بخشی از مقاله
چکیده
امروزه اهمیت روز افزون مدیریت منابع آب در فعالیت های اقتصادی و ضرورت کاهش آثار و تبعات منفی ناشی از توسعه نامتوازن بخش های مختلف کشور از یک سو و بحران های طبیعی همچون خشکسالی های متمادی از سوی دیگر ایجاب می نماید که اهمیت و نقش مدیریت منابع آب در رشد اقتصادی و رفاه اجتماعی به درستی و با واقع بینی کامل شناخته و تعریف شود.
درك روند تغییر و شناخت سیر تحوالت اکوسیستم ها به طورعام و تاالب ها به طور اخص، مي تواند تا حدي در پیش بیني ازوضعیت آیندة آنها در صورت ادامة روند کنوني راهگشا باشد. . تاالب هامون بزرگترین تاالب آب شیرین فالت ایران، در طول حیات خود شاهد دوره های خشک و کم آبی بوده است. با توجه به قرار گیری این تاالب در بخش شرقی ایران با وضعیت غالب آب و هوای گرم و خشک این تاالب از جمله مناطقی است که درک روند تغییرات آبی و ارتباط آن با دیگر عوامل تاثیر گذار میتواند در مدیریت بهتر این پهنه آبی موثر باشد.
در این مقاله تغییرات کاربری تاالب هامون با استفاده از جدیدترین و پیشرفته ترین ماهواره های پایش منابع زمینی در طی دوره 14 ساله مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی تغییرات کاربری از تصاویر ماهواره لندست و سنتینل 2 طی فاصله زمانی سال های 2004 تا 2018 استفاده گردید که پس از تصحیحات هندسی و رادیومتریک و برس تصویر طبق مرز محدوده مطالعاتی به منظور تعیین کاربری ها، طبقه بندی به روش ماشین بردار پشتیبان صورت گرفت. سپس با مقایسه و بررسی صحت داده ها، تغییرات کاربری اتفاق افتاده در طول 14 سال مورد بررسی قرار گرفت.
-1 مقدمه
یکی از موثرترین و جدیدترین راه کار های مدیریت منابع آبی و به خصوص تاالب ها، پایش و مانیتورینگ این پهنه های آبی بخصوص در مناطق با وسعت زیاد با استفاده از فناوری سنجش از دور می باشد. یکی از مزایای مهم این روش پوشش متمادی این پهنه های آبی است که میتواند بصورت ماهانه، فصلی و ساالنه مورد پایش قرار گیرد. این فناوری اطالعات بسیار مهمی را در ارتباط با کاربری های اطراف و تغییرات آنها در طول زمان به دست می دهد.
امروزه وجود ذخیره گاه های زیست کره در جهان ضروری می باشد. این مناطق که حافظ تنوع زیستی و فرهنگی کشورها بوده، به بهبود معیشت جوامع محلی کمک می کنند و در مجموع فواید بی شماری را برای جامعه فراهم می آورند.گیاهان و جانوران محدود به مرزهای جغرافیایی و سیاسی نیستند. با افزایش فشار بر منابع طبیعی، درک و به رسمیت شناختن اهمیت وجود چنین مکانهایی برای آینده بشر افزایش می یابد.
در این میان جامعه بشری به این نتیجه رسیده که بایستی اهمیت ویژه ای به مناطق حفاظت شده بین مرزی داده شود چرا که محصورکردن برنامه ریزی های حفاظتی در محدوده ای خاص راه به جائی نبرده و تعمیم آن در مقیاس های وسیعتر - در سطوح ملی و فراملی - باعث بهبود اثربخشی اقدامات خواهند شد. لذا راهبردهای حفاظت از تنوع زیستی در قرن 21 به همکاریهای بین مرزی در اکوسیستم های مشترک و سایر موضوعات حفاظتی تاکید ویژه ای می نمایند.
یکی از ذخیره گاه های مهم و حیاتی ایران ذخیره گاه زیست کره هامون است که درانتهای حوضه سیستان و در مختصات 30 درجه شمالی و 61 درجه شرقی واقع شده است و درمواقع پرآبی در حدود 160 کیلومتر طول 8 تا 25 کیلومتر عرض و دارای سطح پوشش متوسط 5700 کیلومتر مربعی است.]2[ و در حدود 1200000 نفر در ایران در این حوضه قرار دارند و به صورت مستقیم و غیر مستقیم از تغییرات آن متاثر هستند
فاضل نیا و پودینه پیر - 1391 - به مطالعه روندها و فرایند خشک شدن دریاچه هامون در 30 سال اخیر پرداختند. در این پژوهش فرآیند خشک شدن دریاچه هامون در طی یک دوره سی ساله از طریق نقشه های GIS و تصاویر ماهواره ای و پیمایش میدانی بدست آمد. یافته های تحقیق نشان داد که در سال های 1379 و 1380، یک دوره خشکی مطلق بر دریاچه حاکم بوده است
رئیس پور - 1395 - به بررسی تغییرات زیست محیطی تاالب های هامون و نقش آن در افزایش طوفان های گرد وخاک دشت سیستان با استفاده از تلفیق شاخص های سنجش از دور NDVI و NDWI پرداخت. در این تحقیق از تصاویر ماهواره ای سنجنده های TM و ETM طی دوره آماری 1984 تا 2014 استفاده شد. نتایج حاصل از بررسی پوشش گیاهی و منابع آب سطحی در دشت سیستان، طی دوره های 1984 تا 2014، بیانگر تغییرات منفی شدید در منابع مذکور می باشد. طبق نتایج بدست آمده در طی دوره ی مذکور حدود 11411 کیلومتر مربع از پوشش گیاهی و پوشش آبی از بین رفت
کوئینتانو و همکاران - 2018 - با استفاده ترکیبی از داده های سنتینل 2 و لندست به ارزیابی شدت سوختگی اکوسیستم های مدیترانه ای پرداختند. نتایج این تحقیق نشان داد که داده های این دو ماهواره عالوه بر مزیت مشخص کوتاه شدن طول دوره تصویربرداری، در تشخیص مناطق آسیب دیده از آتش، نقش مهم و موثری را ایفا می کند و ضریب کاپای بدست آمده - - 0/7، از دقت باالیی برخوردار است
-2 مواد و روش ها
بررسی تغییرات کاربری به کمک نرم افزار های سنجش از دور انجام می گیرد. با توجه به اینکه شناسایی روند تغییرات تاالب ها در دراز مدت و کوتاه مدت نیاز به تجزیه و تحلیل سری های زمانی با استفاده از فنون سنجش از دور دارد ، در این پژوهش ابتدا داده های ماهوارهای محدوده مطالعاتی مربوط به دورههای زماني مختلف تهیه و پس از پردازش و سپس تفسیر آنها اطالعات مورد نیاز برای بررسي روند تغییرات تاالب از گذشته تاکنون به صورتکمي به دست خواهد آمد. سپس بین اطالعات کمي به دست آمده از دورههای موردنظر مقایسه صورت خواهدگرفت و روند تغییرات تاالب هامون در این دوره زماني استخراج خواهد شد. همانطور که در شکل - 1 - نشان داده شده است ابتدا تصاویر ماهواره ای از وب سایت زمین شناسی آمریکا دانلود شده و ادامه مراحل مطابق این فلوچارت جهت رسیدن به نتیجه انجام شده است.
