استخراج پوشش گياهي و ساخت‌‌وساز شهر مشهد با استفاده از چندجمله‌اي نيوتن و رابطه آنها با دماي سطح زمين

Extracting Vegetation and the Urban Structure of Mashhad Using Newton Interpolation Polynomial and its Relationship with Land Surface Temperature (LST)

آگاهي از توزيع زماني و مكاني دماي سطح زمين (LST) Land Surface Temperature براي تعيين بيلان انرژي، در مطالعات اقليم‌شناسي، بررسي وضعيت پوشش گياهي و تعيين چگونگي ساختار شهري كاربرد بسياري دارد. در اين مطالعه، مسيله اصلي استخراج LST از منطقه مورد مطالعه و بررسي رابطه آن با ساخت‌وساز شهري و پوشش گياهي است. شرايط اقليمي به‌ويژه باد، چگونگي ساخت‌وساز شهري و پوشش گياهي از عوامل مهم و تاثيرگذار در LST به‌شمار مي‌رود. در اين مطالعه، با توجه به اهميت جزاير حرارتي در مقياس پيكسل و توانايي چندجمله‌اي‌هاي درونياب نيوتن در اين زمينه، ساخت‌وساز شهري و پوشش گياهي با اين چندجمله‌اي‌ها استخراج، و رابطه آن با LST بررسي شده است. همچنين، آن نواحي كه جزاير حرارتي را تشكيل داده‌اند، شناسايي شدند. از اهداف اصلي اين مقاله استفاده از تكنيك‌هاي رياضي در سنجش از دور و ميزان كارآيي و دقت آنهاست. چندجمله‌اي‌هاي درونياب نيوتن، با استفاده از DN دريافتي از دويست نقطه از سطح تصوير كه داراي پوشش گياهي و مناطق با ساخت‌وساز شهري است، دو معادله از درجه هفت ارايه كرده كه با پياده‌سازي اين معادلات بر سطح تصوير، مناطق داراي پوشش گياهي و ساخت‌وساز شهري را جداگانه استخراج كرده است. ميزان خطاي حاصل از استخراج پوشش گياهي با استفاده از چندجمله‌اي درونياب نيوتن، در صد نقطه برداشتي در سطح منطقه مورد مطالعه، 1/10 و براي ساخت‌وساز شهري 02/12 محاسبه شد. شايان ذكر است كه تاكنون كار مشابهي با الگوريتم دوجمله‌اي‌هاي نيوتن انجام نگرفته است.

Knowledge of temporal and spatial distribution of LST to determine the amount of earth energy is much applicable for climatology studies, examination of vegetation and also determination of urban structure. With respect to deriving LST from the studied area and its relationship with urban structure and vegetation, the present study illustrates that climate conditions specially wind, urban structure and vegetation are some of the effective factors on LST. According to the importance of heat islands at pixel scale in this study, and the ability of Newton Interpolation Polynomial in this respect, urban construction and vegetation are derived by the stated polynomial and their relationship with LST is examined and the areas concluding heat island are known. In this study, Newton Interpolation Polynomials have presented two equations of grade 7 by received DN from 200 points of image including vegetation and the areas with urban structure. The produced error rate from deriving vegetation by using Newton Interpolation Polynomial in 100 locations of the studied area and in urban construction are calculated as 10.1 and 12.02 respectively. It should be stated that no research with similar method has been done yet. The use of mathematical techniques in remote sensing and the amount of accuracy and ability of them are considered some of the main purposes in this research. Keywords: Climate conditions (LST), Newton Interpolation Polynomial, Urban structure, Mashhad