فهرست مطالب
نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی
سال پانزدهم شماره 3 (پاییز 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/10/27
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-27
در بین تغییرات زیست محیطی، آب نقش بسیار حیاتی را در مسائل سیاسی، اجتماعی و اقتصادی کشور ها ایفا می کند که می توان از آب های سطحی به عنوان یکی از کاربردی ترین منابع تامین آب در دسترس انسان ها و حیوانات استفاده کرد. بررسی نوسانات سطح آب دریاچه ها به لحاظ اهمیت، موقعیت و ماهیت این مجموعه های آبی، در سال های اخیر اهمیت ویژه ای پیداکرده است. دریاچه ارومیه با وسعت 51200 کیلومترمربع به عنوان بزرگ ترین دریاچه داخلی ایران و بیستمین دریاچه جهان از اهمیت ویژه ای برخوردار -است. جهت بررسی و ارزیابی تغییرات سطح آب دریاچه ارومیه، پوشش گیاهی و خاک اطراف آن از داده های ماهواره لندست-8 و سنتینل-2 برای سال های 2013 تا 2021 استفاده شد. ابتدا بر روی تصاویر، تصحیحات رادیومتریک و اتمسفریک صورت گرفت و سپس ضمن استفاده از ادغام گرهای Gram Schmidt و LMVM جهت افزیش توان تفکیک مکانی، به استخراج شاخص های NDWI، AWEI، WI2015 و NDVI به منظور متمایز کردن سطح آب دریاچه از غیر-آب پرداخته شد. در نهایت با ترکیب شاخص ها با یکدیگر و با انجام نمونه برداری نمونه های آموزشی و آزمایشی، به منظور طبقه بندی تصاویر، از طبقه بندی کننده های نظارت شده همچون حداکثر احتمال (Maximum Likelihood)، ماشین بردار پشتیبان (Support Vector Machine)، شبکه عصبی (Neural Network) و حداقل فاصله از میانگین (Minimum Distance to Mean) استفاده شد. همچنین جهت بهبود نتایج، خروجی طبقه بندی کننده ها به روش رای گیری اکثریت (Majority Voting) ادغام شد. نتایج تحقیق نشان داد که روش رای گیری اکثریت با بیشترین میزان دقت به عنوان مناسب ترین روش طبقه بندی کننده انتخاب شد. میزان سطح آب دریاچه ارومیه، پوشش گیاهی و خاک اطراف آن نیز طی سال های 2013 تا 2021 تغییرات چشم گیری داشته است، به طوری که در سال 2021 نسبت به سال 2020 میزان سطح آب 29/89 درصد کاهش، پوشش گیاهی 16/08 درصد افزایش و خاک 17/50 درصد افزایش یافته است.
کلیدواژگان: ادغام داده، دریاچه ارومیه، آب های سطحی، طبقه بندی نظارت شده، شناسایی تغییرات، سنجش ازدور -
صفحات 25-47
انباشتگی فلزات سنگین در خاک یکی از چالش های زیست محیطی است که زندگی گیاهان، حیوانات و انسان ها را تهدید می نماید. در این تحقیق تهیه نقشه های پراکنش فلزات سنگین (کادمیم، سرب، نیکل، روی، آهن، منگنز و مس) و ارزیابی وضعیت آلودگی در اراضی زراعی حوضه زیر سد البرز در استان مازندران انجام شد. برای این منظور تعداد 215 نمونه خاک مرکب سطحی از عمق 30-0 سانتی متری تهیه گردید. مقدار عناصر کادمیم، سرب و نیکل با عصاره گیر Na2EDTA 05/0 مولار و مقدار سایر عناصر شامل روی، مس، آهن و منگنز قابل جذب با عصاره گیر DTPA عصاره گیری و با دستگاه جذب اتمی اندازه گیری شد. پس از بررسی نرمال بودن داده ها، بهترین مدل نیم تغییرنما بر اساس کمترین مقدار خطای برازش انتخاب شد. نقشه های توزیع مکانی به روش کریجینگ معمولی در محیط GIS تهیه شد. نتایج نشان داد که بهترین مدل های نیم تغییرنما برای داده های مورد بررسی، مدل های کروی و نمایی بوده است. میانگین غلظت فلزات سنگین مضر گیاه شامل کادمیم، سرب و نیکل در خاک های منطقه به ترتیب 6/0، 5/11 و 9/4 میلی گرم در کیلوگرم می باشد که کمتر از حد اکثر غلظت مجاز است. میانگین غلظت سایر فلزات سنگین مورد نیاز گیاه شامل روی، مس، منگنز و آهن در خاک های منطقه به ترتیب 13/1، 9/3 و 8/14 میلی گرم در کیلوگرم می باشد که نه تنها کمتر از حد اکثر غلظت مجاز است بلکه در برخی مناطق کمبود عنصر روی و منگنز مشاهده شد. همبستگی بین سه عنصر کادمیم، سرب و نیکل معنی دار و مثبت بود. بین درصد آهک خاک با کادمیم، سرب، نیکل و روی ارتباط منفی و معنی دار وجود دارد. با افزایش آهک خاک، تحرک فلزات سنگین کادمیم، سرب، نیکل و روی به شدت کاهش یافته و موجب رسوب آنها در خاک می شود.
