شماره ركورد
25782
شماره راهنما
MAP2 135
عنوان
پايش تغييرات محدودهي منابع دائمي برف ايران با كمك افزايش قدرت تفكيك تصاوير سنجندهي MSS لندست با روشهاي يادگيري ماشين(در بازهي 2023-1975)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي نقشه برداري- سنجش از دور
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1404/11/27
صفحه شمار
128 ص.
استاد راهنما
سيدباقر فاطمي نصرآبادي
استاد مشاور
حامد يزديان
كليدواژه فارسي
پوشش برف دائمي , يادگيري عميق , MSS لندست , آناليز سري زماني , طبقهبندي جنگل تصادفي
چكيده فارسي
منابع برف دائمي و بلندمدتِ كوهستانهاي ايران نقش كليدي در تغذيهي آبخوانها و پايداري اكوسيستمهاي وابسته به آب دارند. با اين حال، پايش بلندمدت اين منابع در مقياس ملي بهعلت پراكندگي دادههاي زميني، ناهمگني سنجندهها و تفكيك مكاني پايين دادههاي ماهوارهاي قديمي با چالش جدي مواجه است. هدف اين پژوهش، توليد يك سريزماني همگن و قابل اتكا از تغييرات محدوده و مساحت منابع برف پايدار ايران در بازهي 1975–2025 با اتكا به آرشيو تصاوير ماموريت ماهواره¬هاي لندست و بهرهگيري از روشهاي يادگيري ماشين است. به اين منظور، ابتدا تصاوير MSS 60 متري (1975 تا 1985) با استفاده از Super-Resolution مبتني بر يادگيري عميق به تفكيك 30 متر ارتقاء داده شدند تا امكان استخراج يكنواخت برف در نيمقرن اخير فراهم شود. سپس با تمركز بر تصاوير فصل گرم (جولاي تا اوت يا به تاريخ شمسي اواسط تير تا اواسط مرداد ماه)، بهعنوان نمايندهي برفهاي پايدار، نقشههاي سالانهي برف، ابر و ساير از طريق طبقهبندي نظارتشده توليد و مساحت برف در هر سال محاسبه گرديد.
براي مرحلهي Super-Resolution، سه معماري SRGAN، ESRGAN و SwinIR ارزيابي شد كه بر اساس معيارهاي كمي و كيفي، مدل SwinIR بهترين كيفيت بازسازي را نشان داد ( PSNR=22.29 dBو SSIM=0.639) همچنين ارزيابي صحت طبقهبندي در سالهاي نمونهي دوره MSS نشان داد بهكارگيري Super-Resolution علاوه بر بهبود كيفيت مكاني و كاهش پيكسلهاي برفِ جاافتاده، ميانگين دقت كلي را از 0.79 به 0.85 ارتقاء داده است. تحليل سري زماني مساحت برف در كل دوره (44 سال تصاوير موجود) بيانگر دامنه تغييرات 9 تا 506 كيلومترمربع با ميانگين 165كيلومترمربع و وجود يك روند كاهشي بلندمدت همراه با نوسانات بينسالي چشمگير است. بهگونهاي كه ميانگين مساحت برف در دورههاي قديميتر (MSS و TM حدود 214 تا 233 كيلومترمربع) و در دورههاي اخير (ETM+ و OLI حدود 102 تا 113 كيلومترمربع) بهدست آمد كه نشاندهندهي كاهش محسوس منابع برف پايدار در دهههاي اخير است. در مجموع، چارچوب پيشنهادي با كاهش ناهمخواني دادههاي تاريخي و توليد محصول 30 متري همگن، امكان تحليلهاي اقليمي و هيدرولوژيكي و پشتيباني از برنامهريزي منابع آب را در مقياس ملي فراهم ميكند.
كليدواژه لاتين
remote sensing , perennial snow cover , Landsat MSS , super-resolution , SwinIR , random forest , 1975–2025 time series
عنوان لاتين
Monitoring Changes in the Coverage of Permanent Snow Resources in Iran Using Enhanced Landsat MSS Imagery with Machine Learning Methods (1975-2023)
گروه آموزشي
مهندسي نقشه برداري
چكيده لاتين
Perennial and long-lasting mountain snow resources in Iran play a critical role in regulating streamflow regimes, recharging aquifers, and sustaining water-dependent ecosystems. However, long-term, national-scale monitoring of these resources remains challenging due to sparse in-situ observations, cross-sensor heterogeneity, and the coarse spatial resolution of historical Landsat MSS imagery. This research aims to generate a consistent and reliable time series of changes in the extent and area of Iran’s persistent snow resources over 1975–2025 by leveraging the multi-sensor Landsat archive and machine-learning techniques. To this end, Landsat MSS images were first enhanced to 30 m resolution using deep learning–based super-resolution (SR) to enable homogeneous snow extraction over the past five decades. Subsequently, focusing on warm-season imagery (June–August) as a proxy for persistent snow, annual snow/cloud/other maps were produced via supervised classification and annual snow area was quantified.
For the super-resolution stage, three architectures, SRGAN, ESRGAN, and SwinIR were evaluated. Based on quantitative and qualitative assessments, SwinIR achieved the best reconstruction performance (PSNR = 22.29 dB, SSIM = 0.639). Moreover, classification-accuracy assessment for representative MSS-period years indicated that incorporating super-resolution not only improved spatial detail and reduced missed-snow pixels, but also increased the mean Overall Accuracy (OA) from 0.793 to 0.824 and the Kappa coefficient from 0.686 to 0.733. Time-series analysis of snow area across the full period (44 years) revealed strong interannual variability alongside a clear long-term decline, with values ranging from 9.196 to 505.885 km² (mean = 164.94 km²). The average snow area was approximately 214–233 km² during earlier epochs (MSS and TM) and decreased to roughly 102–113 km² in more recent epochs (ETM+ and OLI), indicating a substantial reduction of persistent snow resources in recent decades. Overall, the proposed framework mitigates inconsistencies in historical observations and delivers a harmonized 30 m product, enabling robust national-scale climate–hydrology analyses and supporting water-resources planning.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
158314
نويسنده