بخشی از مقاله
تغییرات دراز مدت خط ساحلی حد فاصل نوشهر تا چالوس با استفاده از تصاویر ماهواره لندست
چکیده
اطلاع از موقعیت و رفتار خط ساحلی جهت ناوبری ایمن، مدیریت منابع، حفاظت محیط زیست و توسعه ی ساحلی پایدار امری ضروری است. در این تحقیق با بکارگیری تصاویر ماهواره ای لندست و با استفاده از تکنیک طبقه بندی شی گرا تغییرات دراز مدت خط ساحلی نوشهر تا چالوس بین سال های 1364 تا 1389 مورد بررسی قرار گرفت و نقشه تغییرات آن تهیه گردید. تغییرات صورت گرفته در منطقه مطالعاتی، به استثنای نواحی مجاور بندر نوشهر به صورت پسروی از دریا بوده که افزایش تراز آب نقش موثری در این تغییرات داشته است. رسوب گذاری در پشت موج شکن غربی بندر نوشهر باعث تغییر خط ساحلی به صورت پیشروی از دریا شده، که مساحتی در حدود 90380 مترمربع را به خشکی اضافه کرده است. در پشت موج شکن شرقی نیز پیشروی از دریا مشاهده شد که تجمع رسوبات و احیای اراضی در این ناحیه موجب افزایش مساحت 223670 مترمربع به خشکی شده است.
دهانهی رود چالوس پسروی از دریا داشته و بیشترین عقب نشینی دهانه رود، به دلیل افزایش تراز آب، به میزان 128 متر می باشد. تغییرات صورت گرفته در دوره مطالعاتی باعث افزایش طول خط ساحلی به میزان 946 متر شده است.
واژههای کلیدی: دریای خزر، خط ساحلی، لندست، نوشهر، چالوس.
مقدمه
اطلاع از موقعیت و رفتار خط ساحلی جهت ناوبری ایمن، مدیریت منابع، حفاظت محیط زیست و توسعه ی ساحلی پایدار امری ضروری است .[1] تغییر در خط ساحلی به دلیل عواملی چون امواج، جزر و مد، طوفان های دوره ای، تغییر سطح دریا، فرآیندهای فرسایش ساحلی، رسوب گذاری و فعالیت های انسانی می باشد. عامل اصلی چنین تغییراتی، انتقال رسوب در محدوده خط ساحل یا نوسانات سطح دریا و امثال آن میباشد. تفاوت قدرت حمل رسوب از یک نقطه تا نقطهای دیگر سبب ایجاد فرسایش یا ته نشینی رسوبات و در نتیجه باعث تغییرات خط ساحلی میگردد. در دهه های گذشته پایش مناطق ساحلی و استخراج تغییرات سطح آب در فاصله های زمانی مختلف به عنوان یک پژوهش زیر بنایی مورد توجه واقع شده است زیرا خطوط ساحلی ماهیتی دینامیکی داشته و مدیریت چنین محیط های اکولوژیکی حساسی نیاز به کسب اطلاعات دقیق در فواصل زمانی مختلف دارد.
تعیین موقعیت خط ساحلی و بررسی تغییرات آن از طریق اندازه گیری های محلی، عکس برداری هوایی و تفسیر تصاویر ماهواره ای امکان پذیر است.
نقشه برداری سنتی زمین دقت اندازه گیری بالایی دارد اما کاری گسترده و زمان بر است. عکس برداری هوایی نیز دارای دقت بالایی است ولی فرآیند فتوگرامتری که شامل کسب اطلاعات و سازده سازی آن است هزینه بر و وقت گیر است .[2] تصویر ماهواره ای پوشش زمینی وسیعی را نظاره می کند و دارای سرعت تکرار پذیری بالایی است و می تواند نمونه های مناسبی از نظر زمانی برای مطالعه ی بسیاری از پدیده های دینامیکی که شکل خط ساحلی را مشخص می کنند، فراهم نماید .[3] در حال حاضر استفاده از تصاویر ماهواره ای به مثابه جدیدترین و اقتصادی ترین روش مطرح در دنیا به
حساب می آید که امکان مشاهده و مدیریت پیوسته سواحل را فراهم می کنند .[4] مطالعات بسیاری برای آشکارسازی و بررسی تغییرات خط ساحلی با استفاده از عکس های هوایی و تصاویر ماهواره ای انجام شده است.
آزرم سا و رزمخواه [4] روند تغییرات موقعیت خط ساحلی در خلیج چابهار را با استفاده از سه تصویر ثبت شده توسط سنجنده تی- ام3 ماهواره لندست، در یک دوره 13 ساله مورد بررسی قرار دادند و موقعیت آن در سالهای 2005 و 2010 را نیز پیش بینی کردند.
یانگ و همکاران [5] خطوط ساحلی دریاچه نمک جیلان تای در شمال غربی صحرای چین را با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست7 سنجندهی ایی-تی-ام-پلاس4 تعیین کردند.
چن و چانگ [6] موقعیت خط ساحلی و تغییرات آن را با استفاده از تصاویر ماهوارهای بررسی کردند و نشان دادند که خط ساحلی از سال 1999 تا2009 به سمت خشکی پیشروی داشته است.
رسولی و همکاران [7] خطوط ساحلی در محدوده ساحلی بابلسر تا فریدون کنار در دریای خزر را از طریق پردازش تصاویر ماهواره ای ام-اس-اس5 ،تی-ام و ایی-تی-ام-پلاس استخراج کردند.
