بکارگیری تصاویر ماهواره ای و پردازش شیء گرا در استخراج نقشه کاربری و پوشش زمین ها با هدف مدل سازی خدمات اکوسیستم (مطالعه موردی: استان لرستان)

  با توجه به اهمیت ویژه نقشه‌های خدمات اکوسیستم در تصمیم‌گیری، رویکردهای مختلفی برای نقشه‌سازی خدمات اکوسیستم توسعه داده شده است. نرم‌افزار InVEST مبتنی بر مدل‌هایی است که داده‌ کاربری و پوشش زمین ها را با عرضه خدمات اکوسیستم مرتبط می‌سازد، به طوریکه کاربری زمین ها، یک مولفه اساسی برای کلیه مدل‌ها محسوب می‌شود. درحال حاضر فن‌آوری سنجش از دور یکی از تکنیک‌های برتر در استخراج نقشه‌ کاربری و پوشش زمین ها با استفاده از دو روش پیکسل ‌پایه و شی‌ءگرا محسوب می‌شود. درحالی که روش پیکسل‌ پایه مبتنی بر طبقه‌بندی ارزش‌های عددی تصویرها می‌باشد، پردازش شی‌ءگرای تصاویر به دلیل استفاده از اطلاعات طیفی و اطلاعات مربوط به بافت و محتوا نیز در فرآیند طبقه‌بندی از دقت بالاتری برخوردار است. به طوریکه کاربرد گسترده‌ای در تمامی بخش‌ها از جمله علوم محیطی دارد. در این راستا پژوهش حاضر با هدف بکارگیری تصاویر ماهواره‌ای و پردازش شی‌ءگرا در تهیه نقشه کاربری و پوشش زمین های استان لرستان و مدل‌سازی خدمات زیستگاهی انجام شد.

پژوهش با بکارگیری نرم‌افزارهای  eCognition 9.01و InVEST3.0 طی چهار گام شامل آماده‌سازی لایه‌های اطلاعاتی، پردازش شی‌ءگرای تصویرهای ماهواره‌ای، طبقه‌بندی شی‌ءگرا و در نهایت مدل‌سازی خدمات زیستگاهی انجام شد. تصاویر دو ماهواره لندست و سنتینل در محیط نرم‌افزار eCognition فیوژن شده و در تلفیق با داده‌های مدل رقومی ارتفاع سنجنده ASTER مورد پردازش قرار گرفته است. سگمنت‌سازی به عنوان اولین مرحله طبقه‌بندی شی‌ءگرا با استفاده از الگوریتم Multiresolution Segmentation انجام شد. به دلیل بزرگی منطقه مورد مطالعه و قدرت تفکیک مکانی متوسط تصاویر لندست، تصاویر با مقیاس 30، ضریب شکل 4/0 و فشردگی 5/0 سگمنت‌سازی شد و بر اساس الگوریتم فازی اشتراک1، کاربری‌های مورد نظر با استفاده از سنجه‌هایی نظیر بافت2، هندسه3، شاخص تفاضل نرمال شده پوشش گیاهی4، ترکیب سطوح خاکستری پیکسل5 و درجات روشنایی طبقه‌بندی شدند که در این رابطه الگوریتم طبقه‌بندی Assign class مورد استفاده قرار گرفت. سپس با مطابقت دادن نقشه مستخرج با 130 نقطه تعلیمی، دقت و صحت طبقه‌بندی با ضریب کاپا مشخص شد. در ادامه نقشه کاربری و پوشش زمین ها به منظور مدل‌سازی خدمات زیستگاهی وارد نرم‌افزار InVEST شد.

نتایج و آمار به دست آمده برای دقت و صحت طبقه‌بندی با پردازش شی‌ءگرا نتایج قابل قبولی را بیان کرد به طوریکه ضریب کاپای طبقه‌بندی معادل 93/0 برآورد شد. در محدوده مورد مطالعه طبقات کاربری و پوشش زمین ها در شش طبقه شامل کشاورزی آبی و دیم، جنگل، مرتع، منطقه های انسان‌ساخت و منبع های آب تهیه شدند. بنابر نتایج، مرتع ها و جنگل با درصد مساحت 8/39 و 0/33 درصد بیش از 8/72 درصد سطح استان لرستان را به خود اختصاص داده‌اند.. از جمله مشکلات تهیه نقشه کاربری زمین ها به عدم توانایی تصاویر ماهواره‌ای لندست با ابعاد پیکسلی 30 متری در تفکیک زارعت‌ دیم، مرتع ها و جنگل‌های کم‌تراکم به دلیل تشابه طیفی آن ها و همچنین منطقه های روستایی به دلیل سطح کوچک آن ها اشاره نمود. بنابراین سعی شد که با استفاده از تغییر ویژگی های سگمنت نظیر شکل، تن، بافت و همچنین اطلاعات جانبی این محدودیت برطرف شود. برای هر طبقه کاربری زمین ها درجه مطلوبیت زیستگاه در نظر گرفته شد. همچنین حساسیت هر یک از تیپ‌های زیستگاه به تهدیدات مورد نظر در منطقه مورد مطالعه وزن‌دهی شد. عامل های تهدید انسانی موثر بر کیفیت زیستگاه در سه گروه زمین های کشاورزی، منطقه های مسکونی و جاده‌‌ها قرار گرفتند. در نهایت با اجرای مدل، سنجه کیفیت زیستگاه با ارزشی بین صفر تا یک حاصل شد.

  رویکردهای مختلفی برای نقشه‌سازی خدمات اکوسیستم وجود دارد که یکی از آن ها استخراج اطلاعات خدمات اکوسیستم به طور مستقیم از نقشه‌های کاربری و پوشش زمین ها است. چنین رویکردی برای آن دسته از منطقه های بزرگ مقیاس مناسب است که از نظر داده‌های در دسترس و نیروی متخصص محدودیت دارند و خدمت مورد بررسی به طور مستقیم با کاربری زمین ها مرتبط است.