سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی
سال:1396 | دوره:8 | شماره:3 (پیاپی 28) |تعداد مقالات:10

پیش بینی اثر تغییر اقلیم بر پراکنش گونه های گیاهی با ارزش، امری ضروری در راستای حفاظت و مدیریت آن ها محسوب می شود. بادامک (Amygdalus scoparia) یکی از گونه های وحشی بادام و بومی ایران است. این مطالعه با هدف پیش بینی اثر تغییر اقلیم بر پراکنش جغرافیایی گونه بادامک در استان چهارمحال و بختیاری واقع در منطقه زاگرس مرکزی صورت گرفت. پنج روش مدل سازی پراکنش گونه ای، شامل مدل خطی تعمیم یافته، آنالیز طبقه بندی درختی، شبکه عصبی مصنوعی، روش بوستینگ تعمیم یافته و جنگل تصادفی در چارچوب روش اجماعی و با استفاده از بسته Biomod در نرم افزار R مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج مطالعه نشان داد که همه مدل های مورد استفاده در این مطالعه، مقادیر AUC بالاتر از 0.9 و عملکرد عالی دارا بودند. میانگین دمای خشک ترین فصل و بارندگی سالانه در حدود 85 درصد تغییرات پراکنش گونه را توجیه نمودند و بیشترین سهم را در تعیین مطلوبیت رویشگاه گونه داشتند. بر اساس نتایج حاصل از اجماع مدل ها، 9 درصد (148680 هکتار) از مساحت استان برای گونه بادامک، دارای تناسب رویشگاهی زیاد تعیین شد. مساحت رویشگاه مطلوب گونه در شرایط آب و هوایی حال حاضر و آینده توسط نرم افزار ArcGIS محاسبه گردید. تغییرات پراکنش جغرافیایی گونه در سال 2050 تحت سناریوهای اقلیمی 4.5 RCP و 8.5 RCP نشان داد که وسعت رویشگاه گونه کاهش می یابد (به ترتیب 43 و 59 درصد) و در برخی مناطق نیز شاهد بروز مناطق مستعد وقوع گونه خواهیم بود (به ترتیب 135 و 140 درصد). از نتایج این مطالعه می توان در برنامه ریزی های حفاظتی و اصلاحی گونه بادامک استفاده نمود.

از آنجایی که بیشترین سطح زیر کشت استان کرمانشاه اختصاص به کشت گندم دیم دارد، لذا پهنه بندی اقلیمی کشت گندم دیم که از اهداف پژوهش حاضر است ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق، از داده های اقلیمی 6 ایستگاه سینوپتیک (2012-1989) و داده های اقلیمی 8 ایستگاه کلیماتولوژی (2008-2013) استفاده گردید. ابتدا برای تحلیل و انجام مراحل توزیع های مختلف احتمالاتی از نرم افزار SMADA استفاده، و تاریخ کشت و بهترین توزیع آماری انتخاب شد. سپس نقشه بارش، دما و تنش های دمایی استخراج و درصد مشارکت هر لایه در لایه پهنه بندی نهایی اعمال گردید. به طوری که بیشترین درصد مشارکت مربوط به بارش دوره جوانه زنی با 31.5 درصد و کمترین درصد مشارکت مربوط به تنش گرمایی (30) درجه مرحله رسیدن با 1.8 درصد است. نتایج تحقیق نشان داد که در بین عناصر اقلیمی بارش و درجه حرارت، عوامل مهمی در کشت گندم دیم هستند. در پایان با تلفیق لایه ها به روش همپوشانی وزنی در محیط ArcGIS نقشه پهنه بندی اقلیمی گندم دیم استخراج گردید. نتایج نشان داد که مناطق بسیار مناسب با مساحت 16.7 درصد در بخش های از شمال غرب، غرب و جنوب غرب، مناطق مناسب با مساحت 14.36 درصد در شمال غرب، غرب و جنوب غرب، مناطق متوسط با 15.27 درصد در جنوب غرب، غرب، مرکز، شمال، شمال شرق و جنوب شرق و مناطق ضعیف با 53.64 درصد اغلب در مرکز و شمال شرق قرار دارند. نتایج این پژوهش می تواند با توجه به قابلیت سامانه اطلاعات جغرافیایی در ترکیب و تولید اطلاعات مکانی و توصیفی، مدیران و تصمیم گیرندگان را برای دسترسی به اطلاعات یاری نموده و مدل متناسب را با توجه به نوع برنامه ریزی زراعی ساخته و ارائه کند.

