مقايسه عملكرد خردـ پيكسلي دو شاخص MNDWI و AWEIshadow در تفكيك رودخانه‌هاي كم عرض و كم عمق

Comparison of sub pixel MNDWI and AWEIshadow indices capability for shallow and narrow river extraction

نگهداري سدهاي مخزني به‌عنوان يكي از منابع تأمين آب شرب و توليد انرژي داراي اهيمت ويژه است. رسوبات حمل شده توسط رودخانه‌ها با ورود به مخازن سد موجب كاهش عمر مفيد آن‌ها مي‌شوند. احداث سازه‌هاي مهندسي در مناطق فرسايش‌پذير رودخانه يكي از مهم‌ترين اقدامات كنترلي جهت تنظيم جريان رسوبات ورودي به سدها است. شناسايي مناطق پرخطر جهت احداث سازه‌هاي مهندسي با بررسي ريخت‌شناسي رودخانه با استفاده از فناوري سنجش از دور ميسر خواهد بود. استخراج مرز رودخانه به طور معمول با كمك شاخص‌هاي آب صورت مي‌پذيرد. در بين انواع محيط‌هاي آبي، بررسي رودخانه‌هاي كم عرض و كم عمق با استفاده از داده‌هاي چند طيفي با قدرت تفكيك مكاني متوسط با چالش‌هاي اساسي روبروست. اختلاط طيفي ساير پديده‌ها با آب از معضلاتي است كه بررسي‌هاي طيفي به‌منظور تفكيك رودخانه را پيچيده مي‌سازد. در اين مطالعه به قابليت خرد پيكسلي كارآمدترين شاخص‌هاي آب شامل MNDWI و AWEIshadow مستخرج از تصاوير سنجنده OLI ماهواره لندست 8، به منظور بررسي تفكيك پيكسل‌هاي مخلوط آب با استفاده از آماره‌هاي مختلف صحت‌سنجي شامل نمودار ROC، صحت كلي، صحت كاربر، صحت توليد كننده و خطاهاي ارتكاب و حذف پرداخته شده است. نتايج حاصل از صحت‌سنجي كارايي شاخص‌ها براي تفكيك پيكسل‌هاي خالص آب نشان دهنده قابليت مناسب هر دو شاخص در تفكيك چنين پيكسل‌هايي است، اما در مورد پيكسل‌هاي مخلوط آب، شاخص MNDWI نسبت به شاخص AWEIshadow صحت بيشتري كسب كرده است. سهم زيادي از خطاي ارتكاب رخ داده براي شاخص MNDWI به بيرون‌زدگي‌هاي سنگي و براي شاخص AWEIshadow به سايه‌هاي توپوگرافي مربوط مي‌شود. در نهايت نتايج نشان داد استفاده از روش‌هاي بارزسازي لبه به عنوان يك روش پردازشي كمكي جهت اصلاح خطاي ارتكاب، دقت مرز استخراجي رودخانه را تا حد زيادي افزايش مي‌دهد.

Preservation of large dams as one of the energy and water suppliers is of utmost importance. Sediments carried by the rivers to the reservoir can reduce the dam's useful lifetime. Construction of engineering structures in the most erodible sections can control entrance sediments flow to the dams. Locating high-risk areas for construction of engineering structures will be possible with river morphology, by means of remote sensing technology and extract river boundary using water index. Monitoring of the narrow and shallow rivers using multispectral and medium spatial resolution data as the oldest archived data is facing to the most challenges among the various water bodies. In this study sub-pixel capability of the most efficient water indices include MNDWI and AWEIshadow extracted OLI sensor Landsat was investigated by accuracy assessments statistics such as ROC curves, user accuracy, producer accuracy and commission and omission errors. The results of accuracy assessments statistics for water pure pixel showed the effectiveness for both indices, but in the case of mixed pixels, MNDWI was earned more accuracy than AWEIshadow. A large portion of commission error occurred for MNDWI was related to Rocky protrusions and for AWEIshadow to topographic shadows. Finally results shown that enhancement methods as suplementary method for commision error correction can be useful to river boundry extraction