کلیدواژگان: درون یابی، آلودگی، کیفیت خاک، کریجینگ -
صفحات 48-68
در برنامه ریزی و مدیریت بهینه منابع طبیعی، آگاهی از چگونگی تغییرات پوشش اراضی و کاربری اراضی و عوامل ایجادکننده آن بسیار ضروری هستند. در این زمینه داده های سنجش از دور، از قابلیت بالایی برای بررسی تغییرات زمانی و مکانی پوشش اراضی و کاربری اراضی برخوردار هستند. هدف از تحقیق حاضر پیش بینی و بررسی روند تغییرات کاربری اراضی و پوشش اراضی در منطقه زهک دشت سیستان می باشد. بدین منظور نقشه های کاربری و پوشش اراضی از تصاویر ماهواره ای لندست سال های 1987، 2001 و 2018 به روش طبقه بندی نظارت شده، ماشین بردار پشتیبان تهیه شد. سپس با استفاده از نقشه کاربری اراضی سال های 1987 و 2001 پوشش اراضی در سال 2018 پیش بینی شد. کاربرد نقشه کاربری اراضی سال های 2001 و 2018 پوشش اراضی مربوط به سال 2030 با استفاده از روش تلفیقی زنجیره مارکوف و سلول های خودکار پیش بینی شد. برای تحلیل روند تغییرات کاربری و پوشش زمین سال 2001-1987، 2018-2001 و سال 2030-2018 از مدل ساز تغییر سرزمین استفاده شد. نتایج نشان داد در دوره زمانی 2001 - 1987 سطوح کاربری های زراعت آبی 2013 هکتار، پوشش درختی 1117 هکتار، منابع آب 2391 و اراضی بایر 9535 هکتار کاهش یافته است. همچنین مساحت کاربری های منطقه مالچپاشی 192 هکتار و تپه های ماسه ای 14864 هکتار افزایش داشتند. طی بازه زمانی 2018 - 2001 سطوح کاربری های زراعت آبی 3533 هکتار و اراضی بایر 3707 هکتار کاهش و مساحت کاربری های پوشش درختی 313 هکتار، منابع آب 5385 هکتار، منطقه مالچپاشی 247 هکتار و تپه های ماسه ای با 1295 هکتار افزایش داشته است. در پیش بینی دوره زمانی 2030 - 2018 سطوح کاربری های زراعت آبی به میزان 1098 هکتار، تپه های ماسه ای 527 هکتار و اراضی بایر 2020 هکتار کاهش می یابد. در این پیش بینی عرصه کاربری های پوشش درختی 16 هکتار، پهنه های آبی 3607 هکتار، منطقه مالچپاشی 23 هکتار افزایش خواهد یافت.
