فهرست مطالب

سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی - سال یازدهم شماره 2 (تابستان 1399)

فصلنامه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی
سال یازدهم شماره 2 (تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/05/26
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محبوبه حاجی بیگلو*، واحد بردی شیخ، هادی معماریان، چوقی بایرام کمکی صفحات 1-26
    پیشینه و هدف

     تغییرات در کاربری/پوشش اراضی به عنوان یکی از موضوعات مهم در مدیریت منابع طبیعی، توسعه پایدار و تغییرات زیست محیطی در مقیاس محلی، ملی، منطقه ای و جهانی مطرح است. تبدیل کاربری ها به یکدیگر و تغییر کاربری های مجاز به غیرمجاز از قبیل تبدیل اراضی زراعی به مناطق مسکونی و یا اراضی مرتعی به دیم زارهای کم بازده و فرسایش یافته به عنوان موضوعات مهم در منابع طبیعی همواره مطرح است. شناسایی الگوهای تغییرات کاربری اراضی و پیش بینی تغییرات در آینده به منظور انجام برنامه ریزی مناسب در جهت بهره برداری بهینه از کاربری ها در مدیریت منابع طبیعی نیاز به مدل سازی تغییرات مکانی و زمانی LU/LC را آشکار می سازد. هدف  از تحقیق ارزیابی کارایی مدل تلفیقی سلول اتومای زنجیر مارکوف (CA-Markov model) در شبیه سازی و پیش بینی تغییرات زمانی و مکانی LU/LC در حوزه آبخیز گرگان‏رود با کاربرد آنالیز سه بعدی پنتیوس- ملینوس در کالیبراسیون تغییرات کاربری اراضی با استفاده از سه شاخص ارزیابی اختلاف کمی (QD)، اختلاف مکانی (AD) و درجه شایستگی (FOM) به عنوان شاخص های جدید در ارزیابی صحت مدل زنجیره مارکوف است.

    مواد و روش ها

    به منظور پیش بینی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل تلفیقی سلول اتومای زنجیره مارکوف در حوزه آبخیز گرگان‏رود، از تصاویر سنجنده مشاهده گر زمینی OLI و TM ماهواره لندست 8 و 5 مربوط به سایت USGS استفاده شد. هفت کلاس کاربری اراضی شامل کلاس اراضی جنگلی با شماره کد کاربری 1، کلاس اراضی زراعی با شماره کد کاربری 2، کلاس اراضی مرتعی (مخلوط درختچه زار/ مرتع/ زراعت) با شماره کد کاربری 3، کلاس منابع آبی با شماره کد کاربری 4، کلاس اراضی بایر (بایر/ مرتع/ زراعت) با شماره کد کاربری 5، کلاس مناطق مسکونی و صنعتی با شماره کد کاربری 6، کلاس بستر رودخانه با شماره کد کاربری 7 برای حوزه آبخیز گرگان‏رود تفکیک گردید. به منظور طبقه بندی تصاویر ماهواره ای لندست 5 و 8 به منظور استخراج کلاس های کاربری اراضی حوزه آبخیز گرگان‏رود از روش طبقه بندی شی ءگرا و الگوریتم ماشین بردار پشتیبان استفاده شد. مقیاس سگمنت سازی در این الگوریتم با مقیاس 50 واحد (SL50) به منظور طبقه بندی تصاویر ماهواره سال های 1987، 2000، 2009 و 2017 انتخاب شد. ارزیابی صحت الگوریتم ماشین بردار پشتیبان در طبقه بندی شی ءگرای تصاویر ماهواره ای بابیان دقت کلی، ضریب کاپا، صحت کاربر، صحت تولیدشده، خطای Commission و خطای Omission برای هر چهار دوره مطالعاتی انجام شده است. برای درک این که در طی دوره 30 ساله موردمطالعه، تغییرات ایجاد شده در منطقه چگونه بوده و کدام کلاس ها گسترش و کدام کلاس کاهش مساحت داشته اند، با استفاده از نقشه های طبقه بندی شده با استفاده از نرم افزار IDRISI، تغییرات در محدوده کلاس ها آشکار و درصد تغییرات هر کلاس به دست آمد. مدل CA-Markov تغییرات گروه های مختلف از واحدهای LU/LC را بر اساس مفهوم همسایگی مکانی و ماتریس احتمال انتقال، پیش بینی می کند. یکی از الزامات برای پیش بینی تغییرات کاربری اراضی با مدل CA-Markov تهیه نقشه های تناسب اراضی است تا تغییرات مکانی به وسیله قوانین احتمال از طریق فیلتر نقشه های تناسب برای هر کاربری کنترل شود. اعتبارسنجی مدل مارکوف با استفاده از آنالیز سه بعدی پنتیوس و ملینوس با سه شاخص درجه شایستگی و اختلاف های کمی اختلاف های مکانی انجام شد.

    نتایج و بحث

     الگوریتم ماشین بردار پشتیبان در طبقه بندی کاربری اراضی به روش شی ءگرا نشان داد که بیشترین میزان خطای اضافه و خطای حذف به ترتیب با 19.12 و 18.55 درصد در اراضی مرتعی و اراضی زراعی در نقشه کاربری اراضی سال 2009 مشاهده گردید. پایین ترین صحت تولیدکننده به میزان 71.49 درصد مربوط به کلاس کاربری اراضی مرتعی در نقشه کاربری اراضی سال 2009 و پایین ترین صحت کاربر به میزان 71.45 درصد مربوط به کلاس کاربری اراضی زراعی در نقشه کاربری اراضی سال 2017 است. در دوره 30 ساله از سال 1987 تا 2017 بر اساس نتایج به دست آمده، بیش ترین تغییر مثبت مربوط به افزایش کاربری اراضیزراعی و در تغییرات منفی مربوط به کاهش کاربری اراضی جنگلی و مرتعی در طول دوره موردنظر است. بیش ترین کاهش اراضی جنگلی با 4.8 درصد در دوره 2017-2000، بیش ترین افزایش اراضی زراعی با 5.3 درصد در دوره 2017-1987، بیش ترین کاهش اراضی مرتعی با 9 درصد در دوره 2017-2009، بیش ترین افزایش اراضی بایر با 4.6 درصد در دوره 2017-2009 و بیش ترین افزایش اراضی مسکونی و صنعتی با 0.8 درصد در دوره 2017-1987 رخ داده است. بعد از اعتبارسنجی تغییرات کاربری اراضی پیش بینی شده در مدل زنجیره مارکوف، بر اساس تحلیل 5 حالت موجود در آنالیز سه بعدی پنتیوس و ملینوس، مدل زنجیره مارکوف با پیش بینی صحیح شبیه سازی 89.92 درصد، نشان از کارایی بالای مدل زنجیره مارکوف در فرآیند شبیه سازی بود. بعد از اجرای تحلیل زنجیره مارکوف بر روی نقشه کاربری اراضی به دست آمده از طبقه بندی تصاویر ماهواره ای، یک ماتریس احتمال انتقال و ماتریس مساحت انتقال یافته ایجاد شد. در پیش بینی های انجام شده توسط مدل زنجیره مارکوف از سال 2017 تا سال 2035 عمده تغییرات مربوط به کاهش وسعت اراضی جنگلی و بایر به ترتیب به میزان 16966 و 6961 هکتار است و در مقابل این کاهش کاربری، افزایش وسعت اراضی زراعی، مرتعی و مسکونی به میزان 20397، 3913 و 3825 هکتار مشاهده خواهد شد.

    نتیجه گیری

     آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از ابزار LCM برای دوره سی ساله 2017 – 1987 در حوزه آبخیز گرگان‏رود نشان داد که کاربری جنگل، زارعت و نواحی مسکونی در طی این دوره در این منطقه تغییرات چشمگیری داشته است. نتایج حاصل از پیش بینی تغییرات کاربری اراضی در طی هجده سال آینده با استفاده از مدل تلفیقی سلول اتومای زنجیره مارکوف نشان داد که در طی سالیان آتی با پدیده جنگل زدایی شدید در این حوزه روبه رو خواهیم بود. بررسی نتایج حاصل از اجرای مدل شبکه سازی کاربری آینده با استفاده از تخمینگر انتقال مارکوف نشان داد که می توان تغییرات کاربری آینده را با توجه به شرایط محیطی موجود پیش بینی کرد که نشان دهنده این است که در حوزه آبخیز گرگان‏رود در طی هجده سال آینده زراعت به شدت در این منطقه افزایش خواهد داشت. لذا باید با مدیریت بلندمدت و جامع، منابع آب وخاک حفظ کرد و تا حد امکان مانع از تخریب این منابع ارزشمند شد. سه شاخص QD، AD و FOM در آنالیز سه بعدی نقش مهمی در بیان میزان صحت و کالیبراسیون طبقه بندی کاربری اراضی و پیش بینی کاربری اراضی داشت. نتایج تغییرات کاربری اراضی مطالعه شده با استفاده از ابزار LCM و مدل تلفیقی سلول اتومای زنجیره مارکوف در طی دوره 1987 تا 2035 بیانگر تخریب بیش از 24309 هکتار از اراضی جنگلی و 31921 هکتار از اراضی مرتعی و افزایش زراعت در حوزه به مساحت 62421 هکتار است که بیانگر دخالت های انسانی و جنگل تراشی های پیش رو در این حوزه است.

