دالة الغطاء النباتي

صُمّم تحويل "الغطاء المتقوقع (Kauth-Thomas)" لتحليل وتخطيط تغييرات ظاهرة الغطاء النباتي والتطوير العمراني التي تم الكشف عنها بواسطة أنظمة مستشعر القمر الصناعي المتنوعة. وتُعرَف باسم تحويل Tasseled Cap بسبب شكل التوزيع البياني للبيانات.

التحويل المتوفر بواسطة أساس الأنماط التي تم العثور عليها في بيانات Landsat MSS للحقول الزراعية كدالة دورة حياة المحصول. وبشكل أساسي، وفي حين نمو المحصول من بذور إلى نبات مكتمل النمو، توجد زيادة صافية في "دون الحمراء القريبة" وتخفيضًا في الانعكاس الأحمر بناءً على لون التربة.

قامت الأداة المساعدة لهذا التحويل بالتوسُّع من مراقبة المحاصيل لتحليل وتخطيط الغطاء النباتي لدعم مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل زراعة الغابات وإدارة الغطاء النباتي الصناعية وتخطيط وإدارة النظام البيئي وجرد ومراقبة عزل الكربون والائتمان والتطوير الحضري، وغير ذلك الكثير. وقد توسع أيضًا من دعمLandsat MSS ليشمل أنظمة القمر الصناعي المعروفة الأخرى، مثل مستشعرات Landsat TM وLandsat ETM+ وLandsat 8 وIKONOS وQuickBird وWorldView-2 وRapidEye متعددة الأطياف.

توجد ميزات عديدة لاستخدام دالة "الغطاء المتقوقع":

• توفير طريقة تحليلية للكشف عن التغييرات ومقارنتها في الغطاء النباتي والتربة والمعالم المصنوعة على يد الإنسان في فترات زمنية قصيرة وطويلة.
• توفير طريقة تحليلية لمقارنة معالم الغطاء الأرضي ومقارنتها مباشرةً باستخدام صور القمر الصناعي من مستشعرات مختلفة، بما في ذلك Landsat وIKONOS وQuickBird وWorldView-2 وRapidEye
• تخفيض مقدار البيانات من نطاقات عديدة متعددة الأطياف إلى ثلاثة مكونات رئيسية: السطوع والاخضرار والبلل (أو الأصفر الخام لـ Landsat MSS).
• تخفيض التأثيرات الجوية ومكونات الضوضاء في الصور، وهو ما يقوم بتمكين تحليل أكثر دقة.

ملاحظات

مدخلات هذه الدالة هي البيانات النقطية المصدر. لا توجد أي معلمات أخرى لهذه الدالة نظرًا لتقسيم كل المعلومات من خصائص المدخلات والبيانات التعريفية الرئيسية (النطاقات ونوع البيانات واسم المستشعر). لا يتم دعم الصور إلا من مستشعرات Landsat MSS وLandsat TM وLandsat ETM+ وIKONOS وQuickBird وWorldView-2 وRapidEye. يمكن استخدام هذه الدالة في العناصر في مجموعة بيانات موزاييك، عند استخدام أنواع البيانات النقطية المقترنة أو عند استخدام منتجات البيانات النقطية المقترنة.

وقبل تطبيق هذه الدالة، يجب ألا توجد أي دوال ستُغير قيم البكسل في سلسلة الدالة، مثل دالة التمدد أو الانعكاس الظاهر أو دالة دمج الصور. قد تريد إزالة دالة التمدد من سلسلة الدالة، وذلك لإضافتها في أغلب الأوقات بشكل افتراضي. ويتمثل الاستثناء الوحيد في Landsat ETM+، عند استخدام Landsat ETM+، ويجب أن تسبق دالة الانعكاس الظاهر دالة Tasseled Cap.

إذا تمت معالجة البيانات مُسبقًا، لا توفر هذه الدالة النتائج الصحيحة. يُفضل استخدام البيانات الخادم من موفر الصور. وتعد أيضًا بيانات IKONOS ذات 8 بت وQuickBird وWorldView-2 المعالجة مسبقًا غير صحيحة؛ نظرًا لتبديل قيم البكسل.

يظل ناتج هذه الدالة نفس نوع البيانات وعدد النطاقات على أنه البيانات النقطية المدخلة. تُمثل النطاقات الناتجة المكونات الرئيسية بدلاً من نطاق طيفي. يمكنك استخدام النطاقات الثلاثة، كما تم توضيحه مسبقًا، كجزء من تحليل إضافي، أو استخدامها لتصور السطوع والاخضرار ومعلومات البلل.

