سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی
سال:1398 | دوره:10 | شماره:4 (پیاپی 37) |تعداد مقالات:7

پوشش زمین و کاربری اراضی یک متغیر مهم در فرآیندهای طبیعی زمین است. استخراج تغییرات کاربری اراضی در حفاظت از اکوسیستم های طبیعی، برنامه های حفاظت محیط زیست و مدیریت منابع طبیعی نقش مهمی در جلوگیری از تشدید بحران های طبیعی از قبیل وقوع سیل دارد. در حوزه آبخیز گرگان رود واقع در استان گلستان تغییرات عمده کاربری اراضی بسیار چشمگیر است. در این تحقیق به منظور بررسی وضعیت کاربری اراضی حوزه از تصاویر OLI ماهواره لندست 8 مربوط به تاریخ 4 تیرماه 1396 استفاده شد. هدف این تحقیق ارزیابی صحت الگوریتم های مختلف طبقه بندی نظارت شده شی ءگرا و پیکسل پایه در استخراج کاربری اراضی برمبنای شاخص­ های اختلاف مکانی و اختلاف مکانی است. نتایج ارزیابی صحت بر اساس دو شاخص اختلاف مکانی با 2. 03 درصد و اختلاف مکانی با 4. 58 درصد بیانگر برتری الگوریتم ماشین بردار پشتیبان در روش طبقه بندی شی ءگرا با مقیاس سگمنت سازی 50 واحد نسبت به سایر الگوریتم ها است. در الگوریتم منتخب طبقه بندی، میزان دقت کلی و ضریب کاپا به ترتیب 92. 65 درصد و 0. 91 به دست آمد. بر اساس این الگوریتم، کمترین خطای حذف و اضافه به ترتیب با 0. 58 درصد مربوط به کلاس جنگل و 1. 59 درصد مربوط به کلاس مناطق مسکونی و صنعتی است. بیشترین صحت تولیدکننده و کاربر به ترتیب با 99. 44 درصد مربوط به کلاس جنگل و با 99. 41 درصد مربوط به کلاس منابع آبی است. بیشترین مساحت کاربری در حوزه آبخیز گرگان رود مربوط به کلاس اراضی بایر/ مرتع/ زراعت با مساحت 314110 هکتار است. الگوریتم ماشین بردار در روش طبقه بندی شی ءگرا به عنوان الگوریتم مناسب در طبقه بندی کاربری اراضی حوزه به منظور مدیریت عرصه های منابع طبیعی در استان گلستان پیشنهاد می گردد.

با توجه به پیشرفت­ های صورت گرفته در فناوری سنجش ازدور، جمع ­ آوری اطلاعات از وضعیت کیفی منابع آب سطحی به ­ وسیله این فناوری ضمن کاهش هزینه­ و زمان نمونه ­ برداری­ های سنتی، می­ تواند تمامی پهنه ­ های آب سطحی را مورد پایش قرار دهد. در این مطالعه قابلیت تصاویر ماهواره سنتینل-2 جهت برآورد غلظت پارامترهای اسیدیته، بیکربنات و سولفات موردبررسی قرار گرفت. ابتدا تصاویر ماهواره سنتینل-2 پیش ­ پردازش شد و سپس باندها و شاخص ­ های طیفی مناسبی جهت شناسایی ارتباط معنی ­ دار میان مقادیر هر پارامتر کیفیت آب و تصاویر با استفاده از روش رگرسیون چند متغیره تعیین گردید. در مرحله بعد با به کارگیری دو مدل شبکه عصبی مصنوعی ANN و مدل سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیق یافته ANFIS، ارتباط میان تصاویر ماهواره­ سنتینل-2 و پارامترهای کیفیت آب به تفکیک مدل سازی شده و سپس دقت آن­ ها به ازای مقادیر واقعی محاسبه گردید. نتایج نشان داد که در مدل سازی پارامتر سولفات با استفاده از ماهواره سنتینل-2، مدل ANFIS به ترتیب با خطای نسبی و جذر میانگین مربعات خطا RMSe برابر 0. 0773 و 0. 8014 نسبت به مدل شبکه عصبی مصنوعی با خطای نسبی و RMSe برابر 0. 1581 و 1. 2477 دقت بالاتری دارد؛ درحالی که در مدل سازی پارامترهای اسیدیته و بیکربنات، نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی مصنوعی با خطای نسبی به ­ ترتیب برابر با 0. 0064 و 0. 0556 و RMSe برابر با 0. 0702 و 0. 2691 برای هر دو پارامتر بهتر از مدل سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیق یافته با خطای نسبی به ­ ترتیب برابر با 0. 0165 و 0. 0722 و RMSe برابر با 0. 1975 و 0. 3307 است. درنهایت با اعمال مدل­ های تهیه شده بر روی تصاویر ماهواره ­ ای، نقشه وضعیت کیفی هر پارامتر در طول قسمتی از رودخانه کارون تهیه گردید.

هدف پژوهش حاضر بررسی تأثیر تغییرات کاربری اراضی در شهر میناب بر تغییرات جزایر حرارتی شهری (UHI) با استفاده از روش طبقه ­ بندی جنگل تصادفی و آمار فضایی بر روی تصاویر TM و OLI لندست طی سال­ های 1988، 1998، 2008 و 2018 بود. ابتدا با استفاده از الگوریتم­ های پنجره مجزا و تک کاناله دمای سطح زمین محاسبه شد. نقشه کاربری ­ های اراضی با استفاده از روش نظارت شده جنگل تصادفی تهیه و میزان کارایی آن با دو معیار صحت کلی و ضریب کاپا ارزیابی گردید. به منظور بررسی خودهمبستگی فضایی و الگوی پراکنش لکه های داغ از دو آماره موران محلی و اَنسِلین و گتیس-اُرد جی استفاده شد. در سال 1988 کاربری ­ های پوشش گیاهی، اراضی بایر و ساخت و سازهای شهری به ترتیب 30. 1، 32. 53، 37. 37 درصد از مساحت شهر را به­ خود اختصاص داده ­ اند. در سال 2018 مساحت این نواحی به ترتیب 16. 36، 9. 56 و 74. 08 درصد شده­ اند. برای اراضی بایر و پوشش گیاهی به ترتیب کاهش سطح به میزان سه برابر و دو برابر مشاهده شد، درحالی که اراضی شهری بیشتر از دو برابر افزایش سطح داشته ­ اند. مقادیر محاسباتی برای شاخص نسبت جزایر حرارتی شهری (URI) درسال­ های 1988، 1998، 2008 و 2018 به ترتیب 0. 45، 0. 34، 0. 11 و 0. 22 بود. نتایج دو آماره فضایی مورداستفاده نشان­ دهنده الگوی خوشه ­ ای برای جزایر حرارتی شهر میناب بود. در ضمن تطابق بسیار خوبی بین نتایج آماره گتیس-اُرد جی (تحلیل فضایی لکه های داغ) و آماره موران محلی (خودهمبستگی فضایی) در مورد الگوی فضایی خوشه های گرم و سرد مشاهده شد.

هدف از اجرای این پژوهش ارزیابی اثر بهره وری سیلاب بر روند تغییرات پوشش گیاهی است. بدین منظور قبل از انجام پخش سیلاب در سال 1382اقدام به استقرار 5 ترانسکت خطی به طول 50 متر شد. بر روی هر یک از این ترانسکت ها دو پلات 3×3 متری در ابتدا و 50 درصد طول آن ها مشخص و داخل هر یک از آن ها نیز پلات 1×1 به منظور برداشت یکنواخت از فواصل یکسان انداخته، مختصات آن ها با استفاده از GPS مشخص و ویژگی های درصدتاج پوشش، میزان تولیدعلوفه، درصدخاک لخت، تراکم و لاشبرگ قبل از انجام پخش سیلاب در سال 1382 برآورد شد. علاوه بر این، تغییرات مشخصه پوشش گیاهی بعد از پخش سیلاب در سال 1398 در همان مکان اندازه گیری شد. جهت بررسی تغییرات پوشش گیاهی قبل و بعد از پخش سیلاب از تصاویر ماهواره لندست برای بازه زمانی 16 سال (1382 تا 1398) نیز استفاده شد. بدین منظور پس از اعمال پیش پردازش های لازم بر روی تصاویر، شاخص پوشش گیاهی تعدیل شده برحسب خاک SAVI و شاخص رطوبت خاک SWI طی 5 بازه زمانی مختلف بررسی شد. نتایج میدانی نشان داد که با اجرای پخش سیلاب، مقدار تولید علوفه از 68 به 172 کیلوگرم در هکتار، درصد تاج پوشش از 5. 9 به 31. 4 درصد و همچنین مقدار لاشبرگ از 2 به 16. 8 درصد افزایش و خاک لخت از 92. 1 به 51. 8 درصد کاهش یافت. تجزیه وتحلیل آماری ویژگی های پوشش گیاهی قبل و بعد از پخش سیلاب بیانگر وجود اختلاف معنی داری بین این پارامترها بود (0. 01>p). همچنین در بررسی تغییرات شاخص های موردمطالعه، نتایج نشان دهنده تغییرات محسوس شاخص های SAVI و SWI در بازه زمانی مزبور بود. به طوری که مقدار شاخص های SAVI و SWI به ترتیب از 0. 027 و 0. 5 در سال 1382 به 0. 49 و 1 در 1398 افزایش یافت و روند تغییرات این شاخص ها همبستگی بالایی (0. 65=R² ) را در عرصه پخش سیلاب نشان داد. نتیجه این مطالعه نشان داد که بهره وری از سیلاب ها با تأمین رطوبت خاک منطقه مزبور، بهبود شرایط جوانه زنی و رشد گیاه را فراهم نموده که چنین وضعیتی باعث استقرار و بهبود پوشش گیاهی در عرصه پخش سیلاب شده است.

در این تحقیق، با استفاده از تصاویر TM و OLI لندست تغییرات روی داده در جنگل های اطراف شهر خرم آباد بین سال های 1365 تا 1397 موردبررسی قرار گرفت. بدین منظور پس از انجام تصحیحات هندسی و اتمسفری، تصاویر با استفاده از الگوریتم حداکثر احتمال در پنج کلاس با دقت کلی 95 درصد و ضریب کاپا 0. 94 طبقه بندی شدند. با روی هم گذاری تصاویر مقدار جنگل های از بین رفته (34 کیلومترمربع) مشخص و به عنوان متغیر وابسته برای ورود به شبکه عصبی پرسپترون چندلایه آماده شد. در محیط GIS عوامل مؤثر در روند جنگل زدایی (متغیرهای مستقل) آماده شد و سپس با استفاده از پرسپترون چندلایه روند جنگل زدایی بین سال های موردمطالعه مشخص شد. با مدل ساز تغییرات زمین، تغییرات کاربری اراضی استخراج شد که بیشترین تغییر، جنگل به اراضی بایر است و درنهایت پیش بینی جنگل زدایی برای 10، 20 و 30 سال آینده صورت گرفت، که نشان دهنده کاهش %4. 6 برای سال 1407، %7. 7 برای سال 1417 و %9. 3 برای سال 1427 بود. نتایج حاصله از آزمون شبکه با مشارکت همه متغیرها با توجه به میانگین مربعات خطا با مقدار 0. 13 نشان دهنده این است که مدل سازی حاصل از پرسپترون چندلایه دارای صحت مناسبی بوده و همچنین با استفاده از منحنی مشخصه عملکرد ROC سیستم مقدار واقعی جنگل زدایی در مقابل نتیجه حاصل از مدل پرسپترون چندلایه قرار گرفت، که با مقدار سطح زیر منحنی مشخصه عملکرد سیستم برابر با 0. 88 نشان دهنده صحت بالای مدل پرسپترون چندلایه بود.

عرصه های منابع طبیعی و پوشش گیاهی شهرهای تفت و مهریز در دهه های اخیر با توجه به ییلاقی بودن و نزدیک بودن به مرکز استان یزد دستخوش تغییرات شده است. هدف از این پژوهش، ارزیابی میزان و جهت و پیش بینی تغییرات اراضی و پوشش گیاهی در این دو شهر است. در این پژوهش از تصاویر ماهواره لندست 5 (سال­ های 1377، 1383 و1387) و لندست 8 (سال 1396) اردیبهشت و خرداد استفاده شد. مدل سازی تغییرات کاربری/پوشش اراضی بر اساس طبقه بندی نظارت شده انجام شد. با استفاده از مدل سازی تغییرات زمین و روش شبکه عصبی چندلایه پرسپترون روند تغییرات تجزیه وتحلیل شد. نتایج نشان داد که %3 (558. 8 هکتار) از اراضی و پوشش گیاهی شهر تفت به بایر و %1. 3 (209. 9 هکتار) به زمین های شهری افزوده شده است و از اراضی باغ ها %4. 3 (559. 2 هکتار) کاسته شده است که این میزان بیشترین مقدار است. مقدار %2. 8 (678. 8 هکتار) از اراضی و پوشش گیاهی شهر مهریز به بایر و مقدار %1. 7 (184 هکتار) به زمین های مسکونی شهری تغییر کاربری داده شده است. به لحاظ گسترش شهری (مساحت و تبدیل کاربری ها) شهر مهریز دارای بیشترین مقدار در کاهش پوشش گیاهی بوده است. نتایج نشان داد که تغییرات کاربری و پوشش اراضی در شهر تفت بیشتر از شهر مهریز بوده است، به ­ طوری­ که بیشترین این تغییرات مربوط به باغ ها بوده است اما به لحاظ گسترش اراضی ازلحاظ مساحت و تبدیل کاربری ها، در شهر مهریز دارای بیشترین مقدار با شدت بیشتری بوده است.