    کلیدواژگان: الگوریتم ماشین بردار پشتیبان، ابزار LCM، مدل تلفیقی سلول اتومای زنجیره مارکوف، آنالیز سه بعدی پنتیوس- ملینوس
  • آزاد کاکه ممی، اردوان قربانی*، صیاد اصغری سراسکانرود، احسان قلعه، سحر غفاری صفحات 27-48
    پیشینه و هدف

     گسترش سریع شهرها به دلیل تغییرات گسترده در کاربری و پوشش زمین اثرات منفی بر کیفیت زیست محیطی جهانی داشته است. تغییرات کاربری/پوشش اراضی، توسعه مناطق شهری و کشاورزی و جنگل زدایی باعث تغییر رژیم دمای منطقه ای و محلی می شود. آگاهی از میزان دمای سطح زمین کمک قابل توجهی به طیف وسیعی از مسایل مرتبط با علوم زمین مانند اقلیم شهری، تغییرات جهانی محیطی و بررسی تعاملات انسان و محیط می نماید. آنچه به عنوان یک نقص اساسی در پایش دمای سطح زمین به شمار می آید، نبود ایستگاه های هواشناسی کافی جهت آگاهی از مقادیر دمایی در نقاط فاقد ایستگاه است. با توجه به محدودیت اطلاعاتی که در تامین داده ها به ویژه در وسعت زیاد با مشکلات و موانع فراوانی همراه است و دست یابی در زمان واقعی سخت و یا غیر ممکن است. بنابراین، لزوم استفاده از فن‎آوری سنجش از دور با شرایط زمانی، همراه با ویژگی پیوستگی و داده برداری در محدوده های گسترده بسیار می تواند کارا باشد. هدف از انجام این تحقیق بررسی دمای سطح زمین شهرستان نمین در یک بازه زمانی 28 ساله و مقایسه نتایج به دست آمده با تغییرات کاربری اراضی و پوشش گیاهی بوده است.

    مواد و روش ها

    داده های مورد استفاده در این تحقیق شامل، تصویر ماهواره لندست 8 که از سنجنده OLI به منظور استخراج نقشه کاربری اراضی و از سنجنده TIRS به منظور استخراج دمای سطح زمین برای سال 2015 و همچنین از تصویر سنجنده TMلندست 5 به منظور تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از باندهای مریی و مادون قرمز و دمای سطح با استفاده از باندهای حرارتی برای سال 1987 استفاده شد. تصاویر در اواخر فصل بهار و اوایل فصل تابستان به منظور نبود پوشش های ابری و برفی بالا و همچنین بالا بودن شدت تابش نور خورشید اخذ شد. از نرم افزار eCognition8.9 برای طبقه بندی شی پایه استفاده شد. طبقه بندی در 5 کلاس (کشاورزی دیم و آبی، مرتع، جنگل و مسکونی) برای سال 1987 و 6 کلاس (کشاورزی دیم و آبی، مرتع، جنگل، مسکونی و آب) برای سال 2015 انتخاب شدند. جهت ارزیابی صحت و مقایسه نقشه های حاصل، از ماتریس خطا، صحت کلی و آماره ی کاپا استفاده شد. از روش پنجره مجزا برای استخراج دمای سطح زمین استفاده شد. در نهایت به منظور تجزیه و تحلیل ارتباط بین دمای سطح زمین با شاخص پوشش گیاهی، ضرایب همبستگی بین دمای سطح زمین و شاخص پوشش گیاهی براساس نوع کاربری در سال های 1987 و 2015 محاسبه شد.

    نتایج و بحث

    بیشترین سطح اراضی در سال 1987 و 2015 متعلق به کاربری مرتع به ترتیب با 43781 و 34114 هکتار، دومین سطح مربوط به کاربری کشاورزی دیم به ترتیب با 23854 و 33277 هکتار است. کمترین سطح نیز در سال 1987 با توجه به عدم وجود کاربری آب متعلق به کاربری مسکونی با 1301 هکتار است در حالی که در سال 2015 با احداث سازه های آبی کاربری آب با مساحت 86 هکتار دارای کمترین سطح اراضی است. بیشترین افزایش سطح را کاربری کشاورزی دیم با 9423 هکتار افزایش دارا است که نسبت به سال 1987 افزایش چشمگیری را داشته است. بیشترین دمای ثبت شده برای شهرستان نمین در سال های 1987 و 2015 مربوط به کاربری کشاورزی دیم (به ترتیب با 34 و 27 درجه سانتی گراد) است. که نشان از تمرکز حرارت در این مناطق است. این کاربری به دلیل عواملی از جمله خشک بودن محصولات در این زمان و برداشت محصولات بیشترین دما را دارا است. کاربری کشاورزی دیم در سال 1987 بیشترین دما (34 درجه سانتی گراد) را دارا بوده است اما در سال 2015 با کاهش دما (27 درجه سانتی گراد) مواجه شده است کما اینکه در همین سال 2015 نیز نسبت به سایر کاربری ها دارای بیشترین دمای سطحی بوده است. علت آن را می توان در عامل برداشت محصول دانست. با توجه به اینکه محصولات دیمی محدوده مورد مطالعه،اغلب گندم بوده و در این زمان از فصل، بیشتر گندم ها رسیده ویا برداشت می شوند، بنابراین تعرق این محصولات ناچیزاست. کمترین دمای ثبت شده در شهرستان نمین به ترتیب مربوط به کاربری آب (21 درجه سانتی گراد)، جنگل (21 درجه سانتی گراد) و کشاورزی آبی (22 درجه سانتی گراد) است. با توجه به اینکه آب دارای ظرفیت گرمایی بالایی می باشد، لذا بیشترین اثر را در کاهش دما دارد. در کاربری های جنگل و کشاورزی آبی به دلیل پوشش گیاهی بیشتر دمای سطح زمین کمترین مقدار (به ترتیب 23 و 24 درجه سانتی گراد در سال 1987 و 21 و 22 درجه سانتی گراد در سال 2015) را نسبت به سایر کاربری ها دارا است. کاربری مربوط به کشاورزی در این ناحیه، بعد از مناطق جنگلی دارای کمترین دمای سطحی (24 درجه سانتی گراد در سال 1987 و 21 درجه سانتی گراد در سال 2015) می باشد. با توجه به اینکه محصولات زراعی کشت شده دراین محدوده گیاهانی ازجمله سیب زمینی است و این گیاهان دارای نیاز آبی بیشتری هستند. بنابراین،این گیاهان درخرداد ماه دارای سبزینگی بالایی بوده و همین امر باعث شده که در محدوده تحت کشت آن ها تعرق بیشتری نسبت به سایر نواحی صورت گیرد و بالطبع در خنک نگهداشتن دمایسطحی بسیارتاثیرگذار بوده است. کاربری مرتع در هر دو سال مورد مطالعه، دمای بالایی (به ترتیب 27 و 25 درجه سانتی گراد) را داشته است و اختلاف ناچیزی بین هر دو سال مشاهده می شود.

    نتیجه گیری

    نوع کاربری و تغییرات کاربری اراضی و پوشش گیاهی تاثیر محسوسی در تغییرات دمای سطح زمین دارد. هرچند نواحی عاری از پوشش گیاهی دارای دمای سطحی بالاتری نسبت به نواحی است که دارای پوشش گیاهی هستند. نتایج نشان داد همبستگی معنی‎داری بین پوشش گیاهی و دمای سطح زمین وجود ندارد که عمدتا ناشی از مقدار کافی پوشش گیاهی است. به طور کلی نتایج نشان داد، در اکثر مناطق با دمای کمتر، پوشش گیاهی انبوه تری وجود دارد که بیانگر رابطه معکوس بین شاخص پوشش گیاهی و دمای سطح زمین است.

    کلیدواژگان: کاربری اراضی، دمای سطح زمین، پوشش گیاهی، استان اردبیل
  • امیر صفری، هرمز سهرابی* صفحات 49-67
    پیشینه و هدف

     با توجه به اهمیت اکوسیستم های جنگل ها در پروژه های تعدیل تغییر اقلیم، روش های دقیق و کم هزینه برای برآورد زی توده روی زمینی موردنیاز است. روش های معمول مورد استفاده برای برآورد زی توده روی زمینی شامل اندازه گیری در عرصه، محاسبه زی توده با استفاده از معادلات آلومتری و استفاده از فنون سنجش از دوری است. سنجش از دور به طور گسترده برای برآورد زی توده جنگل ها در دهه های اخیر مورد استفاده قرارگرفته است. یکی از عوامل بسیار مهم در استفاده از داده های سنجش از دوری برای برآورد زی توده روی زمینی روش مدل سازی آماری مورد استفاده است. تعداد زیادی تحقیق در زمینه استفاده از روش های مدل سازی انجام شده است. به هرحال، این مطالعات با چالش های مختلفی روبرو هستند که برای مثال می توان به موارد زیر اشاره کرد: 1) هیچ روش مدل سازی به عنوان بهترین روش معرفی نشده است، 2) عملکرد این روش ها متاثر از نوع جنگل، ساختار جنگل و میزان آشفتگی های موجود است. 3) ارزیابی عملکرد و مقایسه نتایج آن ها با استفاده از آزمون نکویی برازش و روش های ارزیابی متقابل انجام گرفته است. با توجه به نقش انتخاب روش مدل سازی مناسب، مطالعه حاضر باهدف بررسی نه روش مدل سازی شامل رگرسیون خطی، مدل تجمعی تعمیم یافته، جنگل تصادفی، ماشین بردارپشتیبان، درختان رگرسیون تقویت شده، k-امین نزدیک ترین همسایه، مدل پردازش گوسی و رگرسیون اسپلاین تطبیقی چندگانه با استفاده از فرآیند بوت استرپ برای برآورد زی توده روی زمینی جنگل های زاگرس با استفاده از تصویرهای لندست 8 انجام شد.

