پژوهشگر دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان با استفاده از دادههای سنجشازدور و الگوریتمهای نوین هوش مصنوعی، وضعیت درختان سرخشکیده و خشکیده جنگل النگدره گرگان را طی یک دوره ۱۱ ساله بررسی کرد. نتایج این پژوهش از افزایش حدود سهبرابری تعداد درختان سرخشکیده و شکلگیری خوشههای آسیبدیده در بخشهایی از این منطقه جنگلی حکایت دارد.
به گزارش پایگاه خبری حکمرانی هوشمند، محمدحسن ناصری در طرح پسادکتری خود با راهنمایی شعبان شتایی جویباری در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، پژوهشی با عنوان «شناسایی و پایش سرخشکیدگی و خشکیدگی درختان جنگلی با استفاده از دادههای طیفی و الگوریتمهای نوین هوش مصنوعی» انجام داده است.
ضرورت پایش زودهنگام درختان آسیبدیده
ناصری درباره اهمیت شناسایی این پدیدهها گفت: «سرخشکیدگی و خشکیدگی درختان از جمله چالشهای مهم بومشناختی و مدیریتی در جنگلهای ایران است. شناسایی بهموقع این پدیدهها میتواند به مدیران جنگل کمک کند تا کانونهای آسیبدیده را سریعتر شناسایی کرده و اقدامات مدیریتی مناسب را در مناطق بحرانی انجام دهند.»
وی افزود: «هدف این پژوهش، ارائه روشی نوین برای شناسایی، پایش و بررسی تغییرات مکانی درختان سرخشکیده و خشکیده با استفاده از دادههای سنجشازدور با قدرت تفکیک مکانی بالا نظیر تصاویر رقومی پهپاد و بهکارگیری الگوریتمهای پیشرفته هوش مصنوعی بود. منطقه جنگلی النگدره گرگان بهعنوان محدوده مطالعه انتخاب شد و وضعیت درختان در سالهای ۱۳۹۳، ۱۳۹۵ و ۱۴۰۴ مورد بررسی قرار گرفت.»
پژوهشگر دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان ادامه داد: «در مرحله نخست، تصاویر مربوط به سالهای مورد مطالعه پس از انجام اصلاحات هندسی پردازش شدند و مدلهای رقومی سطح و ارتوفتوموزاییک منطقه تهیه شد. سپس با برداشت و تهیه نقشههای دقیق واقعیت زمینی، موقعیت درختان سرخشکیده و خشکیده مشخص شد تا از این اطلاعات برای آموزش و ارزیابی مدلهای هوش مصنوعی استفاده شود.»
رقابت چهار مدل هوش مصنوعی برای شناسایی درختان آسیبدیده
ناصری درباره مدلهای مورد استفاده در این پژوهش اظهار کرد: «برای شناسایی خودکار درختان هدف، چهار مدل هوش مصنوعی شامل YOLO11s-SAM، YOLO11s-seg، DeepLabV3+ و SegFormer به کار گرفته شدند. عملکرد این مدلها با استفاده از شاخصهایی مانند F1-score، صحت کلی و ضریب کاپا مورد ارزیابی قرار گرفت تا میزان دقت آنها در شناسایی درختان آسیبدیده مشخص شود.»
وی افزود: «نتایج ارزیابی عملکرد اجرایی مدلها نشان داد که مدل SegFormer در سه دوره مورد بررسی عملکرد بهتری داشت. بااینحال، در ارزیابی نقطهای، مدل تلفیقی YOLO11s-SAM در هر سه سال بهترین عملکرد را نشان داد. در ارزیابی مبتنی بر پلیگون نیز YOLO11s-SAM در سالهای ۱۳۹۳ و ۱۳۹۵ و SegFormer در سال ۱۴۰۴ عملکرد برتری داشتند.»
افزایش خوشههای آسیبدیده در بخشهایی از جنگل
این پژوهشگر با اشاره به بررسی الگوی پراکنش درختان آسیبدیده گفت: «علاوهبر شناسایی درختان آسیبدیده، الگوی پراکنش مکانی آنها نیز مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور از روشهایی مانند الگوریتم نزدیکترین همسایه، شاخص کلارک ـ ایوانز و شاخص موران استفاده شد. نتایج تمامی این تحلیلها نشان داد که درختان سرخشکیده و خشکیده در طول دوره مورد مطالعه، گرایش قابلتوجهی به خوشهایشدن داشتهاند.»
وی ادامه داد: «تحلیل نقاط داغ و سرد با استفاده از آماره گتیس نیز افزایش مناطق دارای تجمع درختان آسیبدیده را در سطوح اطمینان بالاتر از ۹۵ درصد نشان داد. همچنین گسترش خوشههای داغ و سرد در برخی مناطق مشاهده شد که میتواند بیانگر تمرکز عوامل تنشزا در بخشهایی از منطقه جنگلی باشد. بررسی همبستگی مکانی با استفاده از همبستگی مارک نیز نشان داد که در سالهای ۱۳۹۳ و ۱۳۹۵ الگوی همبستگی پایداری وجود داشته است، درحالیکه در سال ۱۴۰۴ همبستگیهای مثبت و منفی در برخی نواحی مشاهده شد. این تغییرات میتواند نشاندهنده تغییر در عوامل مؤثر بر پراکنش درختان آسیبدیده در طول زمان باشد.»
افزایش تعداد درختان سرخشکیده و ضرورت پایش مستمر
ناصری یکی از یافتههای مهم این مطالعه را روند افزایشی درختان آسیبدیده دانست و افزود: «یکی از یافتههای مهم پژوهش، روند افزایشی تعداد درختان خشکیده در منطقه مورد مطالعه بود. همچنین تعداد درختان سرخشکیده نسبت به سال ۱۳۹۳ حدود سهبرابر افزایش یافت. این افزایش، ضرورت پایش مستمر وضعیت سلامت جنگل و شناسایی سریع عوامل ایجادکننده تنش را بیش از گذشته نشان میدهد.»
وی درباره عوامل احتمالی مؤثر بر شکلگیری کانونهای آسیبدیده نیز گفت: «تغییر الگوی پراکنش درختان آسیبدیده به سمت تشکیل خوشههای قوی و افزایش مناطق داغ میتواند با تشدید برخی عوامل تنشزا مانند آفات و بیماریها مرتبط باشد. همچنین در برخی مناطق، فعالیتهای انسانی از جمله گردشگری نیز میتواند در ایجاد فشار بر پوشش جنگلی نقش داشته باشد؛ بااینحال، تعیین سهم دقیق هر یک از این عوامل به مطالعات تکمیلی نیاز دارد.»
ظرفیت هوش مصنوعی برای پایش سلامت جنگل
پژوهشگر دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در جمعبندی این مطالعه تصریح کرد: «نتایج این پژوهش نشان داد تلفیق دادههای سنجشازدور با قدرت تفکیک مکانی بالا و الگوریتمهای پیشرفته هوش مصنوعی، بهویژه مدلهای یادگیری عمیق، ظرفیت بالایی برای پایش کمی و کیفی سلامت جنگل و شناسایی درختان سرخشکیده و خشکیده دارد. این رویکرد میتواند بهعنوان ابزاری کارآمد برای شناسایی زودهنگام کانونهای بحران، پایش تغییرات سلامت جنگل و اتخاذ تصمیمهای مدیریتی هدفمند در راستای حفظ پایداری اکوسیستمهای جنگلی مورد استفاده قرار گیرد.»
انتهای پیام