ارزیابی تخریب اراضی با استفاده از داده های سنجش از دور ماهواره لندست در بازه زمانی 1400-1390 (مطالعه موردی: شهرستان اصفهان)

پیشینه و هدف:

 تخریب اراضی یکی از پدیده های مخرب است که ثبات و امنیت اکوسیستم ها به ویژه در مناطق خشک را تهدید می کند. تخریب اراضی می تواند منجر به کاهش حاصلخیزی و بهره وری خاک، مهاجرت و جابه جایی جمعیت، ناامنی غذایی و نابودی اکوسیستم ها شود. علیرغم اقدامات گسترده در زمینه مقابله با تخریب اراضی، این مشکل در دهه های اخیر نه تنها کاهش نیافته است، بلکه به تدریج تشدید شده است. بنابراین، پایش تخریب اراضی و آشکارسازی ویژگی های آن برای مدیریت و بازیابی کیفیت اراضی ضروری است و این پایش در مناطق خشک امکان مدیریت صحیح و مبارزه با این پدیده را تسهیل می کند. پایش تخریب اراضی در این مناطق با استفاده از داده های سنجش از دور امکان پذیر است، به نحوی که این دانش به طور گسترده ای برای پایش تخریب اراضی منطقه ای مورد استفاده قرار خواهد گرفت. باتوجه به اهمیت موضوع تخریب اراضی و نیاز به پایش اراضی جهت دستیابی به درک درستی از وضعیت شهرستان اصفهان و به دنبال آن ایجاد مدیریت مناسب و به موقع جهت جلوگیری از گسترش تخریب، این تحقیق با هدف بررسی وضعیت تخریب اراضی در این شهرستان  با استفاده از مدل سازی شاخص های محیطی حاصل از داده های ماهواره ای در بازه زمانی 1390-1400، انجام شد.

مواد و روش ها:

 در این تحقیق به منظور بررسی روند تغییرات کاربری اراضی در حوزه مطالعاتی، از تصاویر ماهواره ای لندست، سنجنده های TM و OLI استفاده گردید و همچنین از داده های حاصل از بازدید میدانی به عنوان اطلاعات جانبی استفاده شد. پردازش و تحلیل تصاویر ماهواره ای در محیط نرم افزار ENVI صورت گرفت. به منظور تهیه نقشه تغییرات کاربری اراضی، روش طبقه بندی نظارت شده حداکثر احتمال بکار گرفته شد. سپس تمامی کاربری های منطقه مورد مطالعه در چهار کاربری اراضی کشاورزی، مراتع، اراضی بایر و شوره زار و مناطق شهری و انسان ساخت تقسیم بندی شدند. در نهایت لایه های بدست آمده، جهت محاسبه مساحت کاربری ها و تهیه نقشه خروجی مناسب به نرم افزار ArcGIS منتقل گردید. پس از بررسی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از روش حداکثر احتمال شاخص های شوری خاک SI و شاخص اقلیمی Albedo، شاخص پوشش گیاهی NDVI و LSM تهیه شدند. شاخص شوری خاک SI یکی از شاخص های اصلی ارزیابی تخریب سرزمین است؛ این شاخص استخراج شده از تصاویر ماهواره ای، قادر به ارزیابی شوری خاک در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد که با استفاده از رابطه SI=√(ρ_Blue×ρ_Red) (ρBlue و ρRed به ترتیب باند قرمز و آبی در سنجنده های TM و OLI در ماهواره لندست) محاسبه گردید. شاخص آلبیدو سطحی بدست آمده از داده های سنجش از دور یک پارامتر فیزیکی است که ویژگی های بازتاب سطح و طول موج های کوتاه خورشید را بیان می کند. این پارامتر فیزیکی تحت تاثیر پوشش گیاهی، رطوبت خاک و سایر شرایط سطح زمین می باشد. بنابراین، با بررسی تغییرات آلبیدو می توان تغییرات در سطح زمین و نتیجه تخریب اراضی را به خوبی مورد بررسی قرار داد. برای محاسبه آلبدو سطح در سنجنده های TM و OLI در این مطالعه از رابطه AIbedo=0.356 ρ_Blue+0.130ρ_Red+0.373ρ_NIR+0.085ρ_SWIR1+0.072ρ_SWIR2-0.018 (ρ باند مربوط به تصاویر سنجنده TM و OLI ماهواره لندست) استفاده شد. برای بررسی پوشش گیاهی در این پژوهش، از شاخص NDVI که از تصاویر ماهواره لندست، سنجنده های TM و OLI به دست می آید، استفاده شد. این شاخص بیشترین حساسیت را به تغییرات پوشش گیاهی داشته و در مقابل اثرات جوی و زمینه خاک، به جز در مواردی که پوشش گیاهی کم باشد، حساسیت کمتری دارد. یکی دیگر از پارامتر های بسیار مهم برای بررسی تخریب اراضی، بررسی رطوبت سطحی خاک است که در این مطالعه با استفاده از تغییرات شاخص LSM  مورد مطالعه قرار گرفت.در نهایت برای برآورد تخریب اراضی (LD) درسال های 1390، 1395 و 1400 از روش آنالیز مولفه های اولیه (PCA) بین شاخص های Albedo، SI، NDVI و LSM استفاده شد. ابتدا شاخص های مورد نظر نرمال سازی شدند و سپس مقدار تخریب اراضی برای هر سال برآورد گردید. به طوری که مقادیر زیاد تخریب اراضی نشان دهنده حداکثر تخریب اراضی می باشد.

