مدل سازی ذخیره کربن روی زمینی با استفاده از تصاویر ماهواره های sentinel 1,2 و روابط پارامتریک و ناپارامتریک (مطالعه موردی: جنگل های سری سه سنگده)

در پژوهش پیش رو هدف؛ یافتن مدل های آماری و تجربی مناسب جهت برآورد ذخیره کربن روی زمینی به کمک تلفیق داده های طیفی و راداری سنجنده ماهواره های sentinel 1, 2 در قسمتی از جنگل های سری سه سنگده است. در این راستا تعداد 150 قطعه نمونه دایره ای به روش تصادفی -منظم به مساحت 10 آری انتخاب شد. در هر قطعه نمونه مشخصه های نوع گونه، ارتفاع کل درختان و قطر برابرسینه درختان با بیش از 7.5 سانتی متر ثبت شد. سپس چگالی تمام گونه های موجود در قطعات نمونه در آزمایشگاه تعیین شد. بعد از آن میزان زی توده در سطح قطعات نمونه بر اساس مدل جهانی فائو و مقدار ذخیره کربن روی زمینی نیز با اعمال ضریب محاسبه گردید. بر روی تصاویر راداری و طیفی عملیات مختلف پیش پردازش و پردازش های لازم اعمال شد. سپس ارزش های رقومی متناظر با قطعات نمونه زمینی از باندهای طیفی استخراج و به عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته شد. مدل سازی با روش های ناپارامتری جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، نزدیکترین همسایه و روش پارامتری رگرسیون خطی چندگانه انجام گرفت. نتایج نشان داد به طور متوسط میانگین زی توده روی زمینی 469.07 تن در هکتار و ذخیره کربن 234.53 تن در هکتار به دست آمد. همچنین بیشترین همبستگی بین باندهای اصلی و مصنوعی با دو مشخصه مورد بررسی مربوط به باند مادون قرمز نزدیک حاصل شد. نتایج اعتبارسنجی مدل سازی تلفیق داده های نوری و راداری ماهواره های sentinel 1, 2 با زی توده و ذخیره کربن روی زمینی نشان داد؛ روش جنگل تصادفی نسبت به دیگر پارامترهای مورد بررسی با درصد مجذور میانگین مربعات خطا و درصد اریبی به ترتیب برای مشخصه های زی توده و ذخیره کربن (32.79 و 2.24-) و (30.79 و 0.01-) در مدل سازی عملکرد بهتری داشته است. به طور کلی نتایج حاصل از اعتبارسنجی به دست آمده نشان داد استفاده از روش های جنگل تصادفی و تصاویر ماهواره های sentinel 1, 2 عملکرد مناسبی در برآورد مشخصه های زی توده و ذخیره کربن را نداشت.

modeling of aboveground carbon stock using sentinel -1, 2 satellite imagery and parametric and nonparametric relationships (case study: district 3 of sangdeh forests)

in this study, the goal is; find suitable statistical and experimental models for estimating ground carbon storage by combining spectral and radar data from sentinel 1, 2. there are 150 random circular samples with an area of 10 acres and a total of 150 samples. with global coverage, all height classes were selected. species of species type, the total height of trees, and diameter equal to the chest of trees with more than 7.5 cm were recorded in each sample plot. after that, the amount of biomass at the surface of the sample parts was calculated based on the fao global model and the amount of carbon storage on the ground by applying a coefficient. radar and spectral images were subjected to various preprocessing operations and necessary processing. then, the numerical values corresponding to the ground sample plots were extracted from the spectral bands and considered as independent variables. modeling was performed by non-parametric methods of rf, svm, knn, and parametric methods of multiple linear regressions. the results showed that the average ground biomass was 469.07 tons per hectare and carbon storage was 234.53 tons per hectare. also, the highest correlation was obtained between the main and artificial bands with the two characteristics related to the near-infrared band. the results of modeling validation showed the combination of optical and radar data of sentinel 1, 2 satellites with biomass and surface carbon storage; random forest method with the rmse%, and percentage of bias. the studied characteristics (32.79, -2.24) and (30.79 and 0.01), respectively, have had a better performance in modeling. in general, the results obtained from the validation showed that in estimating the two characteristics the rf method showed better results if the sentinel 1, 2 data were combined, and in contrast to the svm.