بخشی از مقاله
چکیده
امروزه تصاویر سنجش از دور به عنوان جدیدترین اطلاعات برای مطالعه پوشش گیاهی و تخمین پارامترهای بیوفیزیکی و بیوشیمیایی گیاهان شناخته شده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی میزان تاثیر شرایط اتمسفری و تصحیحات دادهها بر ارزیابی میزان درصد و تراکم پوشش گیاهی و لزوم اجراء تصحیح رادیومتریک و بررسی کارآیی روش تصحیح میباشد.
در این مطالعه مشخصات آماری باندها و فراوانی دادههای حاصل از شاخص پوشش گیاهی شامل نسبت باندهای 3 به 2 و 5 به 4 ماهواره لندست سری 8 بررسی و اثرات تصحیحات اتمسفری به روش کالیبره از طریق عوارض تیره - عوارض آب و سایه - بررسی شدهاند. نتایج نشان داد میانگین ارزش رقومی نسبت باند 3 به 2 قبل از تصحیح برابر با 0/57 بوده و بعد از اعمال تصحیحات با آب و سایه میانگین ارزش رقومی بترتیب برابر 0/1 و 0/08 تغییر میکند.
نسبت 5 به 4 نیز میانگین ارزش رقومی قبل از تصحیح 0/68 و بعد از اعمال تصحیح با آب و سایه بترتیب 0/18 و 0/12 و همچنین برای شاخص پوشش گیاهی NDVI قبل از تصحیح 0/05 و بعد از تصحیح برای آب و سایه به ترتیب 0/08 و 0/05 تغییر نمود. همچنین نتایج حاکی از تغییر معنی دار فراوانی پیکسلهای مربوط به نسبت باندها قبل و بعد از تصحیحات میباشد. بر اساس نتایج؛ وجود خطا رادیومتریک و میزان آن میتواند باعث تغییر دامنه ارزشهای رقومی تصویر شوند و بدون تصحیح ممکن است تفسیر نتایج گمراه کننده باشند.
.1 مقدمه
استخراج اطلاعات درباره وضعیت پوشش گیاهی از قبیل پراکنش و تراکم و درصد پوشش آنها، از ضرورت زیادی برخوردار است. جمعآوری اطلاعات در مورد تغییرات مکرر پوشش گیاهی توسط روشهای معمولی بسیار مشکل و پرهزینه است. در این بحث استفاده از دادههای ماهوارهای امکان مطالعه گسترده پوشش گیاهی را فراهم میسازد
امروزه با توجه به قابلیت بالای تصاویر ماهوارهای نظیر به هنگام بودن، چند طیفی بودن، تکراری بودن، پوشش وسیع و افزایش روز افزون توان تفکیک طیفی و مکانی، میتوان از آنها جهت مطالعه و بررسی مراحل مختلف فرآیند بیابانزدایی استفاده کرد .
سنجش از دور به عنوان ایدهای برای کسب اطلاعات درباره هدف مورد نظر به وسیله ابزارهای ویژه بدون تماس فیزیکی با هدف، تعریف میشود .
تکنیک سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در زمینه بررسی و مدیریت منابع طبیعی ارزانتر و سریعتر از روش های سنتی میباشد .به همین دلیل در مطالعات متعددی از این تکنیک در زمینههای مختلف منابع طبیعی بهره بردهاند.
به منظور کاهش اثر عوامل غیرمنتظره روی اطلاعات پوشش گیاهی و افزایش صحت اطلاعات مربوط به پوشش گیاهی، میتوان حداقل دو باند را ادغام کرده و شاخص ترکیبی به نام پوشش گیاهی - Vegetation Index - ایجاد نمود .[4] بیش از 150 شاخص گیاهی در مقالات علمی منتشر شدهاند، اما تنها تعداد کمی از آنها پایه بیوفیزیکی قابل قبول یا روش مشخص آزمایش شده وجود دارند .