کلیدواژگان: دشت سیستان، مدل ساز تغییر سرزمین، تصاویر لندست، مدل سلول های خودکار، تغییر کاربری اراضی -
صفحات 69-94
بهره برداری گسترده از منابع آب زیرزمینی در آبخوان مشهد- چناران در 50 سال گذشته (1400-1350) منجر به افت شدید سطح آب زیرزمینی شده است. آثار منفی فرونشست ناشی از توسعه شدید منابع آب زیرزمینی از اواخر دهه 1360در برخی نقاط دشت بروز کرده و در سال های اخیر کل دشت را درگرفته است. در این تحقیق فرونشست دشت مشهد -چناران با استفاده از داده ماهواره راداری سنتینل-1 بین سال های 1393تا 1399 با استفاده از تکنیک تداخل سنجی سری زمانی به روش طول خط مبنای کوتاه (SBAS)بررسی شده است. بررسی نقشه های فرونشست تهیه شده نشان می دهد که سه ناحیه فرونشستی در جنوب شرق شهر مشهد، شمال غرب شهر مشهد و شمال غرب دشت وجود دارد. حداکثر نرخ نشست سالانه در ناحیه دو فرونشستی در شمال غرب شهر مشهد برابر19 سانتی متر در سال بوده و در دو ناحیه فرونشستی 1 و 3 به ترتیب 9/8 و 1/12 سانتی متر در سال است. نتایج نرخ سری زمانی برآورد شده با استفاده از پردازش تصاویر راداری در محل ایستگاه های GPS گلمکان و نیروگاه توس با مقادیر اندازه گیری شده واقعی نشان دهنده انطباق بالای این دو سری زمانی باهم است. انطباق منحنی های هم افت 30 ساله سطح آب زیرزمینی و نقشه فرونشست نشان میدهد که زون های فرونشست سه گانه منطبق بر مناطق دارای افت سطح آب زیرزمینی بیش از 30 متر است. همچنین برای بررسی ارتباط فرونشست و افت سطح آب زیرزمینی، با استفاده از داده های سطح آب زیرزمینی و فرونشست در محل چاه های مشاهده ای منتخب ضرایب همبستگی و تعیین برای هر چاه محاسبه شده است. بر اساس بررسی ضرایب همبستگی به دست آمده چاه های انتخابی به دو گروه دارای ضریب همبستگی بیش از 8/0(75 درصد چاه ها) و بین 46/0 تا 08/0تقسیم می شوند که نشان دهنده وجود رابطه همبستگی بسیار قوی و قوی بین نرخ فرونشست - افت سطح آب زیرزمینی در اغلب چاه های مشاهده ای است.
کلیدواژگان: ضریب همبستگی، تداخل سنجی راداری، آب زیرزمینی، فرونشست زمین، دشت مشهد-چناران -
صفحات 95-118
ظرفیت گرمایی کمیتی فیزیکی از سطح بوده که با میزان انرژی گرمایی لازم بمنظور تغییر دمای آن ارتباط مستقیم دارد. مناطق وسیع با ظرفیت گرمایی بالا بروز شرایط اقلیمی معتدل و وجود سطوح با ظرفیت گرمایی پایین یکی از عوامل بروز شرایط اقلیمی کویری محسوب می شوند. اختلاف دمایی ایجاد شده در سطح به ازای جذب انرژی گرمایی یکنواخت ارتباط معکوسی با ظرفیت گرمایی دارد. اما خورشید بعنوان مهمترین عامل نشر انرژی گرمایی در طول روز تابش یکنواختی را به سطح زمین ندارد. در این مقاله با تنظیم اثر سایه، تمایز در میزان انرژی الکترومغناطیس رسیده به بخش های مختلف از سطح زمین در منطقه مورد مطالعه مدلسازی شده و در ادامه با محاسبه ی اختلاف دمای سطح در طول روز راهکاری بمنظور تولید نقشه ی ظرفیت گرمایی نسبی پیشنهاد شده است. در این روش از سری زمانی دمای سطح برای روز و شب با هدف تعدیل اثر عوامل مخرب جوی در بازیابی دما استفاده شده و با تحلیل های مکانی در مدل رقومی ارتفاعی نقشه درصد رخداد سایه در طول روز تولید شده است. کالیبراسیون روش پیشنهادی به کمک واقعیت های زمینی شناسایی شده توسط عامل متخصص به اجرا رسیده و نتایج حاکی از دقت 93 درصدی در رده بندی نسبی سطح از منظر ظرفیت گرمایی بوده است.
