كارايي الگوريتم تطبيق الگو بر روي تصوير ماهواره‌اي GeoEye-1 در تشخيص درختان بنه و تعيين الگوي مكاني آنها (بررسي موردي: منطقه حفاظت‌شده تگ احمدشاهي استان خراسان جنوبي)

Efficiency of template matching algorithm on GeoEye-1 image for detecting wild pistachio trees and determining their spatial pattern (Case study: The Tag-Ahmad-Shahi protected area, southern Khorasan Province, Iran)

اين پژوهش با هدف بررسي قابليت الگوريتم تطبيق الگو در تعيين موقعيت مكاني درختان بنه منطقه حفاظت‌شده تگ احمدشاهي استان خراسان جنوبي با تصوير ماهواره­اي GeoEye-1 انجام شد. پس از انجام تصحيح هندسي و ادغام باندهاي طيفي با باند پانكروماتيك براي هر باند و شاخص گياهي NDVI سه الگو ساخته شد. به­ منظور ارزيابي صحت الگوريتم تطبيق الگو يك شبكه 100×100 متري بر روي منطقه پياده و تعداد 60 قطعه‌ نمونه به­ صورت تصادفي انتخاب و موقعيت درختان بنه در اين قطعات با استفاده از DGPS با دقت سانتي­متر به ­عنوان واقعيت زميني برداشت شد. براي تعيين الگوي مكاني درختان از دو تابع پركاربرد D(r) و g(r) استفاده شد. نتايج همبستگي متقابل نشان داد كه الگوهاي ساخته­ شده بر اساس لاية NDVI بالاترين همبستگي را بين نمونه­ ها داشتتند. نتايج اجراي الگوريتم تطبيق الگو بر روي تصوير نشان داد اين الگوريتم با صحت كل 57/95 درصد، قابليت تعيين موقعيت درختان بنه را با دقت مناسبي بر روي تصاوير با قدرت تفكيك مكاني بالا دارا است. نتايج تابع D(r) نشان داد كه درختان بنه حداكثر تا فاصلة 45 متري داراي نزديك­ترين همسايه بودند. همچنين تابع g(r) نشان داد كه درختان بنه تا فاصله 11 متر داراي پراكندگي معني‌دار بودند درحالي‌كه از فاصله 5/11 تا 17 متر الگوي پراكنش كپ ه­اي آنها از نظر آماري معني­دار بود (05/0>p).

This study was carried out to investigate the ability of template matching algorithm in wild pistachio tree position and their spatial pattern determination using GeoEye-1 images in Tage-Ahmadshahi protected area of Southern Khorasan. After geometric correction and fusion of multi-spectral bands with panchromatic band, three templates were generated for each band and NDVI index. For accuracy assessment of template matching a 100 by 100 meter network (1 ha) used and 60 samples selected randomly and the location of wild pistachio as ground truth registered using a precise DGPS device. For spatial pattern analyzing two useful functions D(r) and g(r) were used. The result of cross correlation showed that the generated templates based on NDVI have the highest correlation between samples The result of template algorithm on satellite image showed that this method with 95.57 percent overall accuracy have the ability to determine tree position by suitable precision on high resolution satellite images. The result of D(r) function showed that wild pistachio trees have nearest neighbor maximum to 45 meter distance. Also the result of g(r) function showed that the trees have a significant uniform dispersion up to 11 meter while between 11.5 and 17 meter have a clumped dispersion which were statistically significant (p<0.05).