استفاده از الگوریتم شبکه عصبی به منظور تهیه نقشه شوری سطح آب از تصاویر ماهواره ای MODIS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد هیدروگرافی دانشگاه تهران

2 استادیار گرایش سنجش از دور گروه مهندسی نقشه برداری دانشگاه تهران

3 دانشیارگروه فیزیک فضا مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

چکیده

شوری آب، یکی از عوامل مهم محیطی دریا محسوب میشود و نقش بسزایی در بررسی و پیشبینی جریانهای سطحی اقیانوسی، تحلیل مکانیابی تجمیع ماهیها، تعیین چگالی و بررسی تغییرات آن دارد. این پارامتر به شدت با تغییرزمان و مکان، در تغییر بوده و شناخت مناسب از آن مستلزم اندازهگیریهایی به فواصل زمانی کوتاه (ماهانه) در تعداد نقاط متعدد از منطقهی مورد مطالعه است. در روشهای سنتی، بررسی و ارزیابی یک یاچندفاکتور خاص موردنظر از کیفیت آب اغلب پرهزینه و زمانبراست و همچنین نمیتواند معرف خوبی برای تمام مساحت یک منطقه وسیع باشد. اما در سالهای اخیر فناوری ماهوارهای و علم سنجش از دور  به عنوان یک ابزار مناسب برای ارزیابی برخی پارامترهای کیفیت آب مطرح شده است زیرا با توجه به رقومی بودن این دادهها، در دسترس بودن وسیع آنها،اندازهگیری منظم، تکراری بودن آنها در پریودهای زمانی کوتاه، هزینه و زمان کمتر میتوان طیف وسیعی از پروژهها را به نتیجه رساند. هدف از انجام این مطالعه، تهیه نقشه شوری سطحی آب منطقه خلیج فارس در ایران و خلیج سنت لورنس در کانادا با استفاده از تصاویر ماهوارهایMODIS میباشد، که در این راستا نرم افزاری برای نخستین بار در ایران تولید شده است که میتوان با پردازشهای لازم بر روی تصاویر ماهوارهایMODIS ودادههای میدانیCTD، نقشه دما، شوری و چگالی سطحی آب را  با سه مدل متفاوت با دقت مناسب تهیه نمود.قابلیت و انعطاف بالای شبکه عصبی مصنوعی در تقریب توابع غیرخطی و خطی پیوسته در فضای ترکیبی باعث شد که در این مطالعه، یک روش جدید بر مبنای استفاده از این شبکه ارائه شود که در آن نقشه شوری توسط یک شبکه پرسپترون چندلایه تعیین میشود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mapping Sea Surface Salinity from MODIS Satellite Imagery

نویسندگان [English]

  • Monir Darestani Farahani 1
  • Mahdi Akhondzadeh Hanzaei 2
  • Farhang Ahmadi Qivi 3
1 Msc student of hydrography, University of Tehran
2 Assistant Professor of remote sesing, University of Tehran
3 Associate professor, Institute of geophysic, University of Tehran
چکیده [English]

Abstract
Water salinity is one of the important environmental factors of the sea and plays a significant role in the study and prediction of the oceanic surface currents, location analysis of the fish aggregation, density determination and studying its changes, and also in ecological properties. This parameter changes greatly with time and location, and proper recognition of it requires measurements at short time intervals (monthly) of multiple points in the study area.
In traditional ways, the assessment and evaluation of one or several specific factors of water quality is often costly and time-consuming, and cannot be a good indication for the entire area of a vast region. But in recent years, satellite and remote sensing technology have been considered as an appropriate tool for evaluating some water quality parameters because, given the digitality of these data, their wide availability, regular measurements, their repetition in short periods of time, Less cost and time, a wide range of projects can be achieved. The purpose of this study is mapping sea surface salinity of the Persian Gulf in Iran and the Gulf of St. Lawrence in Canada using MODIS satellite imagery. In this regard, a software has been produced in Iran for the first time that can prepare salinity, temperature and density maps of the sea surface in three different models with proper accuracy by entering the MODIS satellite imagery and CTD field data. High capability and flexibility of the Artificial Neural Network in approximation of nonlinear and linear continuous functions in hybrid space, led this study to provide a new method based on using this network in which salinity map is determined by a multilayer perceptron network.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Salinity
  • Remote Sensing
  • MODIS
  • CTD
  • Artificial neural network

1- آخوندزاده و سراجیان؛ مهدی و محمدرضا (1384)؛ «تهیه نقشه حرارتی سطح زمین با استفاده از سنجنده MODIS، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی دانشگاه تهران.

2- جوکار، کاظم (1383)، «بررسی روند تغییرات برخی پارامترهای فیزیکی و چگونگی ارتباط آنها در حوزه شمالی خلیج‌فارس (منطقه بوشهر)»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد ‌رشته فیزیک دریا،دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال.

3- خوشخو و احمدی گیوی؛ مریم و فرهنگ (1392)، «مطالعه الگوی دما وشوری در غرب جزیره قشم بر اساس داده‌های مشاهداتی»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم وتحقیقات.

4- علوی‌پناه، متین‌فر، ‌سرمدیان؛ سیدکاظم، حمیدرضا و فریدون (1382)، «ارزیابی کاربری داده‌های ماهواره‌ای از نظر صرفه‌جویی وقت»، دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران ، انتشارات دانشگاه تهران.

5- کرمی پورشمس آبادی، افسانه (1384)، «تحلیل پارامترهای فیزیکی در طی گشت قدس در سال 2001 در خلیج فارس»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال.

6- کمیجانی، فرشته (1387)، «مطالعه روندتغییرات فصلی پارامترهای فیزیکی دما،شوری وچگالی درخلیج چابهار»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس.

7- Ahn,Y.H.,Shanmugam, P.,Moon, J.E.,Ryu,J.H.(2008),“ Satellite remote sensing of a low salinity water plume in the East China Sea”. Ann.Geophys.26,2019–2035 .

8- Maes,C., Behringer,D.(2004),” Using satellite derived sea level and temperature profiles for determining the salinity variability: a new approach”. Journal Geophysical Research 105 (C4),8537–8547.

9- Marghany M, Mazlan H, CracknellAP(2010a), “Modeling Sea Surface Salinity from MODIS Satellite Data. Lecture notes in Computer Science, 2010, Vole (6016),Computational Science and Its Applications – ICCSA 2010, 545-556.

10- Salah TD, Shattri M, Rodzi AM, Pirasteh S (2010a). “ In situ measurement and MODIS satellite data for sea surface salinity mointoring”.Int.Geoinf.Res. Develop.J.,1(1): 45 -58.

11- Zhangqing Li and Nick Emerson(2007),” Modeling of suspended solids and sea surface salinity in Hong Kong using Aqua, MODIS satellite images ”,Korean J. RemoteSensing 23(3) ,161-169.