بخشی از مقاله
مقدمه
پوشش سطح زمین و تغییرات در آن که ناشی از پدیده های طبیعی و فعالیت بشری است یک نقش کلیدی در الگوهای جهان مقیاس سیستمهای آب و هوایی و بیوشیمیایی زمین بازی میکنند. به عبارت دیگر تغییرات توپوگرافی، آلبدو، پوشش گیاهی و دیگر خصوصیات فیزیکی سطح زمین، جریانهای گرمایی سطح و اتمسفر، گرمای نهان تبخیر و ... را که به بر آب و هوا و اقلیم تاثیرگذار هستند را تحت تاثیر قرار میدهند - Sellers et al.,. - 1997تا قبل از ظهور تصاویر ماهوارهای، اکثر دادههای پوشش گیاهی و کاربریهای اراضی که در مدلهای جهانی بیوشیمیایی و اقلیمی استفاده میشدند از نقشههای موجود قبلی و اطلسها استخراج میشدند.
از طرفی کاربری-های موجود بر روی زمین به صورت ذاتی پویا هستند و نقشههای قبلی خود به خود بعد از چند سال میتوانند غیر قابل استفاده باشند . - M. Friedl et al., 2002 - از این رو در سالهای اخیر دورسنجی به عناون پایه تشخیص کاربری اراضی و نوع پوشش زمین استفاده میشود. فریدل و همکاران - M. Friedl et al., 2002 - با استفاده از دادههای MODIS و یک روش طبقهبندی نظارتشده اقدام به استخراج نقشه کاربری اراضی نمودند. مقایسه نتایج آنها با نتایج استخراج شده از ماهوارههای دقیقتر مانند AVHRR و Landst TM نشان داد که MODIS به خوبی قابلیت کاربرد در این ارتباط را دارا میباشد. گیری و همکاران - Giri & Jenkins, 2005 - نیز نقشه کاربری اراضی منطقه مزوآمریکای بزرگ - شامل کشورهای مکزیک، بلیز، هندراس، السالوادور، گوتمالا، نیکاراگوا، کاستاریکا و پاناما - را با استفاده از دادههای MODIS استخراج کردند که مقایسه نتایج آنها با نتایج ماهوراه Landsat نشان داد که همبستگیهای بین 0/7 تا 0/9 بین نتایج وجود دارد.
در اکثر تحقیقات صورت گرفته از سری عکسهای هوایی در چندین سال برای استخراج نقشه کاربری اراضی استفاده شده است - Jonathan et al., 2005 - ولی از آنجایی که معمولا دسترسی به سری عکسهای هوایی چندین سال برای یک منطقه معمولا زمانبر و هزینهبر بوده و همچنین تفسیر نتایج پیچیدهتر میباشد، لذا در سالهای اخیر محققین مختلف نشان دادند که استفاده از یک تصویر در یک زمان خاص نیز از دقت کافی برای تهیه نقشه کاربری اراضی برخوردار خواهد بود . - Saadat et al., 2011 - دراین تحقیق نیز تلاش شد تا نقشه کاربری اراضی حوضه آبخیز لیقوان در استان آذربایجان شرقی با استفاده از یک تصویره ETM+ ماهواره لندست 7 که در تاریخ خاصی از منطقه تهیه شده است استخراج و مورد ارزیابی قرار گیرد.
مواد و روشها
حوضه لیقوان از ارتفاعات سهند شروع و به ایستگاه هروی خاتمه مییابد. این محدوده جزو زیرحوضههای آجی-چای بوده که بین طولهای شرقی 46 22 23 تا 46 28 05 و عرضهای شمالی 37 43 07 تا 08 37 50 قرار گرفته است. از سال 1350 حوضه لیقوان به عنوان حوضه معرف انتخاب شده و مجهز به ادوات هیدروکلیماتولوژی شده است. شکل 1 موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در ایران و استان آذربایجان شرقی را نشان میدهد. بایستی خاطر نشان کرد که حوضه مورد نظر بر اساس سیستم تصویر مختصات جغرافیایی مرکاتور - UTM - در قاچ شماره 38 شمالی - مسیر 168 و ردیف - 34 قرار میگیرد.
