شماره ركورد
34058
پديد آورنده
اشكان نجارصحيح
عنوان
طبقهبندي پوشش و كاربري سطح زمين در تصاوير ماهوارهاي با استفاده از الگوريتمهاي يادگيري ماشين
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي فناوري ماهواره_هوافضا
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/28
استاد راهنما
دكتر مهدي نصيري سروي
استاد مشاور
استاد مشاور ندارم.
دانشكده
فناوري هاي نوين
چكيده
اين پژوهش چارچوبي يكپارچه براي توليد نقشههاي كاربري و پوشش اراضي مبتني بر تصاوير چندطيفي ارائه ميدهد و كارايي دو رويكرد يادگيري ماشين، شامل جنگل تصادفي و شبكه عصبي كانولوشني، را در طبقهبندي دادههاي ماهوارهاي Sentinel-L2A و Landsat-8 بهصورت تطبيقي مورد ارزيابي قرار ميدهد. هدف اصلي تحقيق، دستيابي به نقشههايي با دقت، بازتوليدپذيري و قابليت اعتماد بالا براي پشتيباني از تصميمگيري در زمينهي مديريت سرزمين و برنامهريزي شهري است. بهمنظور دستيابي به اين هدف، زنجيرهي پردازش استانداردي شامل تصحيحات راديومتريك و اتمسفري، هممرجعي مكاني، ماسكگذاري ابر و سايه، برش محدودهي مطالعه و نرمالسازي طيفي اجرا شد. براي مدل CNN، دو سناريو تعريف گرديد:
سناريوي پايه بر اساس باندهاي اصلي، سناريوي غنيشده كه علاوه بر باندها، شامل شاخصهاي طيفي و ويژگيهاي بافتي است. در مقابل، مدل RF تنها در سناريوي غنيشده مورد استفاده قرار گرفت. فرآيند آموزش مدلها بهترتيب بر مبناي انتخاب تصادفي درختها و ارزيابي اهميت ويژگيها در RF و يادگيري الگوهاي مكاني–طيفي در پنجرههاي همسايگي در CNN انجام شد. عملكرد مدلها با استفاده از شاخصهايي چون دقت كلي، ضريب كاپا و ميانگين اشتراك ناحيهاي ارزيابي گرديد. همچنين، براي بررسي تفكيكپذيري كلاسهاي كليدي از جمله خاك برهنه، پوشش گياهي و مناطق ساختهشده، از ماتريس درهمريختگي استفاده شد.
نتايج نشان داد كه مدل CNN در بازسازي مرزها و تفكيك الگوهاي ناهمگن شهري برتري دارد، در حاليكه مدل RF به دليل تفسيرپذيري بالا، هزينهي محاسباتي كمتر و قابليت استخراج اهميت ويژگيها، گزينهاي كارآمد براي تحليل سازوكارهاي تفكيك كلاسها محسوب ميشود. منطقهي مطالعه شامل محدودههاي شهري تهران و كرج است. خروجيهاي نهايي پژوهش شامل نقشههاي طبقهبندي، جداول ارزيابي، نمودار اهميت ويژگيها و نقشههاي عدمقطعيت بوده و قابليت استفادهي مستقيم در برنامهريزي كاربري اراضي شهري، حفاظت از فضاهاي سبز و پايش تغييرات زماني را فراهم ميسازد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/24
عنوان به انگليسي
Classification of coverage and Surface usage of land in satellite images by machine learning algorithms application
تاريخ بهره برداري
10/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اشكان نجارصحيح
چكيده به لاتين
This study presents an integrated framework for generating land-use and land-cover (LULC) maps using multispectral satellite imagery, and evaluates the performance of two machine-learning approaches—Random Forest (RF) and Convolutional Neural Networks (CNN)—for adaptive classification of Sentinel-2 L2A and Landsat-8 data. The primary objective is to produce highly accurate, reproducible, and reliable maps to support decision-making in land management and urban planning. To achieve this, a standardized processing chain was implemented, including radiometric and atmospheric correction, geometric co-registration, cloud and shadow masking, study-area clipping, and spectral normalization.
For the CNN model, two scenarios were defined: a baseline scenario using only the original spectral bands, and an enriched scenario incorporating spectral indices and textural features. In contrast, the RF model was applied only under the enriched feature scenario. Model training was carried out based on random tree selection and feature-importance assessment in the RF, and spatial–spectral pattern learning within neighborhood windows in the CNN. Model performance was evaluated using overall accuracy, the Kappa coefficient, and mean Intersection-over-union (mIoU). Furthermore, confusion-matrix analysis was employed to examine the separability of key classes, including bare soil, vegetation, and built-up areas.
The results indicate that the CNN model demonstrates superior capability in reconstructing boundaries and distinguishing heterogeneous urban patterns, whereas the RF model—owing to its high interpretability, lower computational cost, and ability to extract feature importance—serves as an efficient option for understanding class-separation mechanisms. The study area encompasses the urban regions of Tehran and Karaj. The final outputs include classification maps, accuracy-assessment tables, feature-importance diagrams, and uncertainty maps, all of which offer direct applicability for urban land-use planning, green-space conservation, and temporal change monitoring.
كليدواژه هاي فارسي
طبقه بندي تصاوير ماهواره , الگوريتم هاي يادگيري ماشين
كليدواژه هاي لاتين
Satellite images Classification , Machine learning Algorithms
Author
Ashkan Najar Sahih
SuperVisor
Dr. Mahdi Nasiri Sarvi