوناگون و از مناطق مختلف جغرافیایی فراوان سخن گفته شده است؛ اما چیستی علم بهگونهای است که نتایج پژوهشی و دستاوردهای علمی آنچنان وابسته عوامل درونی و شرایط محیط اجتماعی و سیاسی نیست. چنانچه تراوشات فکری و احساسی حکیمان، عارفان، هنرمندان و شاعران میتواند تابعی از شرایط درونی و بیرونی باشد و آن اندازه ایشان میتوانند در احساس، درک و شناخت درون و برون همگرا شوند که جای طرح پرسشهای بسیاری را فراهم میآورند. در این نوشتار تلاش شده است تا از تفاسیر، تعابیر و واژگان در شعرها ازآن جهت که منظور اصلی شاعر و باطن آنها چه بوده است، سخن به میان آورده و پلی میان معنای ظاهری و آنچه مطلوب و موردنظر شاعر بوده است، زده شود. هم راستا با آن همگرایی میان مفاهیم علمی، ادبی و معنوی با شیوه ای نو موردنظر قرارگرفته است. ارتباط معنوی میان دو شاعر اندیشمند، گوته از آلمان و حافظ از ایران که با دو زبان و فرهنگ متفاوت و بیش از 500 سال اختلاف زمانی زیسته اند، نشان از امکان پیوند فکری، فرهنگی و اجتماعی فراتر از مرزهای قراردادی دارد. گرچه به این دو بسنده نکردیم و سروده هایی از مولانا، عطار و سعدی را شاهد مثال آوردیم تا بنماییم که همه بزرگان در پیاله، عکس رخ یار دیده اند. رخ یار را عشق مشترکی تفسیر کردیم که نه مرز جغرافیایی نه مرز سیاسی و نه پیشینه فرهنگی میشناسد؛ نه پروای زمان دارد و نه پروای مکان. گرچه علم نیز چنین همگرایی و پیوندی را برقرار میکند اما عشق، روح، معنویت و اندیشه آدمیان را به هم نزدیک میسازد و اختلاف ها را کنار زده، همدلی به بار میآورد. ازاینرو همدلی را با گفتگو آن هم با زبان عشق پیشنهاد کردیم شاید با این سازوکار آدمی به آرامشی موعود و رضایتی درونی دست یابد.

    کلید واژگان: حافظ, گوته, همگرایی, درون و برون, تفاوت و شباهت
    Seyed Kazem Alavipanah

    Much has been said about what and how the ideas of prominent scientists in the world come from different specialties and from different geographical areas. But the nature of science is such that research results and scientific achievements are not so dependent on internal factors and social and political environment conditions. Just as the intellectual and emotional outpourings of sages, mystics, artists, and poets can be a function of the inner and outer conditions, so much they can converge in feeling, understanding, and knowing inside and out, providing many questions. In this article we have tried to interpretations, the explanation and vocabulary of the words in the poems since the original order poet and reality of what has been spoken, and the literal meaning of what is desirable poet, a bridge to be struck. Along with that the convergence of scientific, literary and spiritual concepts with new ways has been considered. The spiritual connection between two thoughtful poets, Goethe from Germany and Hafiz from Iran, who have lived in two different languages and cultures for more than 500 years, demonstrates the possibility of intellectual, cultural and social connection beyond contractual boundaries. Although we were not satisfied with the two, we cite examples of Mowlana, Attar, and Sa'di to show that all the elders in the cupola had a photograph of the scene. We interpret the visage of the mistress as a shared love that knows neither the geographical boundary nor the political or cultural boundary; Not afraid of time or place. Although science also creates such convergence and connection, it brings people together in love, spirit, spirituality, and thought, and avoids disagreements and creates empathy. Today, in spite of the achievement of rationalism, not only the problems of mankind have not been resolved, but also an increase. It may be that everyone thinks of himself as common sense, while everyone is the only one who knows everything and everyone has not yet been born! So, we suggested empathy by speaking it with the language of love, perhaps with this human mechanism achieving promised peace and inner satisfaction.In this soil in this soil, in this clean farmExcept for love and affection, we should not sow any other seed (Mowlana)