لی و دامین [8] تغییرات خط ساحلی و تأثیر آن بر محیط زیست دلتای رودخانه مروارید در استان گوانگ دونگ چین را با استفاده از تصاویر ماهواره ای بررسی کردند و در این بررسی عوامل عمده مؤثر بر تغییر خط ساحلی و تخریب زیست محیطی منطقه را شهرنشینی و صنعتی شدن سریع معرفی کردند.
جهت استخراج خط ساحلی تصاویر باید طبقه بندی شود. طبقه بندی تصاویر به روش های پیکسل پایه و شی گرا و با استفاده از آستانه گذاری طیفی انجام می گیرد. تحقیقات صورت گرفته نشان می دهد که روش های پیکسل پایه در تفکیک خشکی های اشباع از آب که در روی تصاویر ماهواره ای با توان تفکیک پایین و متوسط به شکل آب کم عمق ظاهر می شوند از دقت مناسب برخوردار نیستند و دارای مشکلات خاصی است که باید بر اساس روش های پیشرفته تری مانند روش شی گرا 6 مورد پردازش قرار گیرد .[9]
خطوط ساحلی از جمله مهم ترین پدیدههای خطی سطح زمین می باشند که طبیعتی دینامیک دارند. کشور ایران دارای خط ساحلی وسیعی میباشد و با افزایش فعالیتهای عمرانی و مهندسی در نواحی ساحلی و موجود نبودن داده های کافی، انجام تحقیقات و مطالعات در مورد خطوط ساحلی کشورمان امری ضروری به نظر می رسد. این تحقیق به دنبال تهیه نقشه خط ساحلی بخشی از ساحل جنوبی دریای خزر محدوده نوشهر تا چالوس و بررسی تغییرات دراز مدت آن می باشد.
مواد و روش ها
موقعیت منطقه
منطقهی مورد مطالعه در این تحقیق، آب های ساحلی جنوب دریای خزر بین نوشهر تا چالوس می باشد که در محدوده 51° 25 ' 26.01" تا 48.6"51° 32' طول شرقی و"36° 38' 8.19 تا 36° 41' 36 .40" عرض شمالی قرار دارد. شکل (1) موقعیت منطقه مورد مطالعه را نشان می دهد.
برای بررسی تغییرات دراز مدت خط ساحلی، تصاویر مربوط به سنجنده تی-ام ماهواره لندست مربوط به سال های 1364و 1985) 1389، 2011میلادی) مورد استفاده قرار گرفت.
طبقه بندی شیگرا
در روش شی گرا واحد اصلی پردازش تصویر، شکل ها یا قطعه ها7 هستند. در این روش تصویر مناسب با نظر مفسر در قالب شی های تصویری جدا سازی شده و بر اساس قطعه های حاصله طبقه بندی می شود. برای استخراج خط ساحلی تصاویر باید در دو کلاس (خشکی و دریا) طبقه بندی شوند.
در این صورت مرز . بین دو کاربری همان خط ساحلی خواهد بود.
استخراج خط ساحلی
پس از تهیه تصاویر از منطقه ی مورد مطالعه، تصحیحات هندسی و اتمسفری بر روی آنها انجام شد. سپس محدوده ی مورد مطالعه با استفاده از نرم افزار ان-وی8 جدا گردید. در ادامه تصاویر به روش شی گرا در نرم افزار ایدریسی9 طبقه بندی شدند. نرم افزار ایدریسی تصویر را بر اساس چهار فاکتور پهنای پنجره10، تلرانس تشابه11، میانگین وزنی12 و فاکتور واریانس وزنی13 به قطعات همگن تقسیم می کند که معمولا بهترین میزان این فاکتور ها با آزمون و خطا به دست خواهد آمد .[10] برای اطمینان از صحت طبقه بندی، شاخص کاپا مورد ارزیابی قرار گرفت. شاخص کاپا از معمول ترین پارامترهای برآورد دقت است که پیکسل هایی که درست طبقه بندی نشده اند را مورد توجه قرار می دهد. در حالت ایده آل مقدار ضریب کاپا عدد یک میباشد و چنانچه این مقدار برابر صفر باشد طبقهبندی کاملا تصادفی و اگر مقدار منفی به دست بیاید نشان دهنده خطا در طبقهبندی است. جهت استخراج خطوط ساحلی، تصاویر طبقه بندی شده به نرم افزار آرک جی.آی.اس14 انتقال و برای بررسی تغییرات، خطوط ساحلی استخراج شده بر روی هم قرار گرفتند.
تغییرات تراز آب خزر جنوبی در دوره مورد مطالعه
با استفاده از داده های تاید گیج بندر انزلی که در طول جغرافیایی 49 درجه و 42 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 37 درجه و 92 دقیقه ی شمالی قرار دارد نمودار تغییرات میانگین سالیانه تراز آب در بازه زمانی 1364 تا 1389 ترسیم و در شکل (2) آمده است. طی دوره مورد بررسی تراز آب به طور نسبی حدود 80 سانتی متر افزایش یافته است.
نتایج و بحث
پس از پردازش تصاویر ماهواره ای و همچنین به کار گیری روش شی گرا در طبقه بندی تصاویر، خطوط ساحلی استخراج و نقشه تغییرات خط ساحلی در بازه ی زمانی 1364 تا 1389 تهیه گردید (شکل .(3