دادههای ETM+ ماهواره Landsat 7 به صورت رایگان از سایت http://earthexplorer.usgs.gov/ دانلود شدند. دادههای سنجنده ETM+ در طول مدت زمان نمونهبرداری این تحقیق - اواسط اردیبهشت ماه تا شهریورماه سال - 1391 فقط برای روزهای 24 خردادماه، 25 تیرماه و 27 شهریورماه سال 1391 برای منطقه مورد مطالعه فراهم بود که از سایت فوق دانلود شدند.در تحقیق حاضر نقشه کاربری اراضی با استفاده از روش طبقهبندی نظارت شده1 و بیشترین شباهت2 از تصاویر ETM+ ماهواره Landsat استخراج گردید. در این تحقیق از هفت باند طیفی تصویر ETM+ تهیه شده در روزهای 24 خردادماه - اواخر بهار - ، 25 تیرماه - اوایل تابستان - و 27 شهریورماه - اواخر تابستان - در سال 1391 استفاده شد.
برای این کار ابتدا با استفاده از نقشههای کاربری گزارش شده توسط مطالعات قبلی - حسننیا، - 1383 و همچنین مطالعات میدانی تعداد کاربریهای موجود در منطقه شناسایی شد. در مرحله بعد در مجموع در 225 مکان - نقاط کنترل - از منطقه مورد مطالعه نوع کاربریها برای استفاده در مراحل آموزش و اعتبارسنجی تعیین شدند. سپس با استفاده از نقاط کنترل فوق، نقشه نهایی کاربری اراضی با روش طبقهبندی نظارت شده و روش حداکثر تشابه تهیه شد. در این تحقیق از 60 درصد دادههای نقاط کنترل ثبت شده در هر کاربری برای آموزش و از 40 درصد باقیمانده برای اعتبار سنجی استفاده شد. برای بررسی صحت نقشه پیشبینی شده از نسبت تعداد نقاط کنترل درست پیشبینی شده به تعداد کل نقاط کنترل استفاده شد.
نتایج و بحث
نتایج ارزیابی نقشههای تهیه شده در جدول 1 گزارش شده است. در منطقه مورد مطالعه با توجه به نقشه کاربری اراضی موجود از تحقیقات قبلی و همچنین نتایج مطالعات میدانی، تعداد چهار نوع پوشش سطحی قابل شناسایی بود که از آنها در تهیه نقشه کاربری اراضی استفاده شد. براساس نقشه کاربری اراضی موجود از سالهای قبل و همچنین نتایج بررسی میدانی چهار پوشش سطحی منطقه شامل -1 خاک لخت تشکیل شده از زمینهای بدون پوشش گیاهی، -2 مزارع آبیاری شده تشکیل شده از مزارعی که به صورت پراکنده در اطراف دره لیقوان واقع شدهاند و همچنین یکسری درخت و درختچههای پراکنده در اطراف رودخانه و مزارع فوق، -3 مزراع دیم و -4 مرتع خیلی ضعیف بود.
نتایج ارزیابی نشان میدهد که نقشه تهیه شده از تصویر بدست آمده در اواخر تابستان به طور متوسط از بالاترین صحت 73/44 - درصد - و نقشه تهیه شده از تصویر بدست آمده در اوایل تابستان از کمترین صحت - 55/06 - برخوردار میباشد. این در حالی است که نقشه تهیه شده از تصویر بدست آمده در اواخر بهار نیز با اختلاف کم، صحتی کمتری - 71/99 - نسبت به نقشه تهیه شده در اواخر تابستان دارا میباشد. این نتیجه با نتایج سعادت و همکاران - Saadat et al ., 2011 - که گزارش کردند تصاویر تهیه شده در اواخر تابستان ار دقت بهتری برای پیشبینی نقشه کاربری اراضی برخوردار میباشند، همسو میباشد.
شکل 2 نقشه کاربری اراضی تهیه شده در اواخر تابستان 1391 را نشان میدهد. لازم به ذکر است با وجود اینکه نقشه تهیه شده در اواخر بهار به طور متوسط از دقت پائینتری نسبت به نقشه تهیه شده در اواخر تابستان برخوردار میباشد ولی در مقابل از دقت نسبتا بالایی در مقایسه با نقشه تهیه شده در اواخر تابستان در پیشبینی دو کاربری مزارع دیم 89/47 - درصد در مقابل 52/63 درصد - و مرتع خیلی ضعیف 100 - درصد در مقابل 80/77 درصد - دارا میباشد. از دلایل آن میتوان به دارا بودن بیشترین رشد در مراتع و مزارع دیم به علت قرار گرفتن در انتهای فصل بارندگی اشاره کرد. در نهایت با توجه به مقایسه نتایج بدست آمده از نقشه کاربری تهیه شده در اواخر تابستان در ادامه تحقیق استفاده شده است.
