کاربرد تصاویر ماهواره‌ای و تکنیک‌های پردازش تصاویر در استخراج و پایش کاربری‌های اراضی جنگل‌های ایلام

مقاله ها و پایان نامه ها

:

داده های ماهواره ای به دلیل داشتن ویژگی هایی مانند سطح پوشش وسیع، قابلیت تکرار، به هنگام شدن مداوم، هزینه کمتر و امکان دسترسی به مناطق صعب العبور نقش مؤثری را در مطالعات مربوط به مناطق جنگلی کشورهای پیشرفته و درحال توسعه جهان بازی می کند (درویش صفت و زارع،1988؛ تیریل، 1994؛ بونان، 1997). پوشش جنگلی نقش مهمی در چرخه های هیدرولوژیکی، سیستم های دمایی و هم چنین چرخه های بیوشیمیایی موجود در جهان بازی می کند (ناصری و همکاران،1988؛ دفریش و تاوشند1999؛ فرانکلین،2001). در چهار دهه گذشته تغییرات کاربری اراضی در ایران با سرعت فزاینده در بعضی جهات نامطلوب به وقوع پیوسته است و این باعث تشدید روند تخریب اراضی شده است.. در چند سال اخیر و در سالهای جاری جنگل های ایلام براثر مشکلات مختلف دارای خشکیدگی شده است. تحقیق حاضر نیز در تلاش است تا با استفاده از تکنیک های سنجش ازدور و تصاویر ماهواره ای و همچنین با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست به بررسی وضعیت کاربری اراضی این جنگل ها بپردازد و عوامل مؤثر بر این جنگل ها را بررسی کند.

1-2 بیان مسئله:

آگاهی از انواع پوشش سطح زمین و فعالیت­های انسانی در قسمت­های مختلف آن و به بیان دیگر نحوه استفاده از زمین، به عنوان اطلاعات پایه برای برنامه­ریزی­های مختلف از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. نقشه­هایی كه نمایشگر چنین فعالیت­هایی در سطوح مختلف زمین باشد، نقشه كاربری اراضی نامیده می شود (سید سعید رضا احمدی زاده علاف، 1382). آشکارسازی تغییرات فرآیندی است که امکان مشاهده و تشخیص تفاوت­ها و اختلاف سری زمانی پدیده­ها، عارضه­ها و الگوهای سطح زمین را فراهم می­کند (یانگ،2003؛چن و لو ،2002،لو،2004؛ایلماز،2010). ازنظر تاریخی مهم ترین تغییر کاربری اراضی که انسان انجام داده، از میان بردن جنگل ها و تبدیل آن ها به اراضی کشاورزی و سکونتگاه­ها بوده است (لائوس و هرزوگ،2002). ازآنجاکه تغییرات در کاربری ­اراضی در سطوح وسیع و گسترده صورت می­گیرد، لذا تکنولوژی سنجش ازدور یک ابزار ضروری و باارزش در ارزیابی تغییرات است (لو،2004). امروزه تغییرات بدون برنامه کاربری اراضی به یک مشکل حاد تبدیل شده است و اکثر تغییرات کاربری اراضی بدون برنامه­ریزی مدون و توجه کافی به اثرات زیست محیطی آن ها صورت می­گیرد. در چهار دهه گذشته تغییرات کاربری ­اراضی در ایران با سرعت فزاینده در بعضی جهات نامطلوب به وقوع پیوسته است و این باعث تشدید روند تخریب اراضی گردیده ­است (آرخی و نیازی،2009).

استفاده از اطلاعات ماهواره­ای شیوه مناسبی برای ارزیابی پوشش گیاهی و تغییرات کاربری اراضی و مقایسه آن در زمان های مختلف است. با توجه به قابلیت بالای تصاویر ماهواره ای نظیر بهنگام بودن، چند طیفی بودن، تکراری بودن، پوشش وسیع و افزایش روزافزون توان فن طیفی و مکانی می توان جهت مطالعه و بررسی تخریب زمین (نوع و جهت تغییرات پوشش گیاهی/کاربری اراضی) از آن ها استفاده کرد (وحید چیت ساز، 1378).

هدف اصلی از پردازش تصاویر ماهواره­ای، تهیه نقشه­های موضوعی و کارآمد می­باشد، انتخاب روش مناسب طبقه­بندی نقش مهمی در این امر ایفاء می­کند. محققان در راستای توسعه روش­ها و تکنیک­های پیشرفته طبقه­بندی، جهت بهبود دقت طبقه­بندی، تلاش­های وسیع و گسترده­ای را انجام داده­اند که از آن جمله فیضی زاده و همکاران (1386)، با استفاده از تصاویر ماهواره ای ETM+ لند ست 7 نقشه های کاربری اراضی شهرستان ملکان را استخراج نمودند آن ها برای طبقه بندی تصاویر ماهواره ای از الگوریتم طبقه بندی حداکثر احتمال استفاده نمودند.