نتایج و بحث :

بررسی روند تغییرات کاربری اراضی شهرستان اصفهان در چهار کاربری اراضی کشاورزی، مراتع، اراضی بایر و شوره زار و مناطق شهری و انسان ساخت در بازه زمانی 1400-1390 نشان داد که بین سال های 1395-1390 اراضی کشاورزی و مراتع به ترتیب 7/5 و 06/5 درصد کاهش داشت؛ در حالی که اراضی بایر و شوره زار و مناطق شهری و انسان ساخت به ترتیب 10.45 و 1.51 درصد افزایش داشتند. ازطرفی، در بازه زمانی 1400-1395 اراضی کشاورزی و مراتع به ترتیب 0.75 و 1.25 درصد کاهش و اراضی بایر و شوره زار و مناطق شهری و انسان ساخت 1.51 و 0.5  درصد افزایش نشان داده اند. همچنین در باز زمانی 1400-1390 اراضی کشاورزی و مراتع به ترتیب کاهش 6.45 و 6.32 درصدی و کاربری های اراضی بایر و شوره زار و مناطق مسکونی و انسان ساخت به ترتیب افزایش 11.96 و 0.8 درصدی داشتند. بررسی روند تغییرات کاربری اراضی نشان داد که در این بازه زمانی 10 ساله، روند تخریب اراضی کشاورزی و مراتع، کاهشی بوده و اراضی بایر و شوره زار و همچنین مناطق شهری و انسان ساخت در حال افزایش بود. بررسی تغییرات کلاس های بیابان زایی نشان داد که در بازه زمانی مورد مطالعه، کلاس های متوسط، شدید و خیلی شدید بیابان زایی افزایش یافته به طوری که مساحت زمین های بیابانی به ترتیب از 3428، 2817 و 1340 در سال 1390 به 4079، 4276 و 4302 کیلومتر مربع در سال 1400 افزایش یافته است. کلاس های کم و خیلی کم نیز از 2826 و 5295 در سال 1390 به 574 و 2475 کیلومتر مربع در سال 1400 رسیده است. این تغییرات نشان دهنده افزایش بیابان زایی در شهرستان اصفهان است.

نتیجه گیری:

 با استفاده از شاخص های برآورد شده از تصاویر سنجش دور، می تواند با دقتی مناسب روند تخریب و بیابان زایی را پایش کرد و اقدامت لازم برای مقابله با این پدیده مخرب را در دستور کار قرار داد. با استفاده از نتایج حاصل از این پژوهش می توان روند تخریب اراضی شهرستان اصفهان را در گذر زمان برآورد کرد و برنامه ها و سیاست های لازم برای مقابله با این پدیده را اعمال نمود.