بخشی از مقاله
خلاصه
در این پژوهش پتانسیل تعیین سطح زیر کشت برنج با استفاده از دادههای باند فروسرخ نزدیک سنجنده OLI ماهواره لندست 8 مورد ارزیابی قرار گرفت. بدینمنظور در ابتدا سطوح ماندابیهای طبیعی در سه مزرعه پنبه چوله، دشت ناز و مهدشت با مساحتهای به ترتیب30، 28/2، 22/81 هکتار واقع در دشت میاندورود استان مازندران ارزیابی شد. با توجه به ایجاد ماندابی مصنوعی در مزارع برنج چنانچه مدل توانایی تعیین سطوح ماندابی را دارا باشد بهطور غیرمستقیم میتواند سطوح زیر کشت برنج را نیز تعیین نماید.
در زمانهای تصویربرداری پهنههای ماندابی به کمک شبکهبندی در سلولهای 30 متری به صورت پر یا خالی در بازدید میدانی علامتگذاری شد. با استفاده از 30 درصد سلولهای مشاهده شده طبقهبندی حداکثر احتمال برای تصویر باند فروسرخ نزدیک مزارع انجام شد. همبستگی بین نتایج طبقهبندی تصویر و دادههای میدانی با استفاده از روش آماری کای دو آزمون و ضریب همبستگی به روش فی و کرامر تحلیل شد.
همبستگی نتایج حاصل از مدل و دادههای میدانی در سطح احتمال 0/05 آزمون کای دو معنیدار است. مقدار ضریب همبستگی فی و کرامر 78 درصد محاسبه شد که نشاندهنده یک همبستگی قوی بین نتایج مدل و دادههای میدانی است. بهبیاندیگر برای شناسایی نواحی ماندابی طبیعی و مصنوعی - شالیزار - تصاویر فروسرخ نزدیک سنجنده OLI را میتوان جایگزین اندازهگیریهای میدانی نمود. با انجام20 مورد بازدید تصادفی صورت گرفته از مکانهایی که در مدل بهعنوان سطح زیر کشت برنج انتخاب شد مشخص گردید تخمین مدل در تمام 20 مورد صحیح بوده است.
.1 مقدمه
تجمع آب روی سطح زمین برای ساعتها و روزهای متمادی که با چشم قابل رویت میباشد ماندابی سطحی گفته می-شود.وجود ماندابیهای طولانی مدت باعث ایجاد مخاطرات زیادی در اراضی کشاورزی از جمله عدم تهویه مناسب خاک، به تعویق افتادن عملیات آمادهسازی اراضی و تخریب ساختمان خاک میشود. ماندابیهای طولانی موجب ایجاد فرصت بیشتری برای تمرکز نمک از طریق تبخیر آب از سطح زمین میباشد.[2] بارش بارانهای شدید در فصول کاشت باعث ایجاد ماندابی در اراضی کشاورزی و لطمه به تولید محصول میشود. ایجاد ماندابی میتواند بهتدریج موجب کاهش نفوذپذیری خاکها شود.
آب اضافی در خاک - ماندابی - به دلایل متعددی از جمله بارندگی زیاد، شیب کم خاک، رسی بودن خاک، بالا بودن سطح سفره آبزیرزمینی، تهیه نامناسب زمین و نداشتن زهکش مناسب اتفاق میافتد.[4] در موارد خاصی مثل شالیزارها ماندابیها بهطور مصنوعی و توسط کشاورزان در سطح مزرعه ایجاد میشود. بدینترتیب میتوان با تخمین سطوح ماندابی مصنوعی ایجاد شده در شالیزارها عملا سطح زیر کشت برنج را تخمین زد.
روشهای مرسوم برای تعیین سطح اراضی ماندابی شامل بازدیدهای میدانی و بررسی ویژگیهای آن از نزدیک میباشد. چنین روشهایی از یکسو پرهزینه و از سوی دیگر برای یک منطقه وسیع زمانبر است. بهطوریکه عملا در چنین مواردی، بررسی تغییرات زمانی ماندابیها در یک فصل امکانپذیر نیست. بنابراین لزوم جایگزینی روشهای جدید کم هزینه و کوتاهمدت بهمنظور تعیین پهنههای ماندابی و پایش مستمر برای تصمیمگیریهای مدیریتی ضرورت دارد.
این تصمیم-گیریها میتواند شامل اولویتهای زهکشی منطقه، پرداخت خسارت ناشی از سیلاب به کشاورزان، تغییر کاربری و غیره باشد. ارائه روشی برای شناسایی نواحی مبتلا به ماندابی که سریع و کمهزینه باشد و بتواند منطقه وسیعی را پوشش بدهد، بسیار سودمند خواهد بود. استفاده از تصاویر ماهوارهای و تکنیک سنجش از دور برای نیل به این مقصود میتواند به کار گرفته شود. سنجش از دور یکی از تکنیکهای پیشرفته مورد استفاده در شناسایی مخاطرات در نظر گرفته میشود.
سنجش از دور امکان سنجش ماندابی، تشخیص عملکرد و ارزیابی اثرات آن را فراهم میکند.[6] اطلاعات به دست آمده از ابزارهای سنجش از دور بهطور قابلتوجهی دقیق است و یک منطقه گسترده را پوشش میدهد. به علاوه سنجش از دور توانایی اخذ اطلاعات در مورد ماندابی را در هر دو حیطه مکانی و زمانی دارا است.