کلیدواژگان: دمای سطح، سنجنده ی مادیس، مدل رقومی ارتفاعی، واژه های کلیدی: ظرفیت گرمایی -
صفحات 119-140
تحقیق حاضر با هدف تحلیل وضعیت سلامت آبخیز کوزه تپراقی با استفاده از رویکرد بنیه، ساختار و تاب آوری (VOR) در سطح 36 زیرآبخیز طی سه مقطع زمانی (1379، 1389 و 1400) برنامه ریزی شد. جهت دستیابی به تحیق حاضر، داده های پایه مورد نیاز به منظور تعیین و محاسبه متغیرها و شاخص های ارزیابی سلامت در سه مقطع زمانی مختلف شامل 1379، 1389 و 1400 جمع آوری شدند.پس از تعیین مهم ترین متغیرها، نسبت به استانداردسازی آن ها با هدف هم بعد کردن و حذف بزرگی متغیرهای مختلف اقدام شد، سسپس، متغیرها بر حسب ماهیت طبیعی خود به گروه های مختلف دسته بندی شدند و پس از میانگین هندسی آن ها سه شاخص بنیه (V)، ساختار (O) و تاب آوری (R) به دست آمد. شاخص سلامت آبخیز (WHI) با استفاده از اصول حاکم بر رویکرد مفهومی بنیه، ساختار و تاب آوری (VOR) به دست آمد. نتایج نشان داد که در آبخیز کوزه تپراقی شاخص بنیه به ترتیب دارای میانگین و انحراف معیار برابر با 05/0±88/0 در سال اول، در سال دوم برابر با 08/0±81/0 و در سال سوم برابر با 17/0±68/0 بوده اند. شاخص ساختار به ترتیب دارای میانگین و انحراف معیار برابر با 08/57±0/0 در سال اول، در سال دوم برابر با 08/0±70/0 و در سال سوم برابر با 07/0±68/0 بوده اند. هم چنین شاخص تاب آوری به ترتیب دارای میانگین و انحراف معیار برابر با 22/0±28/0 در سال اول، در سال دوم برابر با 25/0±30/0 و در سال سوم برابر با 25/0±29/0 بوده اند. هم چنین، شاخص سلامت آبخیز در سال 1379 برابر با مقدار عددی 49/0 بوده و در سال 1389 روند افزایشی داشته و به 85/0 رسیده است، اما در سال 1400 به مقدار 47/0 کاهش یافته است. می توان جمع بندی نمود که سلامت آبخیز در دوره مورد مطالعه کاهش جزئی داشته است. دلایل مختلفی از جمله استفاده غیراصولی از زمین به ویژه تولید مرتع به کشاورزی و تغییرات مولفه های اقلیمی و هیدرولوژی موجب به وجود آمدن وضعین نامناسب سلامت در آبخیز کوزه تپراقی شده اند.
کلیدواژگان: مدیریت پایدار، تاب آوری آبخیز، تخریب سرزمین، شاخص سلامت
-
Pages 1-27
Among environmental changes, water plays a very vital role in the political, social and economic issues of countries, which can be used as one of the most practical sources of water supply available to humans and animals. Investigating the fluctuations of the water level of the lakes in terms of the importance, location and nature of these water bodies has become especially important in recent years. Lake Urmia with an area of 51200 square kilometers is of special importance as the largest internal lake of Iran and the 20th lake in the world. Landsat-8 and Sentinel-2 satellite data for the years 2013 to 2021 were used to investigate and evaluate changes in the water level of Lake Urmia, vegetation and soil around it. First, radiometric and atmospheric corrections were made on the images, and then, while using Gram Schmidt and LMVM integrators to increase spatial resolution, NDWI, AWEI, WI2015 and NDVI indices were extracted in order to differentiate the lake water level from non-water. paid. Finally, by combining the indicators with each other and by sampling the training and test samples, in order to classify the images, supervised classifiers such as Maximum Likelihood, Support Vector Machine, Neural Network and Minimum Distance to Mean were used. Also, in order to improve the results, the output of the classifiers was merged using the majority voting method. The results of the research showed that the majority voting method was chosen as the most suitable classification method with the highest level of accuracy. The water level of Lake Urmia, the vegetation and soil around it have also undergone significant changes during the years 2013 to 2021, so that in 2021, compared to 2020, the water level decreased by 29.89%, and the vegetation increased by 16.08%. And the soil has increased by 17.50%.
