تشخیص تپه های شنی بیابانی منطقه ریگ جن با بهره گیری از شاخص نرمال شده تفاوت مازاد شن و ماسه (NDESI) در تصاویر سنتینل ۲ و سنجنده OLI ماهواره لندست ۸

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه جغرافیا، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایـران

10.22034/jargs.2023.409048.1052

چکیده

هدف: هدف از این تحقیق شناسایی پهنه تپه‌های شنی و روند تغییرات آن در نواحی بیابانی با استفاده از شاخص‌های طیفی در ماهواره‌های لندست ۸ و سنتینل ۲ می باشد.
روش و داده: در این تحقیق با بهره‌گیری از چهار باند از داده‌های سنتینل ۲، شاخص طیفی جدیدی با نام NDESI برای شناسایی و تشخیص تپه‌های شنی در منطقه ریگ جن ارائه گردیده است. این شاخص، از باند آبی، قرمز یا لبه قرمز پوشش گیاهی و دو باند مادون قرمز موج کوتاه SWIR1 و SWIR2 برای تولید تصویر استفاده کرده است. برای ایجاد آستانه‌های منحصربه‌فرد برای هر تصویر از یک روش محاسبه آستانه استفاده شد.
یافته‌ها: بر این اساس میزان آستانه برای معادله 1 و 2 در ماه مارس و جولای ۲۰۲۳ ماهواره سنتینل ۲ به ترتیب ۰/۲۶۱ و ۰/۲۱۷ به دست آمد. این میزان برای ماهواره لندست ۸ در سال‌های ۲۰۱۳، ۲۰۱۸ و ۲۰۲۳ به ترتیب معادل ۰/۰۶۳، ۰/۰۷۳۵ و ۰/۰۷۱ بوده است. وسعت تپه‌های شنی در این منطقه بر اساس معادله ۱ ماهواره سنتینل ۲ در ماه جولای ۲۰۲۳ معادل ۲۲۶۲ کیلومتر مربع بوده و برای ماهواره لندست ۸ در همین سال به میزان ۲۶۳۸ کیلومتر مربع به دست آمد. در بحث همبستگی پیرسون نیز مشاهده شد که بیشترین همبستگی به میزان ۰/۶۳ بین شاخص NDESI و باند ۷ ماهواره لندست ۸ برقرار بوده و کمترین میزان همبستگی نیز به میزان ۰/۱۴- بین این شاخص و باند ۲ در معادله ۱ ماهواره سنتینل ۲ مشاهده شده است.
نتیجه‌گیری: در نهایت، ارزیابی دقت بر روی تصاویر حاصل از معادلات ۱ و۲، دقت کلی ۸۷/۴ و ۸۳/۷ درصد را نشان داد. این شاخص با داده های لندست ۸ نیز سازگار بوده است.
نوآوری، کاربرد نتایج: از نتایج این تحقیق در بررسی تپه‌های شنی و شناسایی آنها استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Detection of desert sand dunes in the Rig Jen area using the normalized Difference excess sand index (NDESI) in Sentinel 2 images and Landsat 8 OLI sensor

نویسنده [English]

  • mehdi feyzolahpour
Department of Geography, Faculty of Human Science, University of Zanjan, Zanjan, Iran.
چکیده [English]

Aim: The purpose of this research is to identify the area of sand dunes and its changes in desert areas using spectral indicators in Landsat 8 and Sentinel 2 satellites.
Material & Method: In this research, using four bands of Sentinel 2 data, a new spectral index named NDESI has been presented for the identification and recognition of sand dunes in Rig Jen area. This index uses the blue, red or red edge of vegetation and two short wave infrared bands SWIR1 and SWIR2 to produce the image. A threshold calculation method was used to create unique thresholds for each image.
Finding: Based on this, the threshold value for equation 1 and 2 in March and July 2023 of Sentinel 2 satellite was obtained as 0.261 and 0.217, respectively. This amount for Landsat 8 satellite in 2013, 2018 and 2023 was equal to 0.063, 0.0735 and 0.071 respectively. The extent of sand dunes in this area according to equation 1 of Sentinel 2 satellite in July 2023 was equal to 2262 square kilometers and for Landsat 8 satellite in the same year it was 2638 square kilometers. In the discussion of Pearson correlation, it was also observed that the highest correlation of 0.63 between NDESI index and band 7 of Landsat 8 satellite and the lowest correlation of -0.14 between this index and band 2 in equation 1 of Sentinel satellite 2 has been.
Conclusion: Finally, the accuracy evaluation on the images obtained from equations 1 and 2 showed the overall accuracy of 87.4 and 83.7 percent. This index has also been compatible with Landsat 8 data.
Innovation: The results of this research have been used in the investigation of sand dunes and their identification.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sand index
  • NDESI
  • Sentinel 2
  • Landsat 8
  • Rig Gen