    مواد و روش ها

     مطالعه حاضر در جنگل های کرمانشاه که در غرب ایران درکوه های زاگرس واقع شده است با گونه درختی غالب بلوط انجام شد. جنگل های زاگرس اغلب به صورت تنک و باز بوده و حدود 20 درصد از سطح ایران و 40 درصد از مناطق جنگلی این کشور را شامل می شود. برای اجرای این مطالعه دو منطقه جنگلی با شدت دخالت های انسانی مختلف انتخاب شد: منطقه سرفیروزآباد با شدت تخریب بالا و منطقه جنگلی گهواره با حداقل تخریب. مختصات جغرافیایی این مناطق به ترتیب برای سرفیروزآباد و گهواره عبارتند از 33 درجه و 57 دقیقه تا 34 درجه و 4 دقیقه شمالی و 47 درجه و 3 دقیقه تا 47 درجه و 17 دقیقه شرقی، و 34 درجه 21 دقیق تا 34 درجه و 24 دقیقه شمالی و 46 درجه و 16 دقیق تا 46 درجه و 23 دقیق شرقی است. برای جمع آوری نمونه های زمینی در دو منطقه مورد مطالعه، از نقشه شاخص سطح برگ تهیه شده از تصویرهای لندست براساس مدل جهانی استفاده شد. هر دو منطقه به سه طبقه کم، متوسط و زیاد شاخص سطح برگ طبقه بندی شده و در هر طبقه موقعیت مکانی نمونه ها با استفاده از آماربرداری منظم در قالب یک شبکه 200×200 متر مشخص گردید. نمونه های زمینی به تعداد 124 نمونه مربعی شکل (63 نمونه در منطقه گهواره و 61 نمونه در منطقه سرفیروزآباد) با ابعاد 30×30 متر به اندازه پیکس ل های تصویر لندست مورد استفاده برداشت شد. مقدار زی توده روی زمینی هر درخت یا جست گروه توسط معادله آلومتری پیشنهاد شده برای گونه های بلوط جنگل های زاگرس محاسبه شد. معادله آلومتری مورد استفاده برای برآورد اندوخته زی توده هر درخت یا جست گروه از دو قطر عمود بر هم تاج درختان استفاده می کند. از جمع اندوخته زی توده تک تک درختان موجود در قطعه نمونه، مقدار قطعه زی توده در سطح قطعه نمونه بر حسب تن در هکتار محاسبه شد. منطقه های مورد مطالعه در یک فریم از تصویرهای لندست 8 به شماره گذر 167 و شماره ردیف 36 قرار داشتند. یک تصویر لندست بدون پوشش ابرناکی مربوط به تاریخ 19 مرداد سال 1394 (10 آگوست 2015) مربوط به زمانی که تاجدرختان کاملا بسته بوده و نزدیک به زمان آماربرداری زمینی از سایت USGS دانلود شد. پیش پردازش تصویر مورد استفاده شامل تصحیحات رادیومتری و توپوگرافی به روش C اعمال شد که در مطالعات قبلی پیشنهاد شده است. برای برآورد زی توده روی زمینی در منطقه های مورد مطالعه با استفاده از سنجش از دور، تعداد 38 متغیر طیفی شامل مقدار های باندی، نسبت های ساده باندی، شاخص های گیاهی و تبدیل های خطی رایج مانند تسلدکپ و آنالیز مولفه های اصلی از تصویر لندست 8 مورد استفاده استخراج شدند. به طورکلی کارایی 9 روش مدل سازی آماری مختلف شامل روش های پارامتری (رگرسیون خطی)، نیمه پارامتری (مدل جمعی تعمیم یافته) و ناپارامتری (جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، k-امین نزدیک ترین همسایه، درختان رگرسیون تقویت شده، رگرسیون اسپلاین تطبیقی چندمتغیره، کوبیست و مدل پردازش گوسی) برای برآورد زی توده روی زمینی مورد مقایسه قرار گرفت. ارزیابی مدل ها با استفاده از روش fold-10 و با 1000 مرتبه تکرار و با محاسبه دو آماره ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا انجام گرفت. این تعداد اطمینان از پایداری نتایج را تامین می کند.

    نتایج و بحث

     مشخصه های آماری اندازه گیری شده از قطعه نمونه های زمینی نشان داد که میانگین زی توده روی زمینی برای منطقه های سرفیروزآباد و گهواره به ترتیب 12.6 و 20.5 تن در هکتار است. تجزیه واریانس نشان داد که اختلاف معنی داری در سطح 0.001 برای مشخصه های ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطای محاسبه شده برای 1000 مرتبه تکرار توسط fold-10 وجود دارد. روش مدل سازی کوبیست در منطقه سرفیروزآباد با میانگین ضریب تبیین محاسبه شده 0.61 نتایج بهتری نسبت به سایر روش ها ارایه کرد. این نتایج برای منطقه گهواره بیانگر کارایی بهتر روش های رگرسیون خطی، مدل جمعی تعمیم یافته و k-امین نزدیکتریین همسایه با میانگین ضریب تبیین 0.87 بود. مقایسه های روش های مختلف مدل سازی در مورد جذرمیانگین مربعات خطای برآوردها با استفاده از آزمون تکی Tukey نشان داد که در منطقه سرفیروزآباد روش کوبیست با مقدار میانگین 3.3 تن در هکتار و روش های k-امین نزدیکترین همسایه و جنگل تصادفی با میانگین 5.8 تن در هکتار اختلاف معنی داری با سایر روش ها داشت. به طورکلی، نتایج این تحقیق بیانگر کارایی مناسب تصویر لندست 8 در برآورد زی توده روی زمینی جنگل های زاگرس است. این موضوع می تواند به دلیل مقدار کم زی توده در منطقه های مورد بررسی و نرسیدن آن ها به نقطه اشباع به عنوان یکی از چالش های استفاده از تصویرهای نوری مانند لندست باشد. نتایج دیگر این تحقیق ارزیابی اثر روش مدل سازی برای افزایش صحت برآورد سنجش از دوری زی توده روی زمینی است. برخلاف نتایج پژوهش های قبلی، رگرسیون خطی نتایج بهتری نسبت به روش های ناپارامتری ارایه کرد که دلیل آن می تواند وجود رابطه خطی زی توده روی زمینی و متغیرهای طیفی استخراج شده از تصویرهای لندست باشد. در بین متغیرهای طیفی مختلفی که استفاده شد مقدارهای باند قرمز، مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز با طول موج کوتاه 1 و 2 به عنوان متغیر نهایی در اغلب روش های مدل سازی استفاده شدند.

    نتیجه گیری

     در این تحقیق، کارایی روش های مختلف مدل سازی را در برآورد زی توده روی زمینی با استفاده از تصویرهای لندست مورد بررسی قرار گرفت.  برآوردهای زی توده با استفاده از 9 روش پارامتری، نیمه پارامتری و ناپارامتری و با استفاده از ارزیابی متقابل fold-10  و با 1000 مرتبه تکرار مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج بیانگر قابلیت خوب تصویرهای لندست برای برآورد زی توده روی زمینی جنگل های بلوط زاگرس با هزینه کم است. برآورد زی توده در منطقه جنگلی گهواره با دست خوردگی کمتر صحت بالاتری نسبت به منطقه جنگلی سرفیروزآباد با تخریب بالاتر داشت.

    کلیدواژگان: زی توده روی زمینی، بوت استرپ، مدل سازی آماری، جنگل های زاگرس، لندست
  • سیما طیموری اصل، علی اصغر نقی پور برج*، محمدرضا اشرف زاده، مریم حیدریان آقاخانی صفحات 68-85
    پیشینه و هدف

    اقلیم، ویژگی های خاک، توپوگرافی، کاربری سرزمین و مجموعه روابط زیستی مهم ترین عوامل موثر در پراکنش و آشیان بوم شناختی گونه ها در مقیاس های مختلف هستند. در این میان، اقلیم یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده پراکنش گیاهان محسوب می شود. بنابراین، تغییر اقلیم پیامدهای گسترده ای بر شرایط اکوسیستم های جهان و ازجمله پراکنش گونه ها داشته است. تغییر در پراکنش یک گونه در یک محدوده جغرافیایی معین به واسطه تغییر اقلیم می تواند منجر به جابجایی مناطق حضور آن گونه به ارتفاعات بالاتر شود که این روند ممکن است ایجاد محدودیت رویشی و یا حتی انقراض گونه را در پی داشته باشد. جابجایی یا تغییر پراکنش جغرافیایی گونه ها، یک استراتژی برای پایدار ماندن در برابر تغییر اقلیم است. بنابراین، تعیین رویشگاه های مناسب و شناسایی مهم ترین عوامل محیطی و انسانی موثر بر حضور گونه ها در شرایط فعلی و آینده به منظور حفاظت از گونه های مهم بوم شناختی و ارزشمند گیاهی ضروری است. جنس گون (Astragalus) از تیره نخود (Fabaceae) پراکنش به نسبت گسترده ای در مناطق معتدله جهان دارد. گون زرد (Astragalus verus Olivier) درختچه ای کوچک و باارزش است که دارای شاخه های بسیار زیاد است. این گونه علاوه بر نقش حفاظتی، دارای ارزش های دارویی و صنعتی است. در دهه های اخیر، گستره جغرافیایی گون زرد به واسطه عواملی مانند تخریب سرزمین و برداشت بیش ازحد به طور قابل توجهی کاهش یافته است. باوجود اهمیت جنس گون در کشور، تاکنون پژوهش های اندکی درزمینه پیامدهای تغییر اقلیم بر پراکنش گونه های این جنس به انجام رسیده است. مطالعه حاضر به منظور دست یابی به اهداف زیر به انجام رسیده است: 1) شناسایی رویشگاه های مناسب و تعیین پراکنش جغرافیایی گون زرد در زاگرس مرکزی در شرایط حال حاضر؛ 2) پیش بینی پیامدهای تغییر اقلیم تا سال های 2050 و 2070 تحت سناریوهای مختلف بر پراکنش جغرافیایی گون زرد؛ 3) تعیین مهم ترین عوامل موثر بر پراکنش این گونه.

