Dergiler / Bartın Orman Fakültesi Dergisi / 2019 / Cilt: 21 - Sayı: 3

Destek Vektör Makineleri ile MODIS Verisinden Fraksiyonel Kar Örtüsünün Ilgaz Orman İşletme Müdürlüğü Bölgesinde Belirlenmesi

Estimation of Fractional Snow Cover from MODIS Data in Ilgaz Forest District Region by Support Vector Machines

Sayfa
911–926
Yayın Tarihi
2019-12-15
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Eğitim aşamasında harcanan CPU zamanlarına göre hesaplama etkinliği bakımından, RBF kernelinin, küçük, orta ve büyük boyutlu eğitim veri setleri için sırasıyla 279, 2300 ve 8457 saniyelik ortalama model oluşturma süreleriyle daha üstün olduğu görülmüştür.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, Çankırı ve Kastamonu il sınırları içinde yer alan Ilgaz Orman İşletme Müdürlüğü bölgesinde, orta çözünürlüklü görüntüleme spektroradyometresi (MODIS) verisinden etkili kar kaplı alan (EKKA) haritalaması amacıyla destek vektör makineleri (DVM) tasarımı araştırılmıştır.
📊
Temel Bulgular & Veri:DVM modellerin eğitilmesinde, Mart 2000 ve Nisan 2016 tarihleri arasında alınan MODIS görüntülerinden elde edilen toplam 10 bağımsız değişken; MODIS bant 1-7 atmosfer üstü reflektans değerleri, normalize fark kar indisi, normalize fark vejetasyon indisi ve arazi sınıfı kullanılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Eğitim aşamasında harcanan CPU zamanlarına göre hesaplama etkinliği bakımından, RBF kernelinin, küçük, orta ve büyük boyutlu eğitim veri setleri için sırasıyla 279, 2300 ve 8457 saniyelik ortalama model oluşturma süreleriyle daha üstün olduğu görülmüştür.
🔬Tür:Uygulamalı Anket & Alan Araştırması
📍Kapsam:2000 Verileri
⚙️Değişkenler:Remote sensing of snow · MODIS · Landsat

Özet

Bu çalışmada, Çankırı ve Kastamonu il sınırları içinde yer alan Ilgaz Orman İşletme Müdürlüğü bölgesinde, orta çözünürlüklü görüntüleme spektroradyometresi (MODIS) verisinden etkili kar kaplı alan (EKKA) haritalaması amacıyla destek vektör makineleri (DVM) tasarımı araştırılmıştır. DVM modellerin eğitilmesinde, Mart 2000 ve Nisan 2016 tarihleri arasında alınan MODIS görüntülerinden elde edilen toplam 10 bağımsız değişken; MODIS bant 1-7 atmosfer üstü reflektans değerleri, normalize fark kar indisi, normalize fark vejetasyon indisi ve arazi sınıfı kullanılmıştır. Referans EKKA haritaları daha yüksek mekânsal çözünürlüğe sahip ilgili Landsat 7/8 görüntülerinden üretilmiştir. DVM modellerinin doğruluğu, eğitim verilerinin boyutuna ve örneklem türüne göre değerlendirilmiştir. Kernel türünün DVM modellerinin doğruluğu üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Sonuçlara göre, doğrusal, 2., 3. ve 4. dereceden polinomların yanı sıra radyal temel fonksiyonu (RBF) kernelleri ile eğitilmiş tüm DVM modelleri, ilgili referans EKKA haritaları ile yüksek korelasyon oranları vermektedir (R ≥ 0,91). Öte yandan, MODIS'in standart EKKA ürünü olan MOD10A1, ortalama R = 0,77 ile biraz daha zayıf performans sergilemektedir. Eğitim aşamasında harcanan CPU zamanlarına göre hesaplama etkinliği bakımından, RBF kernelinin, küçük, orta ve büyük boyutlu eğitim veri setleri için sırasıyla 279, 2300 ve 8457 saniyelik ortalama model oluşturma süreleriyle daha üstün olduğu görülmüştür.