دمای سطح زمین (LST) یکی از پارامترهای اساسی در مبادله انرژی بین زمین و اتمسفر است. در بسیاری از علوم مختلف از جمله اقلیم شناسی، هیدرولوژی، کشاورزی، اکولوژی، بهداشت عمومی و علوم زیست محیطی استفاده از سری های زمانی LST کاربرد فراوان دارد. اما سری های زمانی داده های ماهواره ای معمولا دارای داده های ناقص، از دست رفته و یا غیر قابل قبول هستند که این به دلیل حضور ابرها در تصاویر، وجود ذرات گرد و غبار در اتمسفر، عدم کارایی الگوریتم های بکار رفته در محاسبه داده ها و بعضا عملکرد نادرست سنجنده است. در این مطالعه به منظور رفع مشکل داده های از دست رفته و دور افتاده از الگوریتم تجزیه و تحلیل هارمونیک سری های زمانی (HANTS) استفاده شد. همچنین در این مطالعه از محصول LST سنجنده MODIS سال 2015 MOD11A1 که دارای قدرت تفکیک مکانی یک کیلومتر و قدرت تفکیک زمانی روزانه و همچنین حاوی اطلاعات دمای سطح زمین در زمان روز و شب است، استفاده گردید. منطقه مطالعاتی شامل یک فریم تصویر در سیستم شبکه بندی سینوسی MODIS با شماره افقی 22 و عمودی 5 (h22v05) است. ارزیابی نتایج کیفیت داده ها نشان می دهد به طور میانگین در سری زمانی تصاویر LST مورد استفاده در زمان روز و شب به ترتیب 36.8 و 35.6 درصد داده ها توسط پوشش ابر از دست رفته است. ارزیابی نتایج الگوریتم HANTS در بازسازی تصاویر بدون پوشش ابر نشان می دهد خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) بین داده های اصلی و بازسازی شده در سری زمانی LST مورد مطالعه در زمان روز و شب به ترتیب 3.87 و 2.68 درجه کلوین است. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان می دهد که الگوریتم HANTS به طور موثری می تواند در رفع مشکل داده های از دست رفته و داده های دور افتاده و همچنین ارتقا کیفیت داده ها در سری های زمانی LST سنجنده MODIS مورد استفاده قرار گیرد.

تکنیک های تجزیه وتحلیل شیءگرای تصویر (OBIA) به عنوان یکی از روش های جدید پردازش تصاویر ماهواره ای در حوزه سنجش از دور مطرح هست که دارای پتانسیل قابل توجهی در مطالعات علوم خاک است. در این راستا OBIA به عنوان روشی شناخته شده است که جهت دستیابی به نتایج دقیق تر، الگوی طیفی و مکانی تصاویر ماهواره ای را با هم ادغام می کند. این رویکرد در برابر روش های پیکسل پایه که با چالش جدی تشابه خواص طیفی روبرو هستند، توسعه یافته است. هدف اصلی از این مطالعه بررسی شوری خاک و اعمال یک رویکرد یکپارچه از فازی شیءگرا جهت پایش تغییرات پوشش زمین در منطقه حاشیه شرق دریاچه ارومیه است که تحت تاثیر گسترش شوری بوده است. در همین راستا تصاویر ماهواره لندست 7 سنجنده + ETM مربوط به سال 2000 و تصویر ماهواره لندست 8، سنجنده OLI برای سال 2015 تهیه و پس از مرحله پیش پردازش، با اعمال شاخص های طیفی NDVI، روشنایی، NDSI روند شوری اراضی کشاورزی حاشیه شرقی دریاچه با استفاده از تکنیک فازی شیءگرا ارزیابی گردید. نتایج این مطالعه نشان داد که پیشرفت قابل توجهی در افزایش سطح شوری با نرخ بالای 21.54 درصد (833.18 کیلومترمربع) وجود دارد. با توجه به نتایج به دست آمده، زمین های بایر شور با شیب مثبت 19.7 درصد نشان دهنده نرخ رشد مثبت از 15.3 درصد به 35.05 درصد است. نتایج نشان داد که وضعیت بحرانی زیست محیطی برای اراضی کشاورزی شرقی دریاچه ارومیه نیاز به توجه جدی تصمیم گیرندگان و مسوولین در استان آذربایجان شرق دارد.