    مواد و روش ها

     مطالعه حاضر در استان چهارمحال و بختیاری با مساحتی حدود 1.65 میلیون هکتار که تقریبا تمام آن در منطقه زاگرس مرکزی قرارگرفته، انجام شد. تعداد 112 نقطه حضور گون زرد بر اساس بازدیدهای گسترده میدانی و با استفاده از سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) در سراسر استان چهارمحال و بختیاری جمع آوری شد. به منظور مدل سازی، 19 متغیر محیطی شامل متغیرهای زیست اقلیمی، فیزیوگرافی و پوشش/کاربری سرزمین مورداستفاده قرار گرفتند. پیش از اجرای مدل سازی، برای بررسی هم خطی بین متغیرهای محیطی مختلف از دو روش تجزیه وتحلیل همبستگی پیرسون و شاخص تورم واریانس (VIF) استفاده شد. متغیرهایی با ضریب همبستگی پیرسون (R2<0.8) و VIF انتخاب شدند. درنهایت و پس از حذف لایه های دارای همبستگی بالا، تعداد نه متغیر در مدل سازی استفاده شدند. به منظور پیش بینی پراکنش رویشگاه های مطلوب گون زرد از بسته نرم افزاری Biomod2 در محیط R (نسخه 3.1.2) استفاده شد. در مطالعه حاضر از مدل های آنتروپی بیشینه (Maxent)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، روش افزایشی تعمیم یافته (GBM)، مدل خطی تعمیم یافته (GLM)، تحلیل ممیزی انعطاف پذیر(FDA)، جنگل تصادفی (RF) و رگرسیون چند متغیره تطبیقی (MARS) برای برآورد رویشگاه های مطلوب استفاده شد. برای واسنجی مدل ها، 80 درصد نقاط حضور به عنوان داده های تعلیمی و 20 درصد باقیمانده برای ارزیابی پیش بینی مدل ها استفاده شدند. پیش بینی پراکنش جغرافیایی گون زرد در آینده (سال های 2050 و 2070) بر اساس چهار سناریوی افزایش گازهای گلخانه ایRCP2.6،RCP4.5، RCP6 و RCP8.5 و تحت مدل گردش عمومی MRI-CGCM3 انجام شد. عملکرد مدل ها نیز با استفاده از ناحیه زیر منحنی (AUC) و آماره TSS ارزیابی شدند.

    نتایج و بحث

     نتایج نشان داد که موثرترین متغیرها در مطلوبیت رویشگاه گونه موردمطالعه، به ترتیب شاخص هم دمایی، میانگین دمای پربارش ترین فصل سال و تغییرات فصلی بارندگی بودند. بر اساس یافته ها، بیشترین احتمال حضور گون زرد در هم دمایی 36.8 تا 39.7 درجه سانتی گراد، میانگین دمای 2- تا 3.5 درجه سانتی گراد در پربارش ترین فصل سال، تغییرات فصلی بارندگی 100 تا 112 میلی متر، و مجموع بارندگی سالیانه 280 تا 490 میلی متر برآورد شد. به نظر می رسد بخش های شمال شرقی و شرق استان در مقایسه با سایر مناطق از اهمیت رویشگاهی بیشتری برای گون زرد برخوردار هستند. بر اساس نتایج، حدود 27.43 درصد از محدوده موردمطالعه به عنوان رویشگاه های مطلوب گون زرد شناسایی شد. پیش بینی پراکنش جغرافیایی گون زرد در آینده (سال های 2050 و 2070) بر اساس چهار سناریوی افزایش گازهای گلخانه ای (خطوط سیر غلظت های گازهای گلخانه ای RCPs)RCP2.6 ، RCP4.5،RCP6  وRCP8.5  در مدل گردش عمومی MRI-CGCM3 انجام شد. بر اساس یافته ها، تغییر اقلیم می تواند پیامدهای قابل توجهی بر رویشگاه های مطلوب گون زرد در استان وارد سازد. بر اساس سناریوهای مختلف، بین 45.70 درصد (RCP2.6، سال 2050) تا 89.88 درصد (RCP8.5، سال 2070) از رویشگاه های امروزی گون زرد تا سال های 2050 و 2070 به واسطه تغییر اقلیم نامطلوب خواهد شد. درحالی که در همین دوره زمانی در حدود 1.58 (RCP8.5، سال 2050) تا 13.19 درصد (RCP2.6، سال 2070) به رویشگاه های مطلوب این گونه در مناطق با ارتفاع بیشتر اضافه خواهد شد. بر اساس تمامی سناریوها، رویشگاه های مطلوب این گونه در اغلب گستره حضورش به ویژه در مناطق با ارتفاع کمتر کاهش خواهد یافت. پیامدهای تغییر اقلیم، به ویژه احتمال کاهش و جابجایی گستره جغرافیایی گونه های گیاهی در رویشگاه های مختلف کشور، ازجمله در زاگرس مرکزی و همچنین، در گستره ایران مرکزی پیش بینی شده است. ارزیابی ها نشان داد که مدل ها از درستی و دقت قابل قبولی برخوردار بودند و مدل جنگل تصادفی، قابل اعتمادترین مدل برای پیش بینی پراکنش گونه تعیین شد.

    نتیجه گیری

     این مطالعه نشان می دهد که مدل اجماعی می تواند پراکنش بالقوه گون زرد را با دقت بالا (0.92=AUC و 0.79=TSS) پیش بینی نماید. سناریوهای مورداستفاده در این پژوهش، احتمال جابجایی گستره جغرافیایی گونه موردمطالعه را تحت تغییر اقلیم تا سال های 2050 و 2070 پیش بینی می کند. بر اساس نتایج، به نظر می رسد که وسعت رویشگاه مطلوب گون زرد در محدوده موردمطالعه، کاهش یافته و به سمت ارتفاعات بالاتر جابجا خواهد شد. اگرچه تخریب سرزمین و برداشت بیش ازحد احتمالا به عنوان دو عامل مهم تخریب رویشگاه این گونه می توانند موردتوجه قرار گیرند، اما این مطالعه اهمیت پیامدهای تغییر اقلیم بر پراکنش گون زرد را برجسته می سازد. امروزه، درنتیجه بهره برداری شدید و غیراصولی از گون زرد، گستره پراکنش و تراکم آن در برخی مناطق کاهش یافته است که این روند برشدت پدیده هایی نظیر فرسایش خاک افزوده است. این موضوع ضرورت توجه مدیران و کارشناسان منابع طبیعی به گون زرد و دیگرگونه های با عملکرد مشابه در اکوسیستم ها که ضمن توانایی حفاظت از خاک، ازنظر تولیدات اقتصادی نیز حایز اهمیت هستند را دوچندان می نماید.

    کلیدواژگان: چهارمحال و بختیاری، مدل سازی پراکنش گونه ای، خطوط سیر غلظت های گازهای گلخانه ای، مدل سازی اجماعی
  • علی مهرابی*، صادق کریمی، فاطمه نقدی صفحات 86-105
    پیشینه و هدف

     گنبد های نمکی یکی از جالب ترین پدیده های ژیومورفیک است که علاوه بر جاذبه های گردشگری، دارای منابع معدنی مختلف بوده و می تواند در مواردی نقش یک عامل ذخیره کننده نفتی و تله نفتی عمل کند، شناسایی آن ها بسیار با اهمیت است. کشور ایران از نظر نهشته های تبخیری بسیار غنی است و همچنین فراوانی منحصر بفردی از گنبدهای نمکی رخنمون شده را نشان می دهد. بیشترین گنبد های نمک شناخته شده در جنوب زاگرس و ناحیه خلیج فارس پراکنده اند. ولی در مناطق دیگر ایران نیز گزارش شده اند، از جمله کویر بزرگ، گرمسار، قم و منطقه راور. تاکنون بر روی گنبد های نمکی منطقه راور مطالعه ویژه ای صورت نگرفته است. به طوری که تنها به وجود چندین گنبد در بخش شمال و شرق راور اشاره شده است، بدون اینکه حتی موقعیت آن ها بر روی نقشه ای مشخص شده باشد. بنابراین ضرورت مطالعه بیشتر این منطقه مشخص می شود. هدف اصلی این تحقیق، شناسایی گنبد های نمکی رخنمون یافته در محدوده شهرستان راور، استان کرمان با استفاده از روش های نوین سنجش از دور و استفاده از تصاویر راداری و چند طیفی است.

    مواد و روش ها

    روش های مختلفی برای پردازش تصاویر چند طیفی وجود دارد، که از مهمترین آن ها می توان به روش تحلیل مولفه های اصلی و ترکیب رنگی کاذب اشاره کرد که در ادامه به نحوه استفاده از این روش ها در پژوهش حاضر اشاره می شود. برای تهیه ترکیب رنگی کاذب از باند های حرارتی سنجنده Aster استفاده شد، به طوری که با قرار دادن باند های 12، 11 و 13 به ترتیب درکانال های قرمز، سبز و آبی، کانی های مذکور بارزسازی شدند. مطالعات انجام گرفته در زمینه استفاده از تکنیک تحلیل مولفه های اصلی برای تصاویر ماهواره ای سنتینل 2 در شناسایی شوری خاک و سنگ، نشان می دهد که ترکیب رنگی کاذب PC7، PC6 و PC2 به ترتیب در کانال های قرمز، سبز و آبی بدین منظور بسیار مناسب است، که در این پژوهش نیز به همبن صورت عمل شد.