Abstract

This study is focused on the assessment of support vector machines (SVM) in order to estimate the fractional snow cover (FSC) from coarse spatial resolution moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) imagery in Ilgaz Forest District area located within the cities of Çankırı and Kastamonu. SVM model training is carried out by employing 10 predictor variables obtained from MODIS images taken between March 2000 and April 2016, namely, MODIS top-of-atmospheric reflectance values of bands 1-7, normalized difference snow index, normalized difference vegetation index and land cover class. Higher resolution Landsat 7/8 images are used to generate the corresponding reference FSC maps. Accuracy of SVM models are assessed with respect to the size of the training data and the sampling type. The impact of the kernel type on the accuracy of the SVM models is also investigated. According to the results, all SVM models trained with linear, 2nd, 3rd and 4th order polynomials as well as radial basis function (RBF) kernels give high correlation rates with the associated reference FSC maps (R ≥ 0,91). On the other hand, MOD10A1, the standard FSC product of MODIS, exhibits slightly poorer performance with average R = 0,77. In terms of computational efficiency with respect to CPU times spent during the training stage, RBF kernel is found to be superior with average model building times of 279, 2300 and 8457 seconds for small-, medium- and large-sized training data sets, respectively.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

ÇİFTÇİ, B. B., KUTER, S. (2019). Destek Vektör Makineleri ile MODIS Verisinden Fraksiyonel Kar Örtüsünün Ilgaz Orman İşletme Müdürlüğü Bölgesinde Belirlenmesi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, Cilt: 21 - Sayı: 3, 911–926. https://ajindex.com/articles/108772

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (13)

  1. Akyürek, Z., Hall D. K., Riggs, G.A., Sensoy, A. (2010). Evaluating the utility of the ANSA blended snow cover product in the mountains of eastern Turkey. International Journal of Remote Sensing, 31(14), 3727-3744
  2. Aydinozu, D., Ibret, U., Aydin, M. (2011). Analysis of Terrain Usage in Kastamonu-Ilgaz Mountain Natural Park. International Symposium on Environmental Protection and Planning: Geographic Information Systems (GIS) and Remote Sensing (RS) Applications (ISEPP), 28-29 June 2011, İzmir - TURKEY
  3. Bruzzone, L., Melgani, F. (2005). Robust multiple estimator systems for the analysis of biophysical parameters from remotely sensed data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 43(1), 159-174
  4. Chen, J., Zhu, X., Vogelmann, J. E., Gao, F., Jin, S. (2011). A simple and effective method for filling gaps in Landsat ETM+ SLC-off images. Remote Sensing of Environment, 115(4): 1053-1064
  5. Chi, M., Feng, R., Bruzzone, L. (2008). Classification of hyperspectral remote-sensing data with primal SVM for small-sized training dataset problem. Advances in Space Research, 41(11), 1793-1799
  6. Davis CS (2002). Statistical methods for the analysis of repeated measurements: Springer Science & Business Media
  7. Dietz, A. J., Kuenzer, C., Gessner, U., Dech, S. (2012). Remote sensing of snow – a review of available methods. International Journal of Remote Sensing, 33(13), 4094-4134
  8. Dobreva, I. D., Klein, A. G. (2011). Fractional snow cover mapping through artificial neural network analysis of MODIS surface reflectance. Remote Sensing of Environment, 115(12), 3355-3366
  9. Dodge, Y. (2008). The Concise Encyclopedia of Statistics. New York: Springer
  10. Dwyer, J., Schmidt, G. (2006). The MODIS Reprojection Tool. In J. J. Qu, W. Gao, M. Kafatos, R. E. Murphy ve V. V. Salomonson (Eds.), Earth Science Satellite Remote Sensing: Vol. 2: Data, Computational Processing, and Tools (162-177). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg
  11. Fisher, W. D., Camp, T. K., Krzhizhanovskaya, V. V. (2017). Anomaly detection in earth dam and levee passive seismic data using support vector machines and automatic feature selection. Journal of Computational Science, 20, 143-153
  12. Foody, G. M., Mathur, A. (2004). Toward intelligent training of supervised image classifications: directing training data acquisition for SVM classification. Remote Sensing of Environment, 93(1-2), 107-117
  13. Foody, G. M., Mathur, A. (2006). The use of small training sets containing m