    Keywords: Hafiz, Goethe, Convergence, Inside, Outside, Difference, Simila
  • محمد کریمی فیروزجایی، نعیم میجانی، مجید کیاورز*، سید کاظم علوی پناه
    بررسی تاثیر گسترش فیزیکی شهر بر تغییرات طبقات دمایی و تاثیر حرارتی اراضی ساخته شده و غیر ساخته شده بر یکدیگر در بسیاری از مسایل محیط زیستی از جمله نگرانی های مربوط به مصرف انرژی، دغدغه برای ایجاد محیط های شهری با کیفیت تر و توسعه ی شهری پایدار کاربرد دارد. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر گسترش فیزیکی شهر بر تغییرات طبقات دمایی و تاثیر حرارتی اراضی ساخته شده و غیرساخته شده بر یکدیگر می باشد. برای این منظور در این پژوهش از تصاویر چند زمانه لندست، محصول بخار آب مودیس و داده های زمینی شهر بابل و حومه آن برای تابستان سال های 1364، 1371، 1379، 1387 و 1394 استفاده شده است. برای طبقه بندی کاربری اراضی و محاسبه دمای سطح به ترتیب الگوریتم های بیشترین شباهت و تک کاناله بکار گرفته شده است. نتایج پژوهش نشان داد که دمای سطح اراضی فضای سبز و زراعی با کاهش فاصله از اراضی ساخته شده افزایش می یابد. اراضی ساخته شده بر روی دمای سطح اراضی اطراف خود تاثیر مستقیم گذاشته و اراضی غیرساخته شده واقع در طبقه دمایی بالاتر به نسبت طبقه دمایی پایین تر در میانگین فاصله نزدیکتر به اراضی ساخته شده قرار می گیرند. نتایج پژوهش نشان دهنده تاثیر حرارتی اراضی ساخته شده و غیر ساخته-شده بر یکدیگر تاثیر می باشد.
    کلید واژگان: تغییرات, اراضی ساخته شده, اراضی غیر ساخته شده, تاثیر حرارتی, اثرات محیط زیستی
    Mohammad Karimi Firozjaei, Naeim Mijani, Majid Kiavarz *, Seyed Kazem Alavipanah
    Introduction
    In the last decades, the earth’s surface has experienced various changes due to some obscure reason being caused by human activities consisting of deforestation and cities expansion. These widespread human changes pose several adverse problems. For instance, an environmental qualitative decrease which culminates in the reduction of living quality is the result of these adverse changes. Warming of the urban environment owing to oblivious effects of unstable urban expansion, replacing of natural land cover with urbanization phenomena, inter alia, pavements, buildings, concrete and other urban constructions, are discerned as the main factors of creating heat island, which cause the vanishing of land surface cooling effects. Moreover, skyscrapers and narrow streets diminish the airflow and give rise to an increase in the environment temperature. The remote sensing images are known as an appropriate information source for preparing heat maps and also benefiting from widespread applications for the precise investigation of climate changes and urban and non-urban land use changes, due to the continuous and extensive coverage, timeliness and the ability to acquire information in the reflective and thermal range of electromagnetic waves. The population of Babol city steadily increase as a result of population growth and villagers’ emigration and bring about excessive and unplanned constructions, alteration in the physical model of the city and finally expansion of the city in various directions. Physical expansion leads to numerous changes in urban land use and suburbs agricultural uses. Consequently, several serious problems occur including adversity in uses, the urban environment disorder as well as the vanishing of suburbs agricultural lands and their land use change into urban uses (residential, industrial and etc.). One of the adverse effects of urban physical expansion, declining of green space and changing of agricultural land use into the urban land use is the rise in the surface temperature. The aim of this study was to investigate the effects of Babol city expansion on changes in temperature classes and the thermal effects of built-up and non-built-up lands on each other during the period of 1985-2015.