    نتایج و بحث

      با انجام تصحیحات اتمسفری بر روی تصاویر چند طیفی سنتینل 2، تحلیل مولفه های اصلی بر روی آن صورت پذیرفت که در نتیجه آن، تصویر مربوطه به 12 مولفه تقسیم شد. با استفاده از سه مولفه اصلی 2، 6 و 7 اقدام به تهیه ترکیب رنگی کاذب گردید. نتایج نشان می دهد که واحد های سنگی مختلف با رنگ های متفاوتی بارزسازی شده اند. در این بین با توجه به مطالعات قبلی و با بررسی رنگ های مختلف و مقایسه و تطبیق آن با نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه، مشخص شد که رنگ صورتی روشن نشانگر واحد های نمک دار در منطقه مورد مطالعه می باشد که این موضوع با انجام مطالعات میدانی به اثبات رسید. قابل ذکر است که محدوده های صورتی رنگ علاوه بر تعیین گنبد های نمکی، نمک های ثانویه ناشی از هوازدگی و فرسایش این گنبد ها را نیز نشان می دهد. از آنجایی که ترکیب گنبد های نمکی رخنمون یافته در حوزه نمکی راور متفاوت هستند، به طوری که در یکسری از این گنبد ها کانی های نمکی و پلی هالیت غالب بوده و در بعضی دیگر کانی های سولفاته به مانند ژیپس و کانی های کربناته مانند انیدریت کانی غالب را تشکیل می دهند، بر حسب ویژگی ها و رفتار طیفی کانی های غالب هر گروه می توان از تصاویر مختلف ماهواره ای جهت بارزسازی آن ها استفاده کرد. بر این اساس از تصاویر Aster نیز استفاده شد، بنابراین با توجه به رفتار طیفی ویژه کانی های انیدریت و ژیپس در محدوده طیف حرارتی، می توان با قرار دادن باند های 12، 11 و 13 به ترتیب درکانال های قرمز، سبز و آبی، ترکیب رنگی ویژه ای جهت شناخت گنبد های نمکی ایجاد کرد. همانطور که در نتایج مشخص است گنبد های نمکی دارای کانی غالب ژیپس و انیدریت با رنگ سفید روشن مشخص شده اند. با انجام تکنیک پلاریمتری راداری و اعمال شاخص CPR تصاویر مربوطه تهیه شد. از آنجایی که قبلا نیز اشاره شد رنج داده های مربوط به تصویر CPR ارتباط تنگاتنگی با نوع و رفتار طیفی سطوح مختلف دارد، به منظور تحلیل بهتر تصاویر رنج داده ها بین عدد صفر و 1 نرمال سازی شد. هر چه اعداد مذکور به عدد یک نزدیک تر شوند، زبری ناشی از فرسایش پذیری سطوح بیشتر خواهد بود. در نتیجه مناطقی که در تصویر به رنگ قرمز درآمده اند قاعدتا بسیار فرسایش پذیر هستند.

    نتیجه گیری

     نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که با استفاده از روش پلاریمتری راداری می توان کانی های تبخیری و گنبد های نمکی را شناسایی کرد. در این تحقیق با اعمال شاخص CPR، گنبد های نمکی با رنگ قرمز بارزسازی شدند. علاوه بر آن با توجه به رفتار طیفی ویژه کانی های انیدریت و ژیپس در محدوده طیف حرارتی، با ترکیب رنگی باند های 12، 11 و 13 تصاویر ASTER گنبد های نمکی به رنگ روشن مشخص شدند. همچنین با استفاده از سه مولفه اصلی 2، 6 و 7 تهیه شده از تصاویر سنتینل 2، واحد های نمک دار موجود در منطقه مورد مطالعه مورد شناسایی قرار گرفتند. بر اساس نتایج به دست آمده تعداد 27 گنبد نمکی در محدوده مورد مطالعه شناسایی شد، که به مکانیزم و ساز و کار ساختاری معمول برای ایجاد گنبد های نمکی هم خوانی خوبی دارند، علاوه بر اینکه با انجام بازدید های میدانی صحت نتایج به اثبات رسید.

    کلیدواژگان: گنبد نمکی، پلاریمتری راداری، تصاویر سنتینل-2، تصاویر استر، شهرستان راور کرمان
  • محمد کاظمی قراجه*، بهنام سلمانی، بختیار فیضی زاده صفحات 106-127
    پیشینه و هدف

     در سال های اخیر مطالعه تغییرات اقلیمی و همچنین تاثیرات آن ها تبدیل به یک موضوع ثابت در عرصه های علمی بسیاری از کشورها شده است. یکی ازویژگی های اصلی این تغییرات، افزایش دمای هوا در طی 5 دهه اخیر نسبت به 500 سال گذشته است. به طوری که آمارها بیانگر افزایش یک درجه سانتی گراد در دمای هوا در طی 5 دهه اخیر هستند. به دمای تابشی پوسته زمین و به مقدار خالص انرژی که تحت شرایط اقلیمی درسطح زمین به توازن رسیده و به مقدار انرژی رسیده، گسیلمندی سطح، رطوبت و جریان هوای اتمسفر بستگی دارد، دمای سطح زمین می گویند. دمای سطح زمین به عنوان یکی از متغیرهای کلیدی در مطالعات اقلیمی و محیطی سطح زمین محسوب می شود. همچنین از پارامترهای اساسی در خصوصیات فیزیک سطح زمین در همه مقیاس ها از محلی تا جهانی است. در حال حاضر مهم ترین منبع داده های اقلیمی ایستگاه های هواشناسی می باشند و این ایستگاه ها آمار اقلیمی نقاط خاصی را ارایه می دهند در حالی که دما ممکن است در فواصل مختلف از این ایستگاه ها متحرک بوده و نسبت به ایستگاه مورد نظر کاهش یا افزایش داشته باشد. از این رو نیاز به تکنولوژی ای که بتواند کاستی های ایستگاه های هواشناسی را در محاسبه دما در فواصل نمونه برداری و در مکان های صعب العبور که امکان احداث ایستگاه هواشناسی وجود ندارد برطرف کند ضروری است. در سال های اخیر علوم جدیدی مانند سنجش از دور روش های جدیدی را برای نظارت بر محیط و کسب، ارزیابی و تجزیه و تحلیل داده های محیطی فراهم آورده است و قابلیت ارایه طیف وسیعی از پارمترهای مربوط به محیط را دارا می باشد. این تکنولوژی به عنوان یک منبع مهم و فزاینده از اطلاعات برای مطالعه تغییرات اقلیمی که بر میزان دمای سطح زمین تاثیر مستقیم دارد مطرح می شود. در طی دو دهه گذشته برای محاسبه دمای سطح زمین 18 الگوریتم توسعه داده شده است که این الگوریتم ها در چهار دسته؛ مدل های وابسته به گسیلمندی، مدل های دو فاکتوره، مدل های پیچیده و مدل های بر مبنای رادیانس قرار دارند. بررسی نتایج مقایسه های انجام گرفته بین الگوریتم های مختلف نشان می دهد که الگوریتم های مختلف عملکرد متفاوتی را در موقعیت های مختلف با آب و هوای متفاوت جغرافیایی دارند. هدف از این تحقیق مقایسه انواع الگوریتم های محاسبه LST برای تصاویر سنجنده MODIS و تعیین بهترین الگوریتم برای استان آذربایجان شرقی می باشد.

    مواد و روش ها

     برای تبدیل ارزش های رقومی به تابش طیفی برای باندهای حرارتی تصاویر سنجنده MODIS استفاده قرار گرفت. تبدیل تابش طیفی به بازتاب طیفی با استفاده از رابطه پلانک، داده های حرارتی سنجنده MODIS، زمانی که توان تشعشعی آن ها حداکثر یک در نظر گرفته شوند، قابلیت تبدیل از تابش طیفی به بازتاب طیفی رادارند. در برآورد گسیلمندی سطحی از روش آستانه گذاری شاخص تفاضل نرمال شده گیاهی NDVI استفاده شد. جهت مشخص نمودن ویژگی های خاک در هر پیکسل و محاسبه میزان گسیلمندی و اختلاف گسیلمندی، توان تشعشعی به سه دسته تقسیم گردید؛ 0.2>NDVI به عنوان خاک خشک در نظر گرفته شده وتوان تشعشعی برای آن معادل 0.978 لحاظ می گردد. 0.5NDVI

    نتایج و بحث

    در بین 18 الگوریتم محاسبه دمای سطح زمین برای تصاویر سنجنده MODIS به ترتیب؛ الگوریتم سوبرینو با مقدار RMSE، 1.79 بیشترین دقت، الگوریتم کول کاسلیس و پراتا با مقدار RMSE، 2.58 در جایگاه دوم و همچنین الگوریتم های سالیسبوری و سوبرینو با مقدار RMSE، 2.79 جایگاه سومی را برای محاسبه LST در بین سایر الگوریتم ها دارا می باشند. الگوریتم کیین با مقدار RMSE، 5.28 کم ترین دقت را برای محاسبه LST به خود اختصاص داده است.

    نتیجه گیری

    بررسی اطلاعات بدست آمده از مقایسه الگوریتم های پنجره مجزاء بیانگر تبعیت کلی دماهای محاسبه شده از شرایط توپوگرافی منطقه است، به طوری که تقریبا کمترین مقادیر درجه حرارت در تمام الگوریتم ها مربوط به قسمت های با ارتفاع بیشتر (کوهستانی) و پوشش سبز منطقه است و مقادیر دما در نواحی دارای ارتفاع پایین و فاقد پوشش گیاهی متراکم افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: دمای سطح زمین(LST)، الگوریتم های پنجره مجزاء (SW)، سنجنده مودیس، استان آذربایجان شرقی
|
  • Mahboobeh Hajibigloo *, Vahed Berdi Sheikh, Hadi Memarian, Chooghi Bairam Komaki Pages 1-26
    Background and Objective

    Land use/cover changes (LU/LC) are considered as one of the most important issues in natural resource management, sustainable development and the environmental changes on a local, national, regional and global scale. Changing uses into each other and changing permissible uses into impermissible uses such as changing agricultural lands into residential regions or changing rangelands into eroded and low-yielding dry farming lands are always considered as importand issues in natural resources. Detection of the patterns of the land use changes and prediction of the changes in the future to carry out suitable planning for optimal utilization of uses in natural resource management reveal the need for modeling spatial and temporal changes of LU/LC. This study aims to assess the efficiency of the integrated model of Markov chain automatic cell (CA-Markov model) in simulation and prediction of spatial and temporal changes of Land use/Land cover (LU/LC) in Gorgan-rud river basin by applying three-dimensional Pentius-Melinus analysis in calibration of land use changes by using three assessment indices of Quantity Disagreement, Allocation Disagreement and Figure of Merit as new indices in the assessment of the accuracy of CA-Markov model.

