نشریه محیط زیست طبیعی

نشریه محیط زیست طبیعی

آشکارسازی مناطق سوخته ناشی از آتش‌سوزی پوشش گیاهی استان گلستان با تلفیق تصاویر Sentinel-2 ، محصول MODIS و الگوریتم‌های یادگیری ماشین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استاد ، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
2 گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
10.22059/jne.2026.417872.2927
چکیده
آتش سوزی پوشش گیاهی یکی از مخاطرات مهم اکولوژیکی است که اثرات قابل توجهی بر ساختار و عملکرد اکوسیستم ها دارد. در این پژوهش آشکارسازی مناطق سوخته ناشی از آتش سوزی استان گلستان با استفاده از تلفیق داده های چند سنجنده و الگوریتم ای یادگیری در بستر Google Earth Engine انجام شد. داده‌های مورد استفاده شامل تصاویر Sentinel-2، محصول MODIS (MCD64A1) و مجموعه‌ای از شاخص‌های طیفی و تفاضلی NDVI، NBR، GNDVI، dNDVI، dNBR، dGNDVI، MIRBI، BAI و RBR در سه بازه زمانی قبل، حین و بعد از آتش‌سوزی بود. در مرحله طبقه‌بندی با دو الگوریتم RF و GTB به‌کار گرفته شدند و عملکرد آن‌ها با استفاده از ماتریس خطا، دقت کلی و ضریب کاپا ارزیابی شد. نتایج نشان داد هر دو مدل با صحت کلی 9960/0 و کاپا 9921/0 عملکرد بسیار بالایی در آشکارسازی مناطق سوخته دارند. تحلیل شاخص‌ها بیانگر کاهش شدید پوشش گیاهی پس از آتش‌سوزی بود و dNBR به‌عنوان حساس‌ترین شاخص در تفکیک شدت سوختگی شناخته شد. همچنین Random Forest خروجی پایدارتر و Gradient Boosting حساسیت بیشتری نسبت به تغییرات مرزی نشان داد. به‌طور کلی نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که ترکیب Sentinel-2 و MODIS همراه با شاخص‌های طیفی والگوریتم های یادگیری ماشین رویکردی دقیق و قابل‌اعتماد برای آشکارسازی سریع مناطق سوخته و پایش خسارات ناشی از آتش‌سوزی فراهم می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Burned Area Detection Resulting from Vegetation Fires in Golestan Province Using the Integration of Sentinel-2 Imagery, MODIS Products, and Machine Learning Algorithms

نویسندگان English

sayyad asghari saraskanroud 1
Fatemeh Samadi Shalveh Alia 2
Sina Khonkham 2
Batool Zeinali 2
1 professor , Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Iran.
2 Department of Physical Geography ، Faculty of Social Sciences ، University of Mohaghegh Ardabili ، Ardabil ، Iran
چکیده English

Vegetation fire is one of the most significant ecological hazards, exerting substantial impacts on ecosystem structure and functioning. This study aimed to map burned areas resulting from a wildfire event in Golestan Province, Iran, through the integration of multi-sensor remote sensing data and machine learning algorithms within the Google Earth Engine platform. The datasets used included Sentinel-2 imagery, the MODIS burned area product (MCD64A1), and a suite of spectral and differential indices, namely NDVI, NBR, GNDVI, dNDVI, dNBR, dGNDVI, MIRBI, BAI, and RBR, derived for pre-fire, fire, and post-fire periods. For classification, two machine learning algorithms, Random Forest (RF) and Gradient Tree Boosting (GTB), were employed. Their performances were evaluated using a confusion matrix, overall accuracy (OA), and the Kappa coefficient. The results demonstrated that both models achieved a high classification performance, with an overall accuracy of 0.9960 and a Kappa coefficient of 0.9921, indicating excellent agreement with reference data. The analysis of spectral indices revealed a pronounced reduction in vegetation cover following the fire event, with dNBR identified as the most sensitive indicator for discriminating burn severity. Furthermore, the Random Forest algorithm produced more stable outputs, whereas Gradient Boosting showed higher sensitivity to boundary and transitional pixels. Overall, the findings indicate that the integration of Sentinel-2 and MODIS data, combined with spectral indices and machine learning algorithms, provides a robust and reliable approach for rapid burned area detection and post-fire impact assessment.

کلیدواژه‌ها English

Vegetation Fire
Burned Area Detection
Sentinel-2
MODIS
Google Earth Engine

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 27 شهریور 1405