در دهه های اخیر با گسترش فعالیت های بشر در محیط طبیعی، انواع مخاطرات ازجمله زمین لغزش، آسیب های جدی مالی و جانی به همراه داشته است. درنتیجه بررسی حساسیت وقوع زمین لغزش و تعیین مناطق بحرانی جهت عملیات محافظتی و آبخیزداری ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق، حساسیت زمین لغزش با استفاده از تلفیق روش های فازی و فرایند تحلیل شبکه ای (ANP) در حوزه فاروب رومان مدل سازی گردید. برای انجام تحقیق، چهار خوشه توپوگرافی، عوامل زیستی، هیدرو اقلیم و زمین شناسی و معیارهای ارتفاع، شیب، جهت شیب، شکل شیب، فاصله از جاده، کاربری اراضی، شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی (NDVI)، فاصله از رودخانه، تراکم زهکشی، بارش و شاخص رطوبت خاک، فاصله از گسل و لیتولوژی در نظر گرفته شده اند. نتایج نشان دهنده کارایی مدل فازی- فرایند تحلیل شبکه ای در مدل سازی حساسیت زمین لغزش است به طوری که در اعتبارسنجی مدل از طریق منحنی مدل منحنی عامل نسبی (ROC)، میزان AUC، 0.83 با میزان خطای استاندارد 0.07 و مقدار P-value برابر صفر، به دست آمد. برای بررسی حساسیت زمین لغزش در حوزه فاروب رومان بر اساس نتیجه منحنی ROC، مدل فازی- فرایند تحلیل شبکه ای با دقت خیلی خوب ارزیابی گردید. نتایج همچنین نشان داد که 66% از زمین لغزش های معلوم در مناطق با حساسیت زیاد و بسیار زیاد قرارگرفته اند. نظر به برآورد حساسیت زیاد و بسیار زیاد زمین لغزش به میزان 51 درصد از سطح کل منطقه، اجرای عملیات محافظتی از حوزه مطالعاتی ضروری به نظر می رسد.

مخاطرات طبیعی همه ساله خسارات زیان باری را در سراسر جهان و از جمله ایران بوجود می آورد. حوزه وارک واقع در استان لرستان به دلیل خصوصیات متنوع زمین شناسی نظیر لیتولوژی، تکتونیک و شرایط خاص آب و هوایی، از جمله مناطق دارای پتانسیل مخاطرات زیست محیطی است. برای کاهش خسارات ناشی از این مخاطرات، اولین و مهم ترین کار تعیین مناطق با پتانسیل بالای خطر است. به منظور بررسی مخاطرات زیست محیطی در این حوزه ابتدا هر یک از لایه های اطلاعاتی با استفاده از تصاویر ماهواره ای ETM+ (سال 95)، نقشه زمین شناسی، نقشه توپوگرافی و بازدیدهای میدانی (سال 96) شناسایی و ثبت گردیدند. سپس با استفاده از لایه های اطلاعاتی شیب، جهت شیب، ارتفاع، کاربری اراضی، زمین شناسی، کانون زمین لرزه ها، گسل، شبکه آبراهه و بارش در محیط نرم افزار ArcMap و بر اساس روش تلفیقی سلسله مراتبی فازی نقشه مخاطرات زمین لغزش، سیل، فرسایش و زمین لرزه تهیه شده است. در این تحقیق، به منظور تهیه نقشه نهایی مخاطرات زیست محیطی، با استفاده از قضاوت کارشناسی مخاطرات چهارگانه منطقه وزن دهی و سپس هم پوشانی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده به ترتیب 9.03، 20.84، 27.68، 27.41 و 15.03 درصد از مساحت منطقه در کلاس های خطر خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد قرار دارد. همچنین نتایج بررسی نقشه مخاطرات زیست محیطی منطقه نشان می دهد که به ترتیب زمین لغزش و سیلاب از نقش پررنگ تری در ایجاد پهنه های با خطر بالا برخوردار می باشند.