    Materials and Methods

     In this research, the Earth observing sensor images of Landsat-5 Thematic Mapper (TM) and Landsat-8 Operational Land Imager (OLI) acquired from the U.S. geographical site dependent on the U.S. Geographical Survey (USGS) were used to predict land use changes by using the integrated model of Markov chain automatic cell in Gorgan-rud river basin. Seven land use classes were separated for Gorgan-rud river basin including forest land class with the use code 1, agricultural land class with the use code 2, rangeland class (a mixture of shrubbery,langeland,agriculture) with the use code 3, water bodies class with the use code 4, barren land class (barren, rangeland, agriculture) with the use code 5, residential and industrial region class with the use code 6, streambed class with the use code 7. In this study, object-oriented classification method and  Support Vector Machine (SVM) algorithm were used to classify Landsat 5 and 8 satellite images and extract the land use classes of Gorgan-rud river basin. Segmentation scale  in this algorithm on a 50 unit scale (SL 50) was selected to classify the satellite images of 1987, 2000, 2009 and 2017. The assessment of the accuracy of Support Vector Machine algorithm in the object-based classification of satellite images was done by representing overall accuracy, Kappa cefficient, user accuracy, producer accuracy, commission error and omission error for four study periods. To understand how the changes in the region were created during the period of the study three decades and which classes had the area expansion and which classes had the area decrease, changes in the limits of the classes were revealed and percent of the changes in each class were obtained by using the classification maps and IDRISI software. CA-Markov model predicts the changes of different groups of LU/LC units based on spatial neighbourhood concept, transition probability matrix. Preparing land suitability maps is necessary to predict land use changes so that spatial changes can be controlled for each use by probability rules via filtering suitability maps. Validation of Markov model was performed by using three-dimensional Pentius-Melinus analysis with three assessment indices of Figure of Merit, Quantity Disagreement and Allocation Disagreement.

    Results and Discussion

     Support Vector Machine algorithm in the classification of the land use based on object-oriented showed that the highest rate of commission error and omission error were observed in rangelands and agricultural lands with 19.12 and 18.55 percent respectively in the land use map of the year 2009. The lowest accuracy of the producer with 71.49 percent belongs to the rangeland use class in the land use map of the year 2009 and the lowest use accuracy with 71.45 percent belongs to agricultural land use class in the land use map of the year 2017. In keeping with the obtained results, the highest positive change belongs to the agricultural land use increase and the highest negative changes belong to rangeland and forest land use decrease during the period of three decades from 1987 to 2017. The highest forest land decrease with 4.8 percent, the highest agricultural land increase with 5.3 percent, the highest rangeland decrease with 9 percent, the highest barren land increase with 4.6 percent and the highest residential and industrial land increase with 0.8 happened during the periods of 2000-2017, 1987-2017, 2009-2017, 2009-2017, and 1987-2017 respectively. After validating the predicted land use chnges in CA-Markov model, based on the analysis of the 5 existing states in three-dimensional Pentius-Melinus analysis, the CA-Markov model with the accurate prediction of simulation of 89.92 percent showed the high efficiency of CA-Markov model in simulation process. After the implementation of the CA-Markov model analysis on the obtained land use map from the classification of the satellite images, one transition probability matrix and one transitioned area matrix were created. In predictions made by using CA-Markov model in 2017 to 2033, the most changes relate to barren and forest land expansion decrease to 16966 and 6961 hectare respectively and in contrast to the use decrease, rangeland, residential and agricultural land expansion increase will be observed to 20397, 3913 and 3825 hectare respectively.

    Conclusion

     Detecting land use changes by using LCM tool for the period of three decades 1987-2017 in Gorgan-rud river basin showed that the forest, agricultural and residential use has had significant changes in this region. The obtained results of the prediction of the land use changes during the coming eighteen years by using the integrated model of Markov chain automatic cell following the detected changes by LCM tool show that we will face extreme deforestation phenomenon in this area. Investigation of the obtained results from the implementation of the future use network model by using Markov transition estimator showed that the future use changes can be predicted based on the existing environmental conditions showing that the agriculture will extremely increase in Gorgan-rud river basin during the coming eighteen years. Thus we can protect water and soil resources with comprehensive and long-term management and prevent the degradation of these valuable resources. Three indices of Quantity Disagreement, Allocation Disagreement and Figure of Merit in three-dimensional Pentius-Melinus analysis had an important role in representation of the accuracy rate and calibration of the land use classification and the land use prediction corresponding with the obtained results from the carried out studies concerning the accuracy assessment with indices of Quantity Disagreement, Allocation Disagreement and Figure of Merit. The results of the studied land use changes by using LCM tool and the integrated model of Markov chain automatic cell during the period of 1987 to 2035 show the degradation of more than 24309 hectare of the forest lands and agriculture increase in an area about 62421 hectare indicating human interfernces and deforestation we face in this area.

    Keywords: Support Vector Machine Algorithm, LCM tool, CA-Markov model, Pentius-Melinos 3D analysis
  • Azad Kakehmami, Ardavan Ghorbani *, Sayyad Asghari Sarasekanrood, Ehsan Ghale, Sahar Ghafari Pages 27-48
    Background and Objective

    Rapid development of cities due to extensive changes in land use and land cover has had negative effects on global environmental quality. Land cover and  land use changes, and the development of urban and agricultural regions and deforestation are changing the regional and local temperature regime. Knowing the land surface temperature degrees contribute significantly to a wide range of issues relating to the Earth science such as urban climate, global environmental changes, and the study of the interaction of human and the environment. The lack of sufficient meteorological stations to be aware of temperature values in regions lacking a station is considered as a major flaw in monitoring the land surface temperature. Due to the information limitations, collecting data especially to a large extent,  is associated with many problems and obstacles, and the real-time access is difficult or impossible. Therefore, the need to use remote sensing technology with time conditions along with the feature of continuity and data collection in wide ranges can be very effective. The purpose of this study is to investigate the land surface temperature of Namin county in a period of 28 years and to compare the obtained results with land use and vegetation changes.

    Materials and Methods

    The data used in this study included  Landsat 8 satellite image of the OLI sensor in order to extract land use map and  TIRS sensor image to extract land surface temperature for the year 2015. Moreover, Landsat 5 satellite image of the TM sensor were used to extract land use map by using visible and infrared bands, and also to extract land surface temperature by using thermal bands for the year 1987. Images were taken in late spring and early summer due to the lack of high cloudy and snowy covers , as well as the high intensity of sunlight. The eCognition8.9 software was used for object-based classification. Classification in five classes (dry and irrigated farming, rangeland, forest and residential) and six classes (dry and irrigated farming, rangeland, forest, residential and water bodies) were selected  for the years 1987 and 2015 respectively. To assess the accuracy and comparison of the obtained maps, the error matrix, overall accuracy, and kappa statistics were used. Split-Window method was used to extract the land surface temperature of the study area. Finally, in order to analyze the relationship between land surface temperature with vegetation index, the correlation coefficients between land surface temperature and vegetation index were calculated based on land use types in the years 1987 and 2015.

    Results and Discussion

    The highest land use area in the years 1987 and 2015 belongs to the rangeland use with 43781 and 34114 hectares  respectively and the second land use area belongs to dry farming use with 23854 and 33277 hectares respectively. Moreover due to the lack of water use , the lowest land use area in 1987 belongs to residential use with 1301 hectares, while in 2015 with the construction of water structures, water use with an area of 86 hectares has the lowest land use area. The highest land use area increase was in the dry farming with 9423 hectares, which is a significant increase compared to 1987. The highest recorded temperature for Namin county in 1987 and 2015 was related to dry farming use (34°C and 27°C, respectively), indicating the concentration of heat in these regions. This type of land use has the highest temperature due to the factors such as the dryness of the products at this time and the harvest of the products. In 1987, dry farming use had the highest temperature (34°C), but in 2015 it experienced a decrease in temperature (27°C), despite the fact that it had the highest land surface temperature compared to other  types of land uses in 2015. The reason can be attributed to the factor of harvesting crops. Due to the fact that the rainfed crops in the study area are mostly wheat, and at this time of the season, most of the wheat is ripe or harvested, so the transpiration of these products is insignificant. The lowest recorded temperatures in Namin county are related to the uses of water bodies (21°C), forest (21°C) and irrigated farming (22°C), respectively.  Since water has a high heat capacity, it has the greatest effect on reducing the temperature. In forest and irrigated farming land uses, due to the higher vegetation density, the land surface temperature has the lowest value (23°C and 24°C in 1987 and 21°C and 22°C in 2015 respectively) compared to the other land use types. Agricultural land use in this area has the lowest land surface temperature (24°C in 1987 and 21°C in 2015) after forest areas. Due to the fact that the crops cultivated in this area are plants such as potatoes and these plants have more water needs, therefore these plants have a high greenness value at June to early July, which has led to more transpiration in the area where they are cultivated than other areas, thus it has been very effective in keeping the land surface temperature cool. The rangeland use has had high land surface temperatures (27°C and 25°C, respectively) in the two study  years, and there is little difference between the two years. According to the study season which was late June to early July, the high temperature of this land use type is due to the increase in the areas lacking canopy cover or areas having low or scattered vegetation. Due to the fact that in August, most of the leaves and brunches of the existing plants are dry and the transpiration is low, high temperatures are also recorded. The relationship between land surface temperature and vegetation index in rangeland use in the two study years had the highest correlation (0.91 in 1987 and 0.83 in 2015), while the correlation coefficient of the forest use was the lowest (0.46 in 1987 and 0.23 in 2015).

    Conclusion

    Land use type and land use and vegetation changes have a significant effect on land surface temperature changes. However, areas without vegetation have a higher land surface temperature than the areas with vegetation. The results showed that there was no significant correlation between vegetation cover and land surface temperature, which is mainly due to sufficient vegetation. In general, the results showed that in most areas with lower temperatures, there is high density vegetation indicating an inverse relationship between vegetation index and land surface temperature.

    Keywords: land use, Land surface temperature, Vegetation, Ardabil province analysis
  • Amir Safari, Hormoz Sohrabi * Pages 49-67
    Background and Objective

    Considering the increasing importance of forest ecosystems in climate change mitigation projects, reliable and cost-effective methods are required to estimate the aboveground biomass (AGB). Common  methods used to estimate the aboveground biomass (AGB) include in-situ measurement, the biomass calculation using aalometric equations and using remote sensing techniques. Remote sensing has been widely used to estimate the biomass of forests in recent decades.The used statistical modeling method is one of the most important factors to use remotely-sensed data for estimation of the aboveground biomass. A large number of researches have been carried out about using the modeling methods. However, these studies face the following different challenges: 1) no modeling method has been recommended as the best method 2) the performence of these modeling methods is affected by forest type, the forest structure, and the present disturbance intensity 3) the performance evaluation and the comparion of the results of these methods were done by using goodness-of-fit test and cross-validation methods. The purpose of this study is to considering the role of choosing statistical modeling methods to estimate remotely-sensed aboveground biomass, the current study was conducted to investigate nine statistical modeling methods including linear regression (LR), generalized additive model (GAM), random forest (RF), support vector machine (SVM), boosted regression tree (BRT), k-nearest neighbor (kNN), cubist regression (CR), Gaussian process model (GPR), multivariate adaptive regression spline (MARS) using bootstrap process and 1000-repeated 10-fold cross-validation approach to estimate the aboveground biomass of Zagros forests using Landsat 8 images.

    Materials and Methods

     The cuurent study was conducted in Kermanshah forests which is mostly dominated by oak species trees (Quercus spp.) and is located in western Iran on the Zagros Mountains. Zagros forests are generally sparse and open  and comprise approximately 20% of Iran’s area and 40% forest regions of Iran. In order to conduct this study, two forest regions with different levels of human disturbances were chosen; SarfiruzAbad region with highly degraded (HD) forests, and Gahvareh forest region with minor degradation (MD). Geographical coordinates of SarfiruzAbad and Gahvareh regions are 33º57′-34º04′N / 47º03′-47º17′E & 34º21′- 34º24′N / 46º16′-46º23′ E respectively. The Leaf area index (LAI) map derived from the Landsat images based on a global model was used to collect field-based sample plots  in both regions of the study. Both regions were divided into three  low, moderate and high  Leaf area index (LAI) strata, and the locations of the sample plots were located by using a systematic inventory at the intersections of a 200m×200 m grid in each stratum. 124 georeferenced square plots of field-based sample plots (63 plots in Gahvareh region and 61 plots in SarfiruzAbad region) with 30m×30m dimensions the same size as a Landsat 8 image’s pixel were collected. Allometric equation developed for oak tree in Zagros forests was used to calculate the amount of  the aboveground biomass of each individual tree or sprout-clump. The allometric equation used in this study uses  two vertical tree crown diameters to estimate the amount of the biomass of each individual tree or sprout-clump. The sum of the amount of the biomass  of each individual tree in sample plot was used to calculate the amount of the biomass plot in sample plot level at a ton per hectare. Our study regions were located in a frame of Landsat 8 images (path/row:167/36). A cloud-free Landsat image relating to 19th Mordad 1394 (10th August 2015) relating to the time when the tree canopies are completely closed and near to the date of land inventory was downloaded from earthexplorer.usgs.gov site. Based on the previous studies, the pre-processing of the used image comprising the radiometric and topographic corrections was done.using C method. To estimate the aboveground biomass in the study areas by using remote sensing, 38 spectral variables including band values, simple band ratios, vegetation indices and common linear transformations like tasseled cap and principle component analysis  were extracted from the used Landsat 8 image. Generally, the efficiency of nine different statistical modeling methods including parametric methods (Linear Regression, LR), semiparametric (Generalized Additive Model, GAM), and nonparametric Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), K-nearest neighbor (KNN), Boosted regression trees (BRT), multivariate additive regression splines, cubist regression (CR), and Gaussian processes regression/model) were compared in order to estimate aboveground biomass. To assess the models, two common quality statistics: (i) determination coefficient and (2) root mean square error via 10 fold cross validation repeated 1000 times approach were calculated. This number of repeats helps to ensure an acceptable assessment of robustness of the results.

    Results and Discussion

     The measuredstatistical characteristics of the field sample plots showed that the mean aboveground biomass of SarfiruzAbad and Gahvareh regions were 12.6 ton/ha and 20.5 ton/ha respectively. ANOVA indicated significant differences between modelling methods (treatment effect: p< 0.001) for both R2 and RMSPE calculated in 1000-time repeats using 10-fold cross- validation.The Cubist modeling method with the mean determination coefficient of 0.61 outperformed other methods in SarfiruzAbad region.These resultsfor Gahvareh region showed better efficiency of linear regression (LR), generalized additive model (GAM), and k-nearest neighbor (KNN) with the mean determination coeffieient of 0.87.The multiple comparisons of different models by using Tukey test concerning RMSE showed that in SarfiruzAbad region, cubist method  with the mean of RMSE 3.3 ton/ha and kNN and RF methods with the mean of RMSE 5.8 ton/ha had a significant difference in comparison to the other methods. Totally, the results of the research revealed the suitable efficiency of Landsat 8 image for AGB estimation in Zagros forests. The acceptable results are due to the low AGB in our study regions that did not reached the saturation point as one of challenges of using optical images like Landsat. The other results of this research is the assessment of the effiecieny of modeling method in order to increase the accuracy of the estimation of remotely-sensed aboveground biomass.Unlike the results of the previous studies, linear regression yielded better results compared to nonparametric methods that can be due to the presence of the linear relationship between aboveground biomass and spectral variables derived from Landsat images. Among the used various spectral variables, red, near infrared, and  shortwave infrared 1 and 2  band ratios were selected as the final variable in most modeling methods.

    Conclusion

    In this study, we evaluated the effieincy of different statistical modeling methods to estimate AGB in Zagros forests by using Landsat images. The biomass estimations were compared by using nine parametric, semi-parametric, and non-parametric methods and using 1000-repeated 10-fold cross-validation. The results illustrated the acceptable potentiality of Landsat images for cost-efficient AGB estimating in Zagros oak forests. The accuracy of AGB estimation in Gahvareh region with low-degraded forest stands was higher than SarfiruzAbad region with highly degraded stands.

    Keywords: Aboveground biomass, Bootstrap, Statistical modeling, Zagros forest, LANDSAT 8
  • Sima Teimoori Asl, Ali Asghar Naghipour *, MohammadReza Ashrafzadeh, Maryam Haidarian Aga Khani Pages 68-85
    Background and Objective

    Climate, soil characteristics, topography, land use, and biological relationships at various scales are the most important influencing factors on distribution and ecological niches of species. The climate is one of the most important determinants of plant distribution. Therefore throughout the past ecological history, climate change has had profound consequences on the current conditions of the world's ecosystems, including the existing distribution of species. Changes in the distribution of one species in a given geographical area due to the climate change can lead to shifting the presence regions of that species toward higher elevation that leads up to vegetative restriction or even extinction of the species. Shifting, or changing the geographical distribution of species is a strategy to be resistant to the climate change. Therefore, in order to protect the key ecological and valuable plant species, it is necessary to determine suitable habitats via identifying the most important environmental and human factors affecting the species presence in the current and future conditions. Astragalus L. (Fabaceae) is a genus widely distributed throughout the temperate regions. The Astragalus verus Olivier is a small, valuable shrub with many branches. In addition to its protective role from the point of view of the soil, this species has medicinal and industrial values. In recent decades, the geographical range of the A. verus variety has been significantly declined due to factors such as land degradation and over utilization. Despite the national importance of the Astragalus genus, so far little research has been done on the consequences of the climate change on the distribution of species of this genus. The present study was conducted to accomplish the following objectives; 1) To identify suitable habitats and determin the geographical distribution of A. verus in Central Zagros in the current situation; 2) to predict of the consequences of climate change by 2050 and 2070 under different scenarios on geographical distribution of A. verus; 3) to determin the most important factors affecting the distribution of this species. distribution of A. verus; 3) to determin the most important factors affecting the distribution of this species.

    Materials and Methods

     This study was carried out in Chaharmahal and Bakhtiari province in an area about 1.65 million hectare thai is totally located in Central Zagros region. Extensive field studies were integrated to collect geographical coordinates of the presence point (112 points) of this species by using Global Positioning System (GPS) throughout Chaharmahal and Bakhtiari province. Bioclimatic (bio1–bio19), Physiographic variables (elevation, aspect, and slope) and land cover/land variables were used for modeling. Before modeling, two methods of Pearson correlation analysis and Variance Inflation Factor (VIF) were used to check out the correlation between the various environmental variables. In order to model, 19 environmental variables including bioclimatic variables, physiography and land cover / land use were applied to model the distribution based on correlation analysis. Variables with Pearson’s correlation coefficient, r2<±0.8, VIF<3) were selected. Finally and after the omission of the layers having high correlation, nine variables were used for modeling. In order to predict the distribution of the suitable habitats of the Astragalus verus Olivier, Biomad2 software package in R environment (3.1.2 version) was used. In this study, ensemble methods including Maximum Entropy (MaxEnt), Artificial Neural Network (ANN), Generalized Boosting Method (GBM), the Generalized Linear Model (GLM), Flexible Discriminant Analysis (FDA), Random Forest (RF) and Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS) were used to estimate the suitable habitats. We used 80% of the occurrence points as training data for model calibration and 20% of the rest of the data set to evaluate the predition of the models. Prediction of the geographical distribution of the Astragalus verus Olivier in the future (years 2050 and 2070) was made based on four scenarios of the increase in the greenhouse gases (Representative Concentration Pathways; RCPs) RCP2.6, RCP4.5, RCP6, RCP8.5 in general circulation model MRI-CGCM3. Model performance was assessed by using the area under the receiver operating curve (AUC) and the true skill statistic (TSS).