    Materials & Methods
    For this purpose, multi-temporal Landsat images were used in this study. For calculating the land surface temperature, ingle channel algorithm were used, and Maximum likelihood algorithm was also applied to classify images. Therefore, land use changes and land surface temperatures (LST) were examined, and thereby the relationship between land-use changes was analyzed with the land surface temperature. Surface temperature changes map for the period of 1985-2015 was prepared and analyzed regarding land use changes map for the study area to investigate the effects of land use changes on surface temperatures changes. By using the mean and standard deviation of normalized thermal images, the area was divided into three thermal classes. The status of each land use in the specified thermal classes and the impact of surface temperature in built-up and non-built-up lands on each other were investigated.
    Results & Discussion
    The results indicate that most land use changes in the studied area belong to the change of agricultural and green space uses into built-up use in suburbs, which are 740.52 and 472.14 hectares, respectively. As it was shown through the findings, 92% rise was observed for the built-up use area. These changes are more significant in the periphery of the city. The use of green space has risen from 1656.55 hectares in 1985 to 2036.52 hectares in 2015, which shows an increase of 23 percent. The trend of growing the use of green space on the periphery of the city is clearly characterized by the conversion of agricultural land to citrus gardens. The growth of the use of green space is less than the growth rate of built-up use. The built-up use has experienced a significant growth trend over the study period, as area of built-up use has risen from 19% in 1985 to 52.52% of the area in the studied area in 2015. The results of the LST mean survey of land use types for the study area show that the built-up lands than the other lands have the highest LST for all years. Water lands have the lowest LST owing to the high water heat capacity. In most of the years, arable land has a lower LST mean than green space land, which is mainly due to the high moisture of the arable land and the greater activity of evapotranspiration. Most changes in surface temperature of the area are related to the distance of 0-800 meters of built-up area. The main reason could be the conversion of the agricultural and green space lands into the built-up lands in the area. The most prevalent temperature class in all years is the medium temperature class which covers the suburb lands. The hot temperature class is more highlighted in the center of the city, streets and ways out of the city. Although the adjacent of the city is covered by medium temperature class, cold temperature class are located far from the built-up urban area. Cold temperature class which follows a decreasing trend, is related to lands which are far away from the city. Also, hot temperature class at which the area increases annually, is adjacent to the city core and exit ways of the town. The highest temperature changes belong to areas which transformed from the other uses into built-up use during the past 30 years. Due to human activities which produce heat, the area which has remained in the form of built-up land use during this time period has had a noticeable temperature rise. Green space and agricultural areas which have not transformed into other land uses benefit from the least temperature changes during this time period. On account of growing of built-up land use, an increase has occurred in the area of hot temperature classes and a decrease in the area of cold temperature categories. Built-up lands have direct effect on their adjacent land surface temperature. The results of the survey with regard to arable lands and green space in different temperature classes indicate that the areas of green space and arable lands, located above the upper temperature, are proportional to areas of the land that are located in lower temperature classes and they are located in the average distance closer to the built-up lands. In other words, the green space and arable lands that are located closer to the built-up lands have higher temperature relative to the green space and arable lands which are far from the built-up lands. Also, green space lands which are located in urban environments have a higher temperature in proportion to the area of the green space lands adjacent the city owing to the high temperature of their surrounding areas. Green space lands in the urban environment, which have no high area, are more affected and classified into hot temperature classes. Built-up lands, which are located in the urban environment and adjacent to the green space, also has a lower average surface temperature than the green space, and sometimes located in the middle temperature class. This refers to the effect of moderating surface temperatures in built-up lands by green space lands.
    Conclusions
    As a result, non-built-up lands with higher temperature classes are in a lower average distance from built-up lands compared to those with lower temperature classes. Built-up lands in the adjacent agricultural and green space lands have lower surface temperature compared to other built-up lands. As a result, these lands are considered to be medium temperature class. The results of this study showed the importance of planning and management for preserving agricultural and green space lands and preventing them from being transformed into built-up lands which increases the surface temperature and negative environmental impacts.
    Keywords: Changes, built-up lands, non-built-up lands, thermal effects, environmental effects
نمایش عناوین بیشتر...
سامانه نویسندگان
  • دکتر سید کاظم علوی پناه
    دکتر سید کاظم علوی پناه
    استاد تمام گروه سنجش از دور و GIS، دانشگاه تهران، تهران، ایران
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال