مطالب تخصصی

کاربرد RS و GIS در ارزیابی علوم منابع طبیعی و محیط زیست

نوشته شده توسط احمد نجفی

امروزه تخریب منابع آب و خاک از مهم‌ترین دغدغه‌های برنامه‌ریزان و مدیران در مناطق مختلف جهان است. تخریب زمین یک فرایند جهانی است که درنهایت منجر به کاهش حاصلخیزی خاک می‌شود  و تبدیل به یکی از مسائل زیست محیطی عمده در سرتاسر جهان شده است. این امر درنتیجه فشارهای ناشی از افزایش جمعیت بر منابع محدود اراضی به عنوان یک مشکل اساسی در مقابل امنیت غذایی و کیفیت مطلوب زندگی برای نسل‌های آینده بخصوص در کشورهای درحال توسعه نظیر ایران مطرح است. مدیریت پایدار اراضی با جلوگیری از تخریب خاک و اراضی، عامل تثبیت و تضمین تولید پایدار برای نسل‌های آینده است و به نظر می‌رسد تنها راه‌حل ممکن برای مشکل تخریب منابع طبیعی باشد.

در مناطق خشک تخریب زمین همراه با پدیده‌های شدید فیزیکی-زیستی و اقتصادی-اجتماعی است که ممکن است به پدیده‌های غیرقابل برگشت ازجمله تخریب محیط زیست تبدیل شوند. بیابان‌زایی در اثر فرایند تخریب اراضی با توجه به عوامل متعدد در مناطق خشک، نیمه‌خشک و نیمه مرطوب ایجاد می‌گردد. بیابان‌زایی فرایندی است که برخی از اکوسیستم‌های گیاهی، خاکی و انسانی را تحت تأثیر می‌گذارد.

ویژگی‌هایی از قبیل تغییرات اقلیمی، فقدان پوشش گیاهی، رشد جمعیت انسانی و کاربری اراضی از مهم‌ترین فاکتورهای گسترش بیابان‌زایی می‌باشند. معیشت بیش از 2/1 میلیارد نفر از ساکنان مناطق خشک که در 110 کشور پراکنده می‌باشند، به‌وسیله بیابان‌زایی و خشک‌سالی تهدید می‌گردد. تخریب زمین و بیابان‌زایی در طول دهه‌های اخیر در ایران از یک رشد فزاینده‌ای برخوردار بوده است که اولاً درنتیجه افزایش جمعیت نسبت به قبل و دو برابر شدن آن نسبت به 25 سال گذشته، دوماً افزایش استفاده از محصولات کشاورزی باعث شده است که اراضی جنگلی و مرتعی به اراضی کم بازده کشاورزی تبدیل شود و سوماً استفاده از محصولات چوبی به علل مختلف سبب از بین رفتن پوشش گیاهی شده است.

پیچیدگی و توسعه روزافزون پدیده‌های پویایی مانند تخریب سرزمین و بیابان‌زایی در قرن حاضر، فکر استفاده از فناوری‌های جدید را برای ارزیابی و پایش آن‌ها معطوف نموده است. از مهم‌ترین این فناوری‌ها که مبتنی بر فناوری‌های اطلاعات مکانی (ژئو انفورماتیک) هستند می‌توان به سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی و سیستم موقعیت‌یاب جهانی اشاره نمود.

ارزیابی تخریب زمین با توجه به روش‌های متعددی مورد واکاوی قرار می‌گیرد و بهترین راهکار روش ترکیبی استفاده از سنجش از دور، سیستم اطلاعات جغرافیایی و مطالعات میدانی است. آشکار ساختن تغییرات یکی از نیازهای اساسی در مدیریت و ارزیابی منابع طبیعی است. مقایسه مطالعات سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در مقیاس بزرگ نسبت به روش‌های مرسوم میدانی نشان داده است که ازنظر زمان و هزینه مقرون به‌صرفه‌تر و همچنین کارآمدتر است. در مطالعات متعددی مشخص شده است که روش ترکیبی سنجش از دور، سیستم اطلاعات جغرافیایی و مطالعات میدانی روش ایده آل و مناسبی به‌منظور شناسایی و طبقه‌بندی مناطق تخریب یافته در سطح زمین است.

1

شکل1 : شماتیک ساده از نحوه عملکرد سنجنده‌های مطالعات زمینی در جمع ­آوری اطلاعات

 

در اشکال 2 الی 5 به‌صورت شماتیک روند تخریب اکوسیستم‌های آبی، خشکی و انسانی با استفاده از دانش سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی قابل مشاهده است.

2

شکل 2- روند تخریب و خشک شدن دریاچه آرال در قزاقستان (عکس سمت چپ در سال 1960 و عکس سمت راست در سال 2000)

 

3

شکل 3- ذوب شدن سریع یخچال‌های طبیعی در منطقه آلاسکا آمریکا (عکس سمت چپ در سال 1890 و عکس سمت راست در سال 2005)

 

4

شکل 4- روند خشک شدن دریاچه ارومیه در ایران

 

5

شکل 5-گسترش شهر ریاض پایتخت عربستان سعودی (عکس سمت چپ در سال 1972، عکس وسط در سال 1990 و عکس سمت راست در سال 2000)

 

استقبال روزافزون به‌کارگیری از روش‌های مبتنی بر سنجش از دور توسط محققان و تصمیم سازان در سطوح مختلف، تأییدکننده قابلیت مناسب این فناوری در چنین مطالعاتی است. بنابراین ضروری است ضمن مرور مفاهیم تخریب سرزمین و بیابان‌زایی و اهمیت و جایگاه مهم آن در توسعه پایدار منابع طبیعی، روش‌های ارزیابی و پایش آن‌ها مورد بررسی قرار گیرد تا بتوان نسبت به معرفی روش مناسب‌تر مبادرت نمود.

6

شکل 6: حوزه‌های کاربرد داده‌های سنجش از دور

 

بررسی پدیده‌های زمینی در سنجش از دور به کمک ویژگی‌هایی از سنجنده‌ها صورت می‌گیرد که به آن‌ها قدرت تفکیک می‌گویند. در حقیقت سنجنده‌ها به کمک این قابلیت‌ها می‌توانند نسبت به بررسی و ارزیابی پدیده‌ها در بعد مربوط مبادرت نمایند. قدرت تفکیک‌های تصاویر ماهواره‌ای شامل زمینی (مکانی)، زمانی، طیفی و رادیومتری است.

7

شکل7: قدرت تفکیک مکانی سنجنده‌های ماهواره Landsat و QuickBird

 

8

شکل8: مقایسه قدرت تفکیک طیفی سنجنده‌های OLI و TIRS در لندست 8 و سنجنده ETM+ در لندست 7

 

قابلیت‌ها و کاربردهای سنجش از دور ماهوارهای

سنجش از دور در تمامی علومی که به نحوی با اطلاعات مکانی در ارتباط هستند کاربرد دارد. داده‌های ماهواره‌ای کاربرد وسیعی در امور کشاورزی و منابع طبیعی دارند. علاوه بر این درزمینهٔ اوضاع کمی و کیفی محصولات کشاورزی، تشخیص برخی انواع محصولات، شناسایی درختان، برآورد سطح زیر کشت، رشد و نمو محصولات و تولید، آفات و امراض، کاربرد دارند. مطالعه جنگل‌ها و مراتع و تفکیک آن‌ها بر اساس تراکم، گونه‌های جنگلی و مرتعی، تعیین نقش شوری، کم‌آبی، شناسایی هالوفیت‌ها و تهیه نقشه‌های کاربری اراضی، از دیگر کاربردهای داده‌های ماهواره‌ای است (کاربری زمین مربوط به استفاده خاصی است که انسان از زمین می‌کند، برای مثال زمین‌های جنگلی، مزارع، زمین آیش، زمین دیم، نمونه‌هایی از کاربری زمین هستند).

یکی از مهم‌ترین کاربردهای داده‌های سنجش‌ از دوری مطالعه و بررسی پدیده‌های پویا و در حال تغییر با طی زمان است. ازجمله پدیده‌های پویا در کشاورزی و منابع طبیعی می‌توان به رشد محصولات کشاورزی، تخریب خاک و پوشش گیاهی و تخریب اراضی و بیابان‌زایی اشاره نمود. به دلیل آنکه بیابانی شدن و تخریب سرزمین در طی زمان رخ می‌دهد، بنابراین از طریق داده‌های ماهواره‌ای می‌توان نسبت به ارزیابی مکانی و زمانی اراضی بیابانی اقدام نمود.

داده‌هاي سنجش از دور به دليل يكپارچه و وسيع بودن، تنوع طيفي، تهيه پوشش‌هاي تكراري و ارزان بودن، در مقايسه با ساير روش‌هاي گردآوري اطلاعات از قابليت‌هاي ويژه‌اي برخوردار است كه امروزه عامل نخستين در مطالعه سطح زمين و عوامل تشکیل‌دهنده آن محسوب می‌شود. امكان رقومي نمودن داده‌ها موجب شده است كه سيستم‌هاي كامپيوتري بتوانند از اين داده‌ها به‌طور مستقيم استفاده كنند و سيستم‌هاي داده‌هاي جغرافيايي و سيستم‌هاي پردازش داده‌هاي ماهواره‌اي با استفاده از اين قابليت طراحي و تهيه شده است. سهل‌الوصول بودن داده‌ها، دسترسي سريع به نقاط دورافتاده و دقت بالاي آن‌ها از امتيازات خاص اين فن محسوب می‌شود. از مهم‌ترین كاربردهاي داده‌هاي ماهواره‌اي می‌توان به‌طور اختصار به موارد زير اشاره كرد:

1-مطالعه تغييرات دوره‌اي

برخي از پديده‌ها و عوارض سطح زمين در طي دوره‌های زماني تغيير می‌يابند. علت اين تغييرات می‌تواند عوامل طبيعي مانند سيل، آتش‌فشان، زلزله، تغييرات آب و هوايي، يا عوامل مصنوعي مانند دخالت انسان در محيط زيست باشد. براي مثال تغيير سطح آب درياي خزر در طي یک دوره 10 تا 20 ساله، تغيير ميزان سطح پوشش و جنگل‌ها در شمال كشور و تغيير تراکم پوشش نخل در جنوب كشور و ميزان آسيب آن‌ها در دوران جنگ، تغییر مساحت و سرعت گسترش شهرها  را می‌توان با استفاده از داده‌هاي ماهواره‌اي با دقت بسيار زيادي مطالعه كرد.

9

شکل9: پایش سیلاب و طغیان آب

 

2- مطالعات زمین‌شناسی

با استفاده از داده‌هاي ماهواره‌اي می‌توان مرزهاي بسياري از سازندهاي زمين‌شناسي را از يكديگر تفكيك كرد، گسل‌ها را مورد مطالعه قرار داد و نقشه‌هاي گوناگون زمين‌شناسي تهيه كرد. ازجمله نقشه‌هاي زمين‌شناسي گوناگون كه با استفاده از داده‌های ماهواره‌اي می‌توان تهيه كرد، نقشه گسل‌ها و شكستگي‌ها، نقشه سازندهاي سنگي مختلف، نقشه خاك‌شناسي و نقشه پتانسيل ذخاير تبخيري سطحي هستند. افزون بر اين با توجه به گستره بسيار وسيع زیرپوشش هر تصوير ماهواره‌اي، چنين تصاويري براي مطالعات كلان منطقه‌اي براي زمين‌شناسان بسيار مفيد است.

10

شکل10: تغییرات فوران آتش‌فشان اتنا در یک دوره 24 روزه (ماهواره SPOT)

 

3- مطالعات كشاورزي و جنگلي

تشخيص و تمايز گونه‌هاي گياهي مختلف، محاسبه سطح زير كشت محصولات كشاورزي، مطالعه مناطق آسیب‌دیده كشاورزي براثر كم‌آبي يا حمله آفت‌هاي مختلف به آن‌ها ازجمله مهم‌ترین كاربردهاي داده‌هاي ماهوار‌ه‌اي است. تهيه نقشه جامع پوشش گیاهی هر منطقه، تهيه نقشه آبراهه‌ها ‌و ارتباط آن‌ها با مناطق مستعد كشت و برآورد ميزان محصول زير كشت از كاربردهاي ديگر چنين اطلاعاتي است. لازم به ذكر است كه وزات بازرگاني و كشاورزي كشور ایالات‌متحده آمريكا از ابتداي تكوين فنّاوری سنجش از دور همه‌ساله محصول كشاورزي كشور آمريكا و تمام كشورهاي جهان را با استفاده از تصاوير ماهواره‌اي برآورد می‌كند تا براي برنامه‌ريزي بازار و توليد اطلاعات مفيد و لازم را به دست آورد. افزون بر اين مطالعه ميزان انهدام جنگل‌ها و يا ميزان پيشرفت جنگل‌كاري از كاربردهاي ديگر اين تصاوير است.

11

شکل11: پایش آتش‌سوزی در جنگل‌های روسیه (منطقه آمور و یاکوتیا)

 

12

شکل 12- نقشه میزان هدایت الکتریکی در مقیاس جهانی با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی

 

4- مطالعات منابع آب

مطالعه آب‌هاي سطحي منطقه و تهيه نقشه آبراهه‌ها، بررسي تغيير مسير رودخانه‌ها براثر عوامل طبيعي يا مصنوعي، تخمين ميزان آب سطحي هر منطقه ازجمله كاربرد داده‌هاي ماهواره‌اي است.

5- مطالعات دريايي

از فنّاوری سنجش از دور بخصوص در چند زمينه مهم كاربردهاي دريايي می‌توان استفاده كرد كه از آن جمله مطالعات دوره‌هاي پيشروي و پس‌روی كرانه دريا، مطالعات عمومي ويژگي‌ها و خصوصيات توده‌هاي آبي مثل نقشه دماي سطح و رنگ آب و نقشه تراكم ميزان كلروفيل و پلانكتون و مطالعات مربوط به تأثير ساير پديده‌ها بر دريا، ازجمله وضعيت حركت و تندي امواج دريا و غيره هستند. تا به حال، سنجنده‌ها و ماهواره‌هاي مخصوصي فقط براي مطالعات درياها و اقيانوس‌ها طراحي و ساخته شده است. از مهم‌ترین اين ماهواره‌ها می‌توان به ماهواره “موس” در  ژاپن و ماهواره “سی ست” در آمریکا نام برد.

6- مطالعه بلاياي طبيعي

امروزه برآورد ميزان خسارت ناشي از بلاياي طبيعي از قبيل سيل، زلزله، آتش‌فشان، طوفان و غیره با استفاده از داده‌هاي ماهواره‌اي بسيار متداول است. تعيين راهبرد مناسب براي جلوگيري و كاهش خسارت بلاياي طبيعي ازجمله ديگر كاربردهاي داده‌هاي ماهواره‌اي است.

13

شکل 13- نقشه میزان بارش در مقیاس جهانی با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی

 

7- باستان‌شناسی

با استفاده از پردازش داده‌های ماهواره‌ای، ضمن بررسی عارضه‌های زمینی ناشی از کاووس‌های باستانی می‌توان هرگونه مداخله در حریم آثار تاریخی و فرهنگی را کنترل و نظارت نمود.

14

شکل14: کاربرد داده‌های سنجش‌از دوری (LIDAR) در مطالعه سایت‌های باستان‌شناسی

 

8- هواشناسی

ماهواره‌های هواشناسی وضعیت هوای زمین را بررسی می‌کنند و ابزار مهمی برای پیش‌بینی وضع هوا به شمار می‌آیند به نحوی که می‌توان با استفاده از آن‌ها انواع وقایع طبیعی نظیر طوفان، سیل، برف، گردباد و خشک‌سالی را برآورد نمود و به موقع اخطار داد.

15

شکل 15: بازیابی و اصلاح دمای سطح زمین ( ماهواره GOES-13)

 

در سال‌های اخیر به‌کارگیری روش‌های مبتنی بر سنجش از دور توسط متخصصان و محققان مباحث تخریب و بیابان‌زایی بسیار زیاد شده است. این استقبال به دلیل امکانات فراوانی است که داده­های ماهواره‌ای در اختیار آن‌ها قرار می‌دهند.

 

تکنیک‌های سنجش‌ازدوری ارزیابی تخریب سرزمین و بیابان‌زایی

سنجش ‌از دور روشی مبتنی بر داده‌های به دست آمده از انعکاس طیفی پدیده‌های زمینی (پوشش گیاهی، خاک، آب و غیره) است. این داده‌ها به‌طور مستقیم قابلیت تشخیص و استفاده­های نظارتی و ارزیابی را ندارند بلکه پس از طی مراحل مختلف تبدیل به اطلاعات باارزش می‌گردند. این فرایند تبدیل داده به اطلاعات توسط تکنیک­های مبتنی بر منطق‌های ریاضی و آمار و احتمالات صورت می‌گیرد. در فرایند تخریب سرزمین و بیابان‌زایی، به دلیل تغییر شرایط سطح زمین و نیز تغییر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پدیده‌های مرتبط گیاهی و خاکی، تغییراتی در انعکاس طیفی مناطق بیابانی شده نسبت به حالت قبل رخ می‌دهد که به‌وسیله تکنیک‌های سنجش‌ازدوری بایست این تغییرات را به‌صورت کمی و کیفی بررسی کرد. مهم‌ترین این تغییرات همان‌هایی هستند که تحت عنوان شاخص‌های تخریب سرزمین و بیابان‌زایی معرفی می‌گردند.

از قابلیت‌های مهم و منحصربه‌فرد داده‌های رقومی ماهواره‌ای، دارا بودن قدرت‌های تفکیک زمینی، زمانی، طیفی و رادیومتری است. این قابلیت مهم تصاویر ماهواره‌ای امکان بررسی‌های مهمی همچون ارزیابی و پایش پدیده‌های پویایی چون تخریب سرزمین و بیابان‌زایی را در ابعاد مکانی، زمانی، طیفی و رادیومتری فراهم می‌آورد. بنابراین پایش تخریب سرزمین و بیابان‌زایی در ابعاد گوناگون مکانی، زمانی، طیفی و رادیومتری می‌تواند صورت گیرد. این ارزیابی در سه سطح  تخریب خاک لخت، تخریب پوشش گیاهی و کاربری ‌اراضی و نهایتاً تخریب مورفولوژی زمینی قابل بررسی است. رویکرد‌های ارزیابی بیابان‌زایی توسط سنجش ‌از دور بر پایه بررسی تغییرات زمانی و مکانی آنالیز مقایسه‌ای طبقه‌بندی تصاویر در زمان‌های مختلف و آنالیز هم‌زمان داده‌های چند زمانی استوار است.

ماهیت ارزیابی و پایش بیابان‌زایی از نوع آشکارسازی تغییرات است که با طی زمان صورت می‌گیرد. آشکارسازی تغییرات فرایندی است که امکان مشاهده و تشخیص تفاوت‌ها و اختلافات سری‌های زمانی پدیده‌ها و عوارض و الگوهای سطح زمین را فراهم می‌کند. در روند ارزیابی، تشخیص و درک به موقع و دقیق تغییرات بسیار مهم است. داده‌های ماهواره‌ای به دلیل دارا بودن ویژگی‌های مهمی مانند به هنگام بودن، تکراری بودن، چند طیفی بودن، توان تفکیک مناسب زمانی، مکانی و رادیومتری، فرمت رقومی و امکان پردازش کامپیوتری از پتانسیل بالایی برای بررسی تغییرات مکانی و زمانی پدیده­ها (ازجمله تخریب سرزمین و بیابان‌زایی) برخوردار هستند. آشکارسازی تغییرات یکی از بیشترین و مهم‌ترین کاربردهای سنجش از دور است. بر اساس نوع پدیده و ماهیت تغییرات تکنیک‌های متعددی برای ارزیابی تغییرات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تکنیک‌ها دارای محاسن و معایبی هستند و به‌کارگیری آن‌ها بستگی به پوشش ‌طیفی داده‌ها، در دسترس بودن و کیفیت داده‌ها، شرایط محیطی، دانش و مهارت ارزیاب و زمان و هزینه ارزیابی دارد.

یک ارزیابی خوب از تغییرات می‌بایست اطلاعات مفید زیر را در اختیار قرار دهد:

  • محدوده و سرعت تغییرات
  • توزیع مکانی انواع تغییرات
  • روند تغییرات
  • ارزیابی صحت نتایج به دست آمده از آشکارسازی تغییرات

اساس ارزیابی بیابان‌زایی در سنجش‌از دور، بررسی تغییرات پدیده‌های سطحی مانند خاک، پوشش گیاهی و سایر پدیده­های مرتبط است. به‌طور سنتي بازتاب طيفي پوشش گياهي و خاک به ‌عنوان مهم‌ترین متغيرهاي مشخص سنجش از دوري، براي تشخيص وضعيت اكوسيستم‌هاي در معرض خطر تغييرات بیابان‌زایی هستند. با توجه به اینکه درجات متفاوت بیابان‌زایی به‌وسيله پوشش گیاهی پراكنده مشخص و شناسايي می‌شوند، بهترین روش مطالعه بیابان‌ها، كسب برآوردهاي صحيح از فراواني پوشش گیاهی است كه تحت تأثير عوامل زمينه مانند شاخ و برگ گياهي و زير لايه‌ها (زیراشکوب) قرار نگرفته باشند. از طرف ديگر سطح خاك نيز می‌بايستي همانند پوشش‌گیاهی مورد توجه و دقت قرار گيرد.

در حاشيه بيابان‌ها كه مشخصه ‌اصلي آن‌ها تغييرپذيري زياد بارندگي ساليانه نسبت به متوسط بارندگي درازمدت است، خصوصيات سطحي مانند تجمع آب، نفوذپذيري و آبشویی، شاخص‌هایي براي ارزيابي شرايط اكوسيستم‌هاي بياباني می‌باشند. بافت خاك، يكي از مهم‌ترین عوامل براي تعادل آب است چرا كه بافت خاك، نفوذ و صعود مويينگي آب را كنترل می‌كند. در خاك‌هاي با بافت ريز (لومي) بارندگي به‌سختی نفوذ می‌كند و بنابراين در معرض هدر رفت سريع از طريق تبخير قرار می‌گيرد. خاك‌هاي با بافت درشت‌تر شني اجازه می‌دهد كه آب به‌سرعت به اعماق پايين‌تر نفوذ كند، جایی که به خوبي در برابر تبخير پس از خشك شدن لايه‌هاي سطحي محافظت می‌گردند. از طرف ديگر، تقريباً تمامي آب نفوذ يافته در اين خاك‌ها آماده استفاده گياهان قرار می‌گيرند و تجمع نمك در خاك به دليل كارآيي بيشتر آبشويي در پايين باقي می‌ماند.

ارتباط ميان اقليم و شرايط زيست محيطي كه ممكن است اهميت اوليه را در مقياس جهاني دارا باشد، هنگامی‌که عوامل محلي مانند توپوگرافي، سنگ‌شناسي و خصوصيات خاك، توزيع مجدد آب قابل دسترس براي رشد گياهان را تعيين می‌نمايند، می‌تواند به‌ عنوان یک مسئله و معضل بروز نمايد. بنابراين مطالعات مفيد و مناسب سنجش از دوري بايد بر ارزيابي ارتباط با خاك و پوشش گیاهی تمركز يابد. همچنين شرايط لحظه‌اي سطح خاك كه ممكن است فصلي يا ساليانه با بارندگي نوسان يابد، حالت پويايي سيستم را نشان می‌دهد. مشاهدات تكراري در دوره‌هاي زماني طولاني مدت براي ارزيابي تغييرات مهم ضروري است. درنتیجه مرور مطالعات گذشته می‌تواند به‌اندازه مطالعات دائمی تغييرات محيط زيستي سنجش از دوري مهم باشد. با توجه به اهمیت پوشش گیاهی، خاک و آب در استخراج شاخص‌های مربوط به ارزیابی تخریب سرزمین و بیابان‌زایی، خصوصیات سنجش‌ازدوری آن‌ها مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.

شاخص‌های پوشش‌گیاهی

پوشش‌گیاهی مناطق بیابانی یکی از مهم‌ترین شاخص‌های ارزیابی و پایش تخریب و بیابان‌زایی می‌باشند چرا که کوچک‌ترین تغییرات در روند بیابان‌زایی عرصه‌ها از طریق بررسی پوشش‌گیاهی قابل پیگیری است.

پوشش‌گیاهی یک منطقه محل تلاقی اقلیم، خاک و سایر عوامل انسانی و غیره است. پس استخراج اطلاعات تغییرات پوشش گیاهی می‌تواند بیانگر تغییرات بیابان‌زایی باشد. با توجه به اینکه نقش انسان به عنوان یک عامل مؤثر در تغییرات زیست محیطی مورد شناسایی قرار گرفته است؛ لذا با کمی‌سازی کلیه پارامترهایی که از جانب اکوسیستم انسان‌ساز در طبیعت صورت می‌پذیرد می‌توان به یک الگوی ارزیابی مساعد و مناسب دست یافت.

16

شکل16- تأثیر پارمترهای متعدد بر روی روند کاهش پوشش‌گیاهی

 

شاخص‌های پوشش گیاهی نوع ویژه‌ای از شاخص‌های طیفی هستند که برای استخراج اطلاعات از داده‌های تصویری مورد استفاده قرار گرفته و اغلب اطلاعات را از کانال‌های طیفی قرمز و مادون‌قرمز نزدیک استخراج می‌کنند. این شاخص‌ها کمیت‌های عددی هستند و رابطه‌ای با وضعیت پوشش گیاهی در هر نقطه از تصویر ماهواره‌ای دارند. شاخص‌ها‌ی ‌گیاهی غالباً بر اساس شواهد تجربی محاسبه می‌شوند. فرضیه اصلی در محاسبه آن‌ها این است که از ترکیب داده‌های سنجش از دور در باندهای مختلف می‌توان اطلاعات مفیدی را درباره پوشش‌ گیاهی یک منطقه به دست آورد. در گیاهان سه ناحیه طیفی وجود دارد:

  1. گیاهان سبز معمولاً در محدوده مرئی (400 تا 700 نانومتر) تیره هستند که این فرایند ناشی از جذب نور توسط رنگ‌دانه‌های موجود در گیاهان سبز (کلروفیل، گزانتوفیل) است. اما در این محدوده یک افزایش ناگهانی انعکاس در طول موج حدود 550 نانومتر دارند (نور سبز) به همین دلیل آن‌ها معمولاً به رنگ سبز دیده می‌شوند.
  2. در محدوده بین 700 الی 1300 نانومتر گیاهان روشن می‌باشند زیرا در این محدوده دارای انعکاس بالایی هستند.
  3. از 1300 تا 2500 نانومتر گیاهان سبز به دلیل جذب نور توسط آب موجود در برگ گیاهان سبز، سلولز، لیگنین و دیگر مواد موجود در این محدوده طیفی تیره هستند.

17

شکل17: انعکاس طیفی پوشش گیاهی، خاک و آب در باندهای مختلف

 

البته برای از بین بردن عوارضی مانند اثرات توپوگرافی و آلبدو بهتر است برای تشخیص پوشش‌های گیاهی از نسبت‌های باندی استفاده شود. اگر بخواهیم پوشش‌های گیاهی به‌صورت روشن ظاهر شوند نسبت باندهایی که در قلمرو 700 الی 1300 نانومتر قرار گرفته به باندهایی که در قلمرو 400 تا700 و یا 1300 تا 2500 نانومتر قرار دارند مناسب‌ترند. در حالت اول نسبت مادون‌قرمز نزدیک NIR  به IR  است و در واقع هدف این است باندهایی که در آن­ها پوشش گیاهی انعکاس بالایی دارد در صورت و باندهای که انعکاس کمی دارند در مخرج قرار گیرند. شاخص‌های پوشش گیاهی ازنظر نحوه تقارب خطوط هم ارزش پوشش گیاهی به دو دسته تقسیم می‌شوند :

  • شاخص‌های مبتنی بر نسبت: که در آن‌ها خطوط هم‌مقدار پوشش‌ گیاهی در یک منطقه تقارب پیدا می‌کنند و شیب‌خط وصل‌کننده مبدأ به نقطه پیکسل موردنظر را اندازه‌گیری می‌نمایند و می‌توان از RVI ,SAVI ,NDVI نام برد.
  • شاخص‌های متعامد: که در آن‌ها خطوط هم‌مقدار پوشش موازی با خط خاکی هستند و فاصله عمودی پیکسل را از خط خاک اندازه‌گیری می‌نمایند و می‌توان از WDVI , PVI , DVI نام برد.

تاکنون شاخص‌های سنجش‌ازدوری فراوانی در خصوص تعیین وضعیت پوشش‌گیاهی، پوشش‌گیاهی و خاک، میزان آب در پوشش‌گیاهی، مواد آلی خاک، رنگ‌دانه‌های گیاهان، برآورد میزان محصول و خشک‌سالی و غیره استخراج گردیده است که در جدول 1، نام و رابطه ریاضی و مؤلفین مهم‌ترین آن‌ها آورده شده است.

18

سنجش از دور در ایران

مطالعات متعددی در داخل کشور به‌منظور ارزیابی تخریب زمین صورت پذیرفته است و تلاش‌ها و زحمات فراوانی نیز انجام گردیده است و درنهایت مدل‌ها و روش‌های متعددی توسط محققین متعدد ارائه و در سطح منطقه‌ای، استانی و ملی به مرحله اجرا گذارده شده است.

دانستن برخی اطلاعات عمومی و روند تغییرات آن در کشور بسیار مهم و ضروری است، لذا در ادامه به ارائه نتایجی اشاره می‌گردد که با استفاده از مطالعات میدانی و آماری، سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور به روند تغییرات بارش (شکل 18) و تراکم و توزیع جمعیت (شکل 19) در ایران می‌پردازد.

19

با توجه به نقش مهم و تأثیرگذار انسان در افزایش تخریب زمین و بیابان‌زایی در کره زمین در ادامه به روند افزایش جمعیت شهری و روستایی در ایران پرداخته شده است (شکل 20 و 21).

20

از سوی دیگر این روند افزایشی فقط مربوط به ایران نیست و مطالعات جهانی نیز به آن اشاره داشته است به‌طوری‌که برای اولین بار در تاریخ بشر در سال 2007 جمعیت شهری در دنیا از جمعیت روستایی پیشی گرفته است (شکل 22).

21

هدف کلی از انجام ارزیابی و پایش، کسب مجموعه اطلاعات مستمر و مقایسه میزان دسترسی به اهداف در سطوح مختلف مطالعه و نیز بررسی میزان دسترسی به اهداف است. فرایندی که در تخریب سرزمین و بیابان‌زایی رخ می‌دهد، تغییر خصوصیات پدیده‌های سطحی است. بدین مفهوم که با وقوع تخریب و بیابان‌زایی، شرایط شاخص‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی پدیده‌ها تغییر می‌نماید. لذا در روش­های مختلف ارزیابی تخریب سرزمین و بیابان‌زایی هدف آن است که بتوانیم این تغییرات را به‌منظور بررسی‌های مختلف به‌صورت کمی و کیفی به تصویر بکشیم. تناظر این ویژگی‌ها با ویژگی‌های رو به گسترش کمی و کیفی فناوری‌های دریافت داده‌ها و تولید اطلاعات ماهواره‌ای، اهمیت جنبه‌های کاربردی تصاویر‌ ماهواره‌ای در بررسی و مطالعه تخریب سرزمین را نمایان‌تر می‌نمايد. تنوع بسیار زیاد انواع ماهواره‌های سنجش‌ازدوری و قابلیت‌های فراوان بررسی تغییرات سطح زمین به کمک تکنیک‌های گوناگون نمایش کمی و کیفی تغییرات همراه با مزایای صرف وقت و هزینه کمتر و نیز پایش‌ها در مقاطع زمانی، سبب افزایش استقبال روزافزون به‌کارگیری روش‌های مبتنی بر سنجش از دور در ارزیابی تخریب سرزمین و بیابان‌زایی شده است.

تحقیقات نشان می‌دهد که روش‌های مبتنی بر سیستم اطلاعات مکانی و سنجش از دور در ارزیابی و پایش تخریب سرزمین و بیابان‌زایی، اطلاعات صحیح‌تری را در اختیار مدیران و محققان مربوط در سطوح بین‌المللی، منطقه‌ای، ملی و محلی قرار می‌دهند. بدین مفهوم که اطلاعات حاصل از روش‌های سنجش‌ازدوری به دلیل پویایی بیشتر، تطابق بیشتری با واقعیات زمینی دارد و قابلیت توصیه بیشتری را دارا است.

توجه به این نکته ضروری است که قبل از انجام هرگونه مطالعه کاربردی درزمینهٔ تحلیل‌های مکانی ناشی از علوم سنجش ‌از دور و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی در ارزیابی و پایش تخریب سرزمین و بیابان‌زایی، دقت در درک اصول و مبانی و تفاوت موضوعات مورد مطالعه و ضرورت داشتن آگاهی از علوم و دانش‌های پایه‌ای و نیز اطلاعات کافی از تکنیک‌ها در ارتباط با موضوع فوق از اهمیت حیاتی برخوردار است.

حصول نتایج بهتر نیازمند شناخت دقیق موضوع و بررسی دقیق قابلیت انجام تحقیقات و مطالعات کاربردی جدید با توجه به شرایط و امکانات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری موجود و همچنین استفاده از روش‌های تحلیل مناسب است.

جهت دریافت مقاله بالا به صورت فایل پی دی اف بر روی دکمه زیر کلیک کنید:

دانلود مقاله به صورت PDF

دیدگاهتان را بنویسید