در حال حاضر با پیشرفت فنآوری، سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی1 در بسیاری از زمینهها بهکار گرفته میشود
سیستم اطلاعات جغرافیایی بهعنوان یک سامانه در جمعآوری، ذخیره و تحلیل اطلاعات مربوط به پدیدهها مورد استفاده قرار میگیرد. بدیهی است که ترکیب سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور فنون مناسبی برای جمعآوری اطلاعات، تصمیمگیری سریع و دقیق محسوب میشوند.
سنجش از دور توانایی تفکیک پهنههای آبی از نواحی ماندابی را دارد13]،.[12 فراهم ساختن دید وسیع و یکپارچه از یک منطقه، قابلیت تکرارپذیری، دسترسی آسان به اطلاعات، دقت بالای اطلاعات حاصله و صرفهجویی در زمان از ویژگیهایی است که استفاده از اینگونه اطلاعات را برای بررسی ماندابی و کنترل تغییرات آن نسبت به سایر روشها ارجحیت میبخشد. بر این اساس پژوهشگران زیادی بهمنظور بررسی ماندابی از دادههای سنجش از دور استفاده نموده و این تکنیک را مناسب این گونه مطالعات ارزیابی نمودهاند
سنجش از دور برای ارائه تکنیکهای جدید برای شناسایی در مناطق خشک نیز استفاده میشود.[16] امروزه، برنامههای کاربردی در مورد سنجش از دور گرمایی بهطور عمده در رطوبت خاک و نظارت بر خشکسالی و غیره متمرکز شده است. یکی از تواناییهای جدید سنجش از دور تجزیه و تحلیل سهبعدی زمین است که میتواند بهطور مستقیم و دقیقتر موقعیتهای واقعی کنونی را نسبت به اطلاعات حاصل از دادههای دوبعدی تعیین کند.[17] وایت و لوئیس - 2011 - از تصاویر ماهوارهای برای نظارت بر گسترش تالابهای استرالیا در حوضههای بزرگ استفاده کردند.
موستر و همکاران - - 2013، با استفاده از سنجنده TM ماهواره لندست 5، به شناسایی ماندابی در نواحی تندرا2 پرداختند و از بین روشهای مختلف از روش نیمهتجربی، چند طیفی استفاده نمودند.
شناسایی نواحی ماندابی جنوب استرالیا نیز با سنجندهTM 3 بررسی شد و در این پژوهش که توسط جانستون و همکاران - 1993 - صورت گرفت از روش طبقهبندی حداکثر احتمال و طبقهبندی نظارتنشده با شاخصNDWI 4 استفاده شد.چپرا و همکاران - 2001 - شناسایی تالابها و باتلاقهای ایالت پنجاب را با استفاده از سنجش از دور انجام دادند.
در ادامه پژوهشهای قبلی، پژوهش حاضر پتانسیل تعیین پهنههای ماندابی مصنوعی در شالیزارها با استفاده از باند فروسرخ نزدیک سنجنده OLI 1 ماهواره لندست 8 را بررسی میکند. این پژوهش با توان تفکیک مکانی 30 متر و با آنالیز آماری مطمئن بهدنبال بررسی آماری معنیدار جایگزینی سنجش از دور با مشاهدات میدانی میباشد. همچنین تعیین میزان دقت روش سنجش از دور در برآورد چنین پهنههایی بررسی میشود.
.2 مواد و روش ها
مبانی نظری
اساس فیزیکی مورد استفاده در این پژوهش، قانون فیزیکی تابش و بازتابش است. از کل مقدار نور تابیده شده به یک پدیده، مقداری توسط آن جذب و تبدیل به گرما شده، بخشی از تابش پراکنده و باقیمانده بازتابش شده و به سنجنده میرسد. میزان پراکندگی تابش در خاک مرطوب به دلیل وجود مولکولهای شفاف آب، بیشتر از خاک خشک است و به همین دلیل خاک مرطوب تیرهتر بهنظر میرسد.
با افزایش میزان آب در پهنه خاک میزان پراکندگی بیشتر و بازتابش رسیده به سنجنده کمتر میشود. بهبیان دیگر ارزش دیجیتالی سلولی تصاویر کمتر میشود، بهطوریکه در آبهای ژرف، میزان بازتابش رسیده به سنجنده بسیار ناچیز است. مقدار پراکندگی با سطح انرژی و طول موج طیف نور رابطه مستقیم دارد بهطوریکه کمترین پراکندگی مربوط به طول موج آبی است. بههمین دلیل آبهای ژرف به رنگ آبی دیده میشود. با توجه به اینکه بیشترین پراکندگی مربوط به طول موج کم انرژی فروسرخ است، لذا باند فروسرخ نزدیک میتواند تمایز بهتری را بین درجات مختلف ماندابی، خاک خشک و همچنین پهنههای آبی فراهم کند.
محدوده مورد مطالعه
محدوده مورد مطالعه شامل سه مزرعه پنبه چوله، دشت ناز و مهدشت با مساحتهای به ترتیب30، 28/2، 22/81 هکتار واقع در دشت میاندورود استان مازندران میباشد. میاندورود از شمال به دریای خزر، از جنوب به جاده ساری- نکا، از شرق به نکارود و از غرب به رودخانه تجن محدود است. این مزارع در شمال شرقی شهرستان ساری قرار دارد.
داده های تصویر
در این پژوهش از تصاویر باند فروسرخ نزدیک سنجنده OLI ماهواره لندست 8 استفاده شد. دلایل این انتخاب رایگان بودن تصاویر، سهولت دسترسی به تصاویر، تفکیک طیفی مناسب و همچنین تفکیک مکانی قابل قبول آن - 30 متر - میباشد. محدوده طیفی باند فروسرخ نزدیک 0/88-0/85 میکرومتر میباشد.