یک شاخص گیاهی که از دادههای قابلیت انتشار استفاده میکند، میتواند به جای اندازهگیری پوشش گیاهی بکار رود .[10] روشن است که شاخص گیاهی مزایایی در مقایسه با پوشش گیاهی اندازهگیری شده به طور ویژه در زمینهای کشاورزی باغی زراعی و مرتعی وسیع دارد. بطور کلی فواید آن شامل کاهش زمان، فراوانی داده در دسترس، صرفهجویی در هزینه و نیروی کار حداقل میباشد
شاخصهای گیاهی تبدیلات ریاضی هستند که بر اساس باندهای مختلف سنجندهها تعریف شده و برای ارزیابی و بررسی گیاهان در مشاهدات ماهوارهای چند طیفی طراحی شدهاند. مبنای کار این شاخصها بر روی تفاوت باندهای قرمز و مادون قرمز نزدیک میباشد، دلیل این امر خاصیت جذب نور قرمز توسط کلروفیل، که باعث میشود گیاهان انعکاس کمتری در این باند و انعکاس شدید در باند مادون قرمز نزدیک بدلیل ساختار پوشش گیاهی داشته باشند
تاثیرات مستقیم وضعیت اقلیمی بر روی زیست توده و الگوهای فنولوژیکی پوشش گیاهی به وسیله NDVI1 تخمین زده شده و در بسیاری از اکوسیستمها بیان شده است. بر روی این شاخص فاکتورهای زیادی نظیر ساختار گیاهی، اثرات متقابل با تاج پوشش گیاهی، ترکیب گونهای، سلامتی و شادابی گیاه، ویژگیهای برگ و تنش گیاه، توپوگرافی و ارتفاع تاثیرگذار میباشند.
از آنجایی که این شاخص همبستگی مستقیم با تولیدات پوشش گیاهی دارد، بنابراین تعداد زیادی از کاربردهای مثبت این شاخص برای اهداف اکولوژیکی نیز بیان شده است. به طور کلی تصحیحات اتمسفری از دو راه بر روی امواج الکترومغناطیسی تاثیر دارد؛ پراکنش و جذب. جذب در بعضی از قسمتهای طیف الکترومغناطیس بسیار زیاد بوده و در بعضی دیگر کم است. باندهای سنجندها معمولا در پنجرههای اتمسفری قرار دادشته و بخشهایی از طیف که جذب اتمسفری در آنها بسیار زیاد است جهت ثبت در سنجنده ها استفاده نمی شوند. از این رو بیشترین اثر را پراکنش اتمسفر بر روی تصاویر دارد
.2 مواد و روشها
-1-2 منطقه مورد مطالعه
شهرستان بهبهان با مساحت 3516 کیلومتر مربع، در جنوب شرقی استان خوزستان واقع گردیده است. شهرستان بهبهان دارای موقعیت کوهستانی و جلگهای است، بلندترین ارتفاع منطقه رشته کوه خائیز با ارتفاع 1536 متر میباشد. رودخانه مارون و خیرآباد در کنار این شهر جریان دارند. حوضه خائیز در شرق استان خوزستان و 10 کیلومتری شهرستان بهبهان قرار دارد. مساحت حوضه 19/568 کیلومتر مربع میباشد. موقعیت این حوضه در - شکل - 1 مشخص است.
شکل - : - 1 موقعیت جغرافیایی حوضه و ترکیب کاذب رنگی 453 منطقه مورد مطالعه
محدوده مورد مطالعه در بخش کوچکی از فریم کامل تصویر ماهوارهای لندست 8 مورد استفاده قرار میگیرد. این تصاویر در سطح سیستمی مورد تصحیحات اولیه هندسی و رادیومتری قرار گرفته است، اما در بسیاری از موارد مشاهده شده که خطاها و ناهنجاری های هندسی و رادیومتری موجود در دادههای ماهوارهای به طور کامل در تصحیحات سیستمی برطرف نمیشوند و حتی ضمن انجام این تصحیحات خطاهای جدید در تصویر ایجاد میگردد .
بنابراین تصاویر مذکور قبل از انجام هر نوع پردازش، مجددا به لحاظ هندسی و رادیومتری در هر یک از باندهای انعکاسی لازم است مورد بازبینی قرار گیرند. کلیه پردازشهای لازم در محیط نرم افزار ENVI انجام گرفت. در این تحقیق از دادههای ماهوارهای سنجنده ETM استفاده وتصاویر مربوط به تاریخ 1392/5/27 از سایت www.usgs.gov دانلود که از باندهای 2 تا 7 این سنجنده جهت بررسی تاثیر اتمسفر استفاده شده است.
-2-2 تصحیح رادیومتریک
اثرات اتمسفر بدلیل وجود ذرات بخار آب گازها و ذرات معلق گرد و غبار باعث کاهش کیفیت در باندهای مختلف سنجنده ها و بروز خطا در رفتار طیفی پدیده ها شده و تفسیر نتایج و ارزیابی پدیده ها بدون تصحیح اتمسفری با خطا توام شده و گاها نتایج قابل قبولی را ارایه نمیدهد. به منظور تصحیح اثرات اتمسفر از روش کاهش پیکسل های تاریک استفاده شد. در این روش رفتار طیفی آب و سایه در محدوده مادون قرمز دارای حداقل میزان انعکاس و در حدود صفر را دارا می باشد