Keywords: Supervised Classification, Data Fusion, Surface Water, Urmia Lake, Change Detection, Remote Sensing -
Pages 25-47
Soil pollution and heavy metal accumulation are one of the most important environmental problems to plants, animals and human health. In this research, distribution maps of heavy metals (Cd, Pb, Ni, Zn, Fe, Mn and Cu) were prepared and the pollution status was assessed in the arable land of the Alborz Dam downstream basin.For this purpose, 215 surface composite soil samples were provided in depth of 0-30 cm. Cd, Pb and Ni were extracted by 0.05 M Na2EDTA extractant and the other elements including available Zn, Cu, Fe and Mn extracted by DTPA extractant and measured using AAS. After checking the normality of the data, the best semivariate model was selected based on the lowest fitting error value. Spatial distribution maps were prepared by conventional kriging method in GIS environment. The results showed that the best semi-variable models for the studied data were spherical and exponential models. The average concentration of harmful heavy metals to plants, including Cd, Pb and Ni in the soils of the region is 0.6, 11.5, and 4.9 mg/kg, respectively, which is less than the maximum permissible concentration. The mean concentration of other heavy metals that are required by the plant, including Zn, Cu, Mn and Fe, in the soils of the region is 1.13, 3.9 and 14.8 mg/kg, respectively, which is not only lower than the maximum permissible concentration but in some areas, Zn and Mn deficiency was observed. The correlation between the three elements Cd, Pb and Ni is significant and positive. There is a negative and significant relationship between soil lime and Cd, Pb and Ni. The higher the amount of lime in the soil, the less mobility of these elements which causes the precipitation of heavy metals in the soil.
Keywords: Soil Quality, Interpolation, Kriging, Pollution -
Pages 48-68
In optimal planning and management of natural resources, knowledge of how land cover changes and land use and the factors that cause it are very necessary. In this field, remote sensing data have high potential to study temporal and spatial changes in land cover and land use. The purpose of presence study is prediction and assessment of the trend of land use changes and land cover in Zahak area of Sistan plain. For this purpose, land use and cover maps were prepared from landsat satellite images using support vector machine method of supervised classification in 1987, 2001 and 2018. Then, using the land use map in 1987 and 2001, land cover in 2018 was predicted. Land use maps for 2001 and 2018 and land cover for 2030 was predicted using integrated method of Markov chain and automated cells. To analyze the trend of land use changes and land cover since 1987- 2001, 2001- 2018 and 2018- 2030, Land change modeler was used. Results indicated that areas of watery agriculture 2013 hectares, tree cover 1117 hectares, water areas 2391 hectares and barren lands 9535 hectares has decreased since 1987- 2001. Also, the mulching area uses area 192 hectares, and sand dunes 14864 hectares were increased. During the period 2001- 2018, the areas of watery agriculture land uses 3533 hectares and barren lands 3707 hectares has decreased and uses area tree cover 313 hectares, water areas 5385, mulching area 247 hectares, and sand dunes 1295 hectares were increased. In the forecasting the time period 2018- 2030, the area of uses watery agriculture will be 1098 hectares, sand dunes 527 hectares, and barren lands 2020 hectares are reduced. In this forecast, land use of tree cover 16 hectares, water area 3607 hectares, and mulching area 23 hectares will increase.