شکل -1 الگوریتم روش تحقیق
-3 آماده سازی و پیش پردازش تصاویر ماهواره ای
پیش پردازش تصاویر ماهواره ای
در مرحله پیش پردازش، با یکسري عملیات روي داده هاي خام - قبل از هرگونه ، پردازش بصري یا رقومي - ، خطاهاي رادیومتري، اتمسفري، هندسي و غیره مورد توجه قرار میگیرند. بنابراین شناسایي و تشخیص خطاهاي احتمالي موجود در داده هاي ماهواره اي اهمیت زیادي دارد
تصحیح هندسی داده ها
از انواع پردازش هاي اولیه در تصاویر ماهواره اي است که به دلیل حرکات ماهواره و زمین در حین تصویربرداري، خطاهاي بر روي تصاویر پدید مي آید که قبل از برطرف کردن آنها ، تصویر ماهواره اي، با سیستم های مختصات جغرافیایی، مطابقت کامل ندارند. . با انجام عمل تصحیح هندسي و بسته به دقت اعمال شده، تصاویر ماهواره اي مختصات واقعي پیدا نموده و قابلیت انطباق با نقشه را پیدا میکند
طبقه بندی تصاویر
جداسازي مجموع هاي طیفي مشابه و تقسیم بندي طبقات آنها که داراي رفتار طیفي یکساني باشد، طبق بندي اطالعات ماهواره اي گفته می شود. به عبارتي طبقه بندي پیکس هاي تشکیل دهنده ي تصاویر، اختصاص دادن یا معرفي کردن هر یك از پیکسلها به کالس یا پدیده ي خاصي را، طبقه بندي اطالعات ماهواره اي گویند. در واقع اساس کار طبقه بندي اطالعات، بر مقایسه ارزشهاي طیفي پیکسل هاي تصویر یا نمونه هائي است که مفسر آنها معرفي کرده یا با کالس ها یا طبقات اولیه اي است که به طور خودکار هنگام تفسیر رقومي، تشکیل میشوند. به این ترتیب ، پیکسل هایي که ارزش طیفي آنها در نظر آماري، اختالف معني داري ندارند در یك گروه یا طبقه طیفي قرار میگیرند. دراین مقاله برای طبقه بندی تصاویر از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان - SVM1 - که از روش های طبقه بندی نظارت شده می باشد استفاده شده است.
-4 روش ماشین بردار پشتیبان
ماشین بردار پشتیبان یك روش کالسهبندي الگو است که اولین بار توسط ویپنیک معرفي شد. ماشین بردار پشتیبان در واقع یك طبقهکننده دودویي است. در مورد دو کالس، روش SVM سعي دارد یك ابر صفحه ایجاد نماید که فاصله هر کالس را تا فرا صفحه حداکثر مينماید. دادههاي نقطهاي که به فرا صفحه نزدیکترند، براي اندازهگیري این فاصله بکار ميروند. از اینرو، این دادههاي نقطهاي، بردارهاي پشتیبان نام دارند. در مطالعه مقایسه ای انجام شده در منطقه کاشان، آران و بیدگل با استفاده از تصاویر ماهواره لندست و سنجنده ETM+2 با کاربرد چهار روش ماشین بردار پشتیبان، نقشه زاویه طیفی، واگرایی اطالعات طیفی و کدهای باینری، مشخص شد که روش SVM با توجه به دقت باالتر و تطابق بیشتر با واقعیت زمینی، به عنوان طبقه بندی کننده بهینه برای استخراج نقشه های کاربری اراضی میتواند مورد استفاده قرار گیرد
-5 منطقه مورد مطالعه
تاالب بین المللی هامون، یکی از تاالب هاي آب شیرین جهان و تنها دریاچه آب شیرین در فالت ایران به شمار میرود که در سال 1975 به ثبت کنوانسیون رامسر رسیده است و متأسفانه از سال 1990 در لیست مونترو کنوانسیون جاي گرفته است. تاالب بین المللی هامون در بخش جنوب غربی حوضه آبریز هیرمند واقع شده است. شکل - 1 - موقعیت تاالب هامون را نشان میدهد.