پوسته جامد زمین طی تاریخ زمین شناسی ثابت نبوده، بلکه تحت تاثیر عوامل داخلی و خارجی به طور دائم در حال تغییر شکل است. بالاآمدگی یا فروریختگی نقطه ای از قشر جامد زمین بخصوص در مناطق سست پوسته جامد زمین باعث ایجاد تغییراتی در سطح زمین می شود که می تواند باعث تخریب پدیده های طبیعی و انسان ساخت روی سطح زمین شود. در این پژوهش میزان جابه جایی عمودی سطح زمین در اراضی تهران با استفاده از تحلیل سری زمانی بر مبنای الگوریتم طول خط مبنای مکانی کوتاه (SBAS) و تکنیک تداخل سنجی تفاضلی رادار با روزنه مصنوعی (DINSAR) مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور از 19 تصویر باند C سنجنده ASAR و 11 تصویر باند X سنجنده (TERRA SAR) استفاده شد. بازه زمانی این تصاویر به ترتیب 1680 و 187 روز بود. پس از پردازش تصاویر، نقشه های جابجایی سطح زمین برای تمامی تاریخ ها نسبت به تصویر اولیه محاسبه شد و نقشه میزان جابجایی عمودی سطح زمین در روز برای هر سنجنده تهیه گردید. بررسی نتایج دو سنجنده نشان داد که میزان نشست برای سنجنده ASAR به طور میانگین 0.761 میلی متر در روز و برای سنجنده TERRA SAR به طور میانگین 0.777 میلی متر در روز است. همچنین نتایج نشان داد که برخی نقاط بالاآمدگی داشته اند که میزان بالاآمدگی برای سنجنده ASAR به طور میانگین 0.529 میلی متر در روز و برای سنجنده TERRA SAR به طور میانگین 0.476 میلی متر در روز است. بطور کلی با وجود یکسان نبوده تاریخ و طول موج تصاویر مورد استفاده، نتایج بدست آمده برای مناطق نشست و بالاآمدگی برای هر دو سنجنده نزدیک به هم است.

تهیه نقشه کاربری/ پوشش اراضی یکی از پرکاربردترین موارد استفاده از داده های سنجش از دور است. داده های سنجش از دور به جهت ارائه اطلاعات به هنگام، رقومی، پوشش تکراری، کم هزینه بودن، امکان پردازش و پتانسیل بالا برای تهیه نقشه های کاربری و پوشش اراضی در منابع طبیعی، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق نقشه کاربری و پوشش اراضی با استفاده از تصاویر گوگل ارث و تصویر سنجنده OLI ماهواره Landsat 8 و روش های تفسیر چشمی (تصاویر GE)، طبقه بندی نظارت شده، شبکه عصبی مصنوعی و طبقه بندی شیءپایه، (تصویر لندست 8)، تهیه و با یکدیگر مقایسه شدند. برای ارزیابی صحت طبقه بندی از شاخص های صحت کل، ضریب کاپا، صحت تولیدکننده و صحت کاربر استفاده شد. نتایج نشان داد روش تفسیر چشمی با صحت کلی 99.4 و ضریب کاپای 0.99، نسبت به روش های شیءپایه، نظارت شده و شبکه عصبی مصنوعی (به ترتیب با صحت کلی 94، 82 و 60.8 و ضریب کاپای 0.92، 0.77 و 0.5) از صحت بیشتری برخوردار است. بر اساس نقشه تفسیر چشمی مراتع با مساحت 946687 هکتار و پهنه های آبی با مساحت 2177.4 هکتار به ترتیب بیشترین و کمترین کاربری را به خود اختصاص دادند. در مجموع از نظر صحت، روش تفسیر چشمی با استفاده از تصاویر گوگل ارث از صحت بالایی برخوردار است اما روشی زمان بر و پر هزینه است، در مقابل روش طبقه بندی شیءپایه با صحت قابل قبول و هزینه و زمان کمتر، مناسب ترین روش برای تهیه نقشه کاربری/ پوشش اراضی است.