Keywords: Automated Cells Model, Land Use Change, Sistan Plain, Land Change Modeler, Landsat Images -
Pages 69-94
Extensive exploitation of groundwater resources in the Mashhad-Chenaran aquifer in the last 50 years (1970-2021) has led to a sharp decline in groundwater levels. Negative effects of subsidence due to the severe development of groundwater resources have occurred in some parts of the plain since the late 1980s and in recent years has covered the entire plain. In this study, subsidence of the entire Mashhad-Chenaran plain has been investigated using Sentinel-1A radar image data between 2014 and 2020 using Small Baseline Subset(SBAS) Interfergrametry method. Examination of subsidence maps shows that there are three subsidence areas including area 1 in the southeast of Mashhad, area 2 in the northwest of Mashhad and area 3 in the northwest of the plain. The maximum annual sitting rate in the two subsidence zones is equal to 19 cm per year and in the two subsidence zones 1 and 3 are 8.9 and 12.1 cm per year, respectively. The results of the time series rate estimated using radar image processing at the location of Golmakan GPS stations and Toos power plant with the actual measured values show the high compliance of these two time series. Adaptation of 30-year groundwater level drop curves and subsidence map shows that the triple subsidence zones correspond to areas with groundwater level drop of more than 30 meters. Also, to investigate the relationship between subsidence and groundwater level drop, correlation coefficients and determination coefficients for each well have been calculated using groundwater level and subsidence data at the location of selected observation wells. Based on the obtained correlation coefficients, the selected wells are divided into two groups with a correlation coefficient of more than 0.8 (75% of wells) and between 0.46 and 0.008, which indicates a good correlation between subsidence rate and groundwater level drop in the most observation wells.
Keywords: Groundwater, Radar Interferometry, Correlation Coefficient, Mashhad-Chenaran Plain, Land Subsidence -
Pages 95-118
Heat capacity is a physical quantity of the surface that is directly related to the amount of heat energy required to change the surface temperature. Land surfaces with a high of thermal capacity are a sign of moderate climatic conditions and the presence of the low ones is known as a reason for the occurrence of desert climate conditions. When uniform heat energy absorption is occurred by different surfaces, their temperature changes can be inversely related to the heat capacity. However, due to obstacles and shadows, the sunlight as the most important factor in the reception of heat energy during the day does not receive uniformly to the surface of the earth. In this article, by adjusting the shadows effect the differences in sunlight energy received by different parts of land surfaces are modeled. Then, by calculating the day and night land surface temperatures a method has been proposed for estimation of relative heat capacity. In this method, the time series of MODIS images are used to reduce the destructive effects of atmospheric conditions in the estimation of land surface temperature. The percentage of shadow’s presence in each position is also estimated through the spatial analyses on digital elevation models. The proposed method has been calibrated through the ground truths identified with expert knowledge about the soil properties. The results demonstrate that the efficiency of the calibrated method reaches the overall accuracy of 93% in a relative assortment of land surfaces in terms of their heat capacities.
Keywords: MODIS Sensor, Land Surface Temperature, Digital Elevation Model, Keywords, Heat Capacity -
Pages 119-140
Therefore, the purpose of the current research was to investigate the health of Koozeh Topraghi watershed using the Vigor, Organization and Resilience (VOR) model during the years 2000, 2010 and 2021. Ecosystem resilience is considered as the potential of an ecosystem to respond to external disturbances by restoring its original structure and function. Each type of land has a different ability to recover, depending on its nature.To calculate resilience, a coefficient was determined for all types of land uses according to the type of service for each user. The results showed that in Koozeh Topraghi watershed, the Vigor index has the mean and standard deviation of 0.88±0.05 in the first year, 0.81±0.08 in the second year, and 0.17±0 in the third year. Were 0.68. The Organization index had the mean and standard deviation of 0.57±0.08 in the first year, 0.70±0.08 in the second year, and 0.68±0.07 in the third year. Also, the resilience index had the mean and standard deviation of 0.28±0.22 in the first year, 0.30±0.25 in the second year, and 0.29±0.25 in the third year. Also, the watershed health index (WHI) in 2000 was equal to the numerical value of 0.49 and in 2010 it had an increasing trend and reached 0.85, but in 2021 it decreased to 0.47. It can be concluded that the health of the watershed has decreased slightly in the studied period. Various reasons, inappropriate land use especially pasture production for agriculture, and changes in climatic and hydrological components, have caused inappropriate health conditions in the Koozeh Topraghi watershed.
Keywords: Sustainable Management, Health Index, Watershed Resilience, Land Degradation