المعلمات

المعلمة	الوصف
البيانات النقطية	البيانات النقطية المدخلة لتنفيذ تحويل الغطاء المتقوقع عليها.

تعرف على المزيد عن تحويل الغطاء المتقوقع

تم تطوير تحويل الغطاء المتقوقع في 1976 بواسطة R.J. Kauth وG.S. توماس، معهد البحوث البيئية بميشيغان (ERIM) في مقالة (كوث وتوماس، 1976)، التحويل المتوفر بواسطة أساس الأنماط التي تم العثور عليها في بيانات Landsat MSS للحقول الزراعية كدالة دورة حياة المحصول. وبشكل أساسي، وفي حين نمو المحصول من بذور إلى نبات مكتمل النمو، توجد زيادة صافية في "دون الحمراء القريبة" وتخفيضًا في الانعكاس الأحمر بناءً على لون التربة.

في تحليل الاستشعار عن بعد، من الشائع تناسب ووضع مجموعات مختلفة للنطاقات الطيفية لفحص العلاقات بين النطاقات. يعد تحويل الغطاء المتقوقع حالة خاصة من تحليل المكونات الرئيسية الذي يحول بيانات الصورة إلى نظام إحداثي جديد بمجموعة جديدة من المحاور المتعامدة. يتم تقسيم المحور الرئيسي، الذي يُسمَّى السطوع، إحصائيًا، كما يتم حسابه على أنه المجموعة المرجح لانعكاسات كل النطاقات الطيفية وحسابات معظم التنوع في الصورة. يقترن السطوع بتربة مغطاة جزئيًا أو تربة عارية ومعالم من صنع الإنسان ومعالم طبيعية، مثل الخرسانة والأسفلت والحصى والبروزات الصخرية والمناطق العارية الأخرى. يتعامد المكون الثاني على المكون الأول، ويقترن المعالم الثاني (الاخضرار) مع الغطاء النباتي الأخضر، في حين يتعامد بلل المكون الثالث على المكونين الأولين، ويقترن برطوبة التربة والماء ومعالم الرطوبة الأخرى. في Landsat MSS، يتوافق المكون الثالث مع الأصفر الخام بدلاً من البلل، ويُمثل محاصيل ناضجة جاهزة للحصاد، مثل الحبوب المختلفة وشيخوخة الغطاء النباتي.

تحتوي المكونات الإضافية الأخرى على ضوضاء في الصورة وتأثيرات جوية، مثل السحب والضباب واختلافات زاوية الشمس وهكذا، والتي تمت إزالتها من المكونات الثلاثة الأولى الأكثر أهمية. تحتوي المكونات الثلاثة الأولى للصورة المحولة للغطاء المتقوقع على 97% من المعلومات المفيدة المتوفرة في الصورة.

فيما يلي مثال على نتائج دالة الغطاء المتقوقع من صورة عينة.

صورة	الوصف
	هذه الصورة مأخوذة من مشهد Landsat 5 TM. تم الحصول على هذا المشهد في 11 فبراير 2008 في موقع في ولاية أركنساس، بالولايات المتحدة الأمريكية. ويعد ذلك مجموعة طبيعية بنطاق ألوان (RGB، نطاقات 321).
	إنها مجموعة RGB من ثلاثة مكونات من دالة الغطاء المتقوقع. الأحمر = السطوع، والأخضر = الإخضرار، والأزرق = البلل.
	إنه المكون الأول، السطوع، الذي يعرض القيم من الأدنى إلى الأعلى باستخدام تدرج من الأسود إلى الأبيض.
	إنه المكون الثاني، الاخضرار، الذي يعرض القيم من الأدنى إلى الأعلى باستخدام تدرج من الأبيض إلى الأخضر.
	إنه المكون الثالث، البلل، الذي يعرض القيم من الأدنى إلى الأعلى باستخدام تدرج من الأبيض إلى الأزرق.

‏‏مراجع

1. كوث، آر جيه، وتوماس جيه اس 1976. الغطاء المتقوقع - وصف بياني للتطوير الطيفي المؤقت للمحاصيل الزراعية وفقًا لعرضها في LANDSAT LARS Symposia، مقالة رقم 159.

2. كريست، إيه بي وسيسون، آر سي، 1984، تحويل مادي لبيانات أداة التخطيط الموضوعية - الغطاء المتقوقع، معاملات IEEE في العلوم الجغرافية والاستشعار عن بعد، GE-22: 256-263.

3. هونغ سيه إيه أل، 2002، اشتقاق تحويل الغطاء المتقوقع بناءً على انعكاس Landsat 7 في القمر الصناعي. الصحيفة الدولية للاستشعار عن بعد 23: 1741–1748.