از دیگر روش­های طبقه­بندی می­توان به روش­ها شبکه عصبی مصنوعی اشاره کرد (آرخی و همکاران، 1390). این روش به علت اینكه در آن هیچ پیش فرضی در مورد توزیع داده­ها نشده است به­عنوان یك ابزار باارزش جهت طبقه­بندی کاربری­ها به شمار می­آید. به همین علت توسعه مدل­های طبقه­بندی به كمك شبكه­های عصبی در سال­های اخیر موردتوجه محققان قرارگرفته است (ایرماک ،2006؛سابرامایانا،1997). از دیگر روش­های طبقه­بندی می­توان روش طبقه­بندی حداکثر احتمال، حداقل فاصله، اندازه زاویه طیفی و … اشاره کرد.

در ایران نیز به علت تعامل و تقابل نیازهای همیشگی جوامع انسانی و محیطی با زمین به همراه برنامه ریزی های ناکارآمد شاهد تغییر ات وسیعی در پوشش زمین به ویژه از بین رفتن پوشش گیاهی بوده ایم. این تغییرات پوشش های زمین به ویژه در محیط های شکننده از نظر زیست محیطی و کانون های جمعی شدت دو چندانی دارد. مشکلات موجود در این زمینه ، نیاز به انجام مطالعات و برنامه ریزی های خردمندانه و هماهنگ با حفظ تعامل محیطی و توسعه پایدار را در هر روز نسبت به روز قبل بیشتر می کند.

جنگلهای زاگرس در غرب کشور ، اکوسیستم های طبیعی با ارزشی هستند که در آنها تنوع بالایی از گونه های گیاهی و جانوری وجود دارد. متاسفانه این اکوسیستم ها به دلایل مختلفی از جمله تبدیل اراضی ، بهره برداری بی رویه ،چرای دام ،آتش سوزی ،برداشت چوب و غیره در معرض خطر تخریب قرار گرفته و روز به روز از تعداد و کیفیت گونه های گیاهی و جانوری آن کاسته می شود . به طوریکه بر اساس منابع موجود امروزه جنگلهای زاگرس و پوشش گیاهی آنها که بسیاری از گونه های آن نایاب هستند در معرض خطر نابودی قرار گرفته است.

اگر روند تغییرات پوشش زمین سریع و بی برنامه باشد باعث به هم خوردن تعادل زیست محیطی و تبعات جبران ناپذیری بر منابع طبیعی به بار می آورد. در نتیجه اکوسیستم های محیطی با مشکلات عدیده ای مواجه خواهد شد و منابع طبیعی با خطر جدی روبرو می شوند. برای حل این مشکلات برنامه ریزی آگاهانه ضرورت می یابد.

به طور کلی مطالعه حاضر برای نیل به اهداف زیر می باشد:

1- بررسی روند تغییرات پوشش کاربری اراضی در جنگلهای ایلام.

2-  استخراج شاخص های گیاهی برای دوره های مختلف و مقایسه آنها و همچنین مقایسه  تغییرات سطح انها.

3- استخراج کاربری اراضی با استفاده از روشهای طبقه بندی پیکسل پایه.

1-3 -سؤالات تحقیق

گام اول در پژوهش علمی، پرسش یا پرسش های اولیه است که فرضیه سازی، روش شناسی و چارچوب اصلی پژوهش بر مبنای آن استوار است و با توجه به موضوع پژوهش، پرسش های مطالعه حاضر به شرح زیر هست:

1- روند تغییرات کاربری اراضی در جنگل های ایلام به چه صورت بوده است و بیشترین تغییرات در کدام یک از کاربری ها رخ داده است؟

2- آیا استفاده از اطلاعات مربوط به روش های طبقه بندی امکان دستیابی به دقت بالاتر را در ارزیابی روند تغییرات کاربری اراضی فراهم می آورد؟

1-4- فرضیات تحقیق

فرضیه عبارت است از حدس یا گمان اندیشمندانه درباره ماهیت، چگونگی و روابط بین پدیده ها، اشیاء و متغیرها که محقق را در تشخیص نزدیک ترین و محتمل ترین راه برای کشف مجهول کمک می کند (حافظ نیا 1389). فرضیه سازی برای پژوهش حاضر با توجه به پرسش های آغازین و بررسی های اولیه و مرور بر ادبیات موضوع صورت گرفته است. این فرضیه ها عبارت اند از:

1- روند تغییرات کاربری اراضی در جنگل های ایلام محسوس بوده و بیشترین تغییرات در کاربری اراضی جنگل می باشد.

2- طبقه بندی حداکثر احتمال با استفاده از تصاویر ماهواره­ای لندست، برای بررسی روند تغییرات کاربری ارضی مناسب است.

Terrill

Bonan

Defries and Townshend