    Results and Discussion

     Our results revealed that the most effective variables in desirability of the study species habitat were the isothermality, mean temperature of the wettest season of the year and seasonal precipitation variables respectively. In keeping with the findings, the Astragalus verus Olivier mostly exists in habitats with Isothermality (bio3) from + 36.8 to + 39.7 °C, Mean Temperature of the Wettest season of the year (bio8) from - 2 to + 3.5 °C, and seasonal precipitation variables (bio15) from 100 to 112 mm and the Annual Precipitation of 280 mm to 490 mm. Based on the results of modeling of current conditions, in comparison to the other regions, northeast and east of the province had the most habitat importance for the Astragalus verus Olivier. Our findings show that about 27.43% of the study area was identified as suitable habitats for the Astragalus verus Olivier. Prediction of the geographical distribution of the Astragalus verus Olivier in the future (years 2050 and 2070) was made based on four scenarios of the increase in the greenhouse gases (Representative Concentration Pathways; RCPs) RCP2.6, RCP4.5, RCP6, RCP8.5 in general circulation model MRI-CGCM3. Based on the future projections were made for the year 2050 and 2070 with four Representative Concentration Pathways (RCPs) scenario (2.6, 4.5, 6 and 8.5) and general circulation model MRI-CGCM3. In keeping with our findings, climate change can have significant consequences for the Astragalus verus Olivier suitable habitats in the study area. Based on various senarios, about 45.70 percent (year 2050, RCP2.6) to 89.88 percent (year 2070, RCP8.5) of the current habitats for the Astragalus verus Olivier will be unsuitable due to the climate change by 2050 and 2070. While in the same period of time, about 1.58 (RCP8.5, 2050) to 13.19 percent (RCP2.6, 2070) may be added to the suitable habitats of this species in areas with higher elevation. According to all scenarios, the suitable habitats of this species will decrease in all habitats, especially in areas with lower elevation. The climate change consequences especially the probability of decling and shifting the geographical range of the plant species in various habitats of Iran especially in the central Zagros and also in Central Iran range are predicted. Assessments showed that the models had acceptable accuracy and Random Forest model was determined as the most reliable model to predict the distribution of this species.

    Conclusion

     Generally, this study indicated that ensemble model might predict the potential distribution of the Astragalus verus Olivier with a relatively high accuracy (AUC= 0.92 and TSS= 0.79). The scenarios used in this study predict the probability of the shift of the geographical range of the studied species under climate change scenarios of 2050 and 2070. According to the results, it seems that the suitable habitat extent of the Astragalus verus Olivier in the study area has been decreased and will shit toward the higher elevation. Although land degradation and over utilization may be considered as two important factors in habitat degradation of this species but this study highlights the importance the effects of climate change on the distribution of the Astragalus verus Olivier. As a result of the severe and inappropriate harvest of the Astragalus verus Olivier, the range of its distribution and density has decreased in some areas, which has increased the intensity of phenomena such as soil erosion. This issue requires a double attention of the managers and experts of natural resources to the Astragalus verus Olivier and the other species with similar performance in ecosystems having importance from the view point of economic productivity as well as their ability to conserve the soil.

    Keywords: Chaharmahal va Bakhtiari province, Species distribution modeling, Representative concentration pathways (RCPs), Ensemble modeling
  • Ali Mehrabi *, Sadegh Karimi, Fatemeh Naghdi Pages 86-105
    Background and Objective

    In addition to tourist attractions, salt domes are one of the most interesting geomorphic phenomena having different mineral resources and can in some cases act as an oil reservoir  and oil trap. It is very important to identify them. Iran is very rich in evaporative deposits and also shows a unique abundance of emerged/outcropped salt domes. Most of the known salt domes are distributed in the south of  Zagros and the Persian Gulf region. But they have also been reported in the other parts of Iran, including the Great Desert, Garmsar, Qom and the Ravar region. So far, no special study has been done on the salt domes of the Ravar region, so that only a few domes in the northern and eastern parts of Ravar have been mentioned. without specifying their location on the map. Therefore, the necessity for further study of this area is specified. The main purpose of this study is to identify the salt domes found/outcropped in the area of Ravar city, Kerman province, by using new remote sensing methods and using  radar and multispectral images.

    Materials and Methods

     There are several ways to process multi-dimensional images that the analysis of the principle components and the false color combination are the most important ones. We will explain how  these methods  have been used in the present study. Aster thermal sensor bands were used to produce the false color combination, so that the mentioned minerals were exposed/highlighted by placing the 12, 11 and 13 bands in the red, green and blue channels respectively, Studies on the use of the main components analysis technique for Sentinel 2 satellite images to detect soil and rock salinity show that the false color combinations of PC7, PC6 and PC2, in red, green and green channels respectively is very suitable for this purpose. This is done in the same way in this study.

    Results and Discussion

     By performing atmospheric corrections on the multi-spectral images of Sentinel 2, the analysis of the main components was performed on it, as a result of which, the corresponding image was divided into 12 components. Using the three main components 2, 6 and 7, a false color combination was prepared. The results show that the different stone units are highlighted with different colors. Meanwhile, according to previous studies and by examining different colors and comparing and matching it with the geological map of the study area, it was specified that the light pink color indicates the salt units in the study area, This has been proven by field studies. It is noteworthy that in addition to determining the salt domes, the pink areas also show the secondary salts caused by weathering and erosion of these domes. Since the composition of the salt domes displayed in the Ravar salt basin varies so that some of these domes are dominated by salt minerals and polyalite, and others by sulfate minerals such as gypsum and Carbonate minerals such as anhydrite form the dominant mineral, different satellite images can be used to highlight the dominant minerals of each group in terms of their characteristics and spectral behavior. Thus Aster images were also used. Therefore, according to the specific spectral behavior of anhydrite and gypsum minerals in the thermal spectrum range, special color combinations can be combined to recognize salt domes by placing bands 12, 11 and 13 in the red, green and blue channels, respectively. As shown in this result, the salt domes having the dominant gypsum and anhydrite mineral are marked by light white. By performing the radar polarimetry technique and applying the CPR index, the relevant images were prepared. As mentioned earlier, CPR image suffering is closely related to the type and spectral behavior of different levels, In order to better analyze the images, the data suffering  were normalized between 0 and 1. The closer these numbers are to the number one, the greater the roughness is due to surface erosion. As a result, the areas that are red in the image are usually very eroded.

    Conclusion

     The results of this study show that evaporative minerals and salt domes can be identified by using radar polarimetry method. In this study, with the application of CPR index, salt domes with red color were highlighted. In addition, due to the specific spectral behavior of the anhydrite and gypsum minerals in the thermal spectrum range, with the color combination of bands 12, 11 and 13, ASTER images of light-colored salt domes were identified. Also, the existing salt units in the study area were identified by using the three main components 2, 6 and 7 prepared from Sentinel 2 images,. Based on the obtained results, 27 salt domes were identified in the study area, which are in good agreement with the usual structural mechanism of salt domes creation. In addition, the accuracy of the results were confirmed by field survey.

    Keywords: Salt Dome, Polarimetric SAR, Sentinel-2 images, Aster images, Ravar province of Kerman
  • Mohammad Kazemi Garajeh *, Behnam Salmani, Bakhtiar Feizizadeh Pages 106-127
    Background and Objective

    In recent years, the study of climate changes as well as their effects, has become a constant topic in the scientific fields of many countries. One of the main features of these changes is the increase in air temperature over the last 5 decades compared to the last 500 years. Statistics show an increase of one degree centigrade in air temperature over the last 5 decades. The land surface temperature means the radiant temperature of the earth's crust and the amount of pure energy that is balanced on the earth's surface under climatic conditions and depends on the reached the amount of energy, surface emissivity, humidity and atmospheric airflow. Land surface temperature is considered as one of the key variables in climate and environmental studies of the Earth’s surface. It is also one of the basic parameters in the physical features of  the earth's surface at all scales from local to global. Currently, the most important sources of climatic data are meteorological stations, and these stations provide climatic statistics for certain points, while the temperature may alter at different intervals stations and decrease or increase compared to the desired station. Therefore, it is necessary to have a technology that can eliminate the shortcomings of meteorological stations in calculating the temperature at sampling intervals and in impassable places where it is not possible to build a meteorological station. In recent years, new sciences such as remote sensing have provided new ways to monitor the environment and acquire, evaluate, and analyze environmental data, and can provide a wide range of parameters relating to the environment. This technology is considered as an important and increasing source of information for studying climate change that has a direct impact on global warming. Over the past two decades, 18 algorithms have been developed to calculate the land surface temperature. These algorithms fall into four categories: emissivity-dependent models, two-factor models, complex models, and radio-based models. The results of the comparisons between different algorithms shows that different algorithms perform differently in different situations with different geographical climates. Therefore, the present study aims to compare the types of LST calculation algorithms for MODIS sensor images and determine the best algorithm for East Azarbaijan province.

    Materials and Methods

     Convert digital numbers (DN) to spectral radiation. The following equation was used to convert the numerical values to spectral radiation for thermal bands of MODIS sensor images. Planck's equation was used to convert spectural radation to spectral reflection when the radiant power of thermak data of MODIS sensor is considered to be a maximum of one. In order to estimate the surface emissivity, the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) thresholding method is used. The radiant power is divided into three categories to determine the soil characteristics in each pixel and to calculate the emissivity rate and emissivity difference; 0.2>NDVI, it is considered as dry soil and its radiant power is considered to be equal to 0.978. 0.5 NDVI, it is related to pixels with higher vegetation density and its radiant power is considered 0.985. 0.5>NDVI<0.2, it is based on a combination of pixels relating to vegetation and soil and the radiant power for them can be calculated. The vegetation ratio, that its value can be calculated. The value of each scientific finding depends on its accuracy. To compare the obtained results from the algorithms used to calculate the land surface temperature with the recorded temperature in meteorological station.

    Results and Discussion

    The results of the present study show that among the 18 algorithms for the land surface temperature estimation for MODIS sensor images, the Sobrino algorithm with RMSE value of 1.79 has the highest accuracy, Cole Casillas and Prata algorithm with RMSE value of 2.85 is in the second position, and also the Salisbury and Sobrino algorithms with RMSE values of 2.39 have the third place for LST calculation among the other algorithms. The Qin algorithm with a RMSE value of 5.28 has the lowest accuracy for LST estimation.

    Conclusion

    A review of the data obtained from comparing split-window algorithms shows the overall compliance of the calculated temperatures with the topographic conditions of the region, so that almost the lowest temperature values in all algorithms are related to the parts having more height (mountainous) and green cover of the region and also, temperature values have risen in low-lying areas lacking dense vegetation.

    Keywords: Land surface temperature (LST), Split window algorithms (SW), MODIS sensor, East Azarbaijan Province