بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی خلیج فارس تغییرات نامطلوبی در خصوصیات فیزیکی-شیمیایی وزیستی منطقه برجای میگذارد، به این جهت شناسایی آلودگیهای موجود در آب رسوبات بستر خلیجفارس اهمیت بسیاری دارد.
در این تحقیق به کمک تکنیکهای سنجش از دورو تصاویر ماهوارهای لندست هشت واستر دربازه زمانی 12 ساله، پردازش تصویر، استفاده شاخص پوشش گیاهی برای شناسایی کلروفیل موجود در آب، روش ترکیب رنگی مجازی وروش طبقهبندی نظارتنشده به شناسایی آلودگی نفتی پرداختهشده است. درنتیجه با مقایسه تصاویر ماهوارهای لندست درسالهای 2002 تا 2014 وروش طبقهبندی نظارتنشده مشخص شد که آلودگی ناشی از لکههای نفتی با افزایش حمل و نقل دریایی افزایشیافته است.
مقدمه
منطقه دریایی خلیج فارس همانند سایر اکوسیستمهای دریایی دارای اهمیت فراوانی است و به علت شرایط اکولوژیکی خاص بهطور طبیعی ظرفیت پخش، پراکندگی و خود پالایی آلودگیها در آن محدودشده است . - 1 - خلیجفارس دریایی نیمبسته با عمق کم است که فقط از طریق تنگه هرمز با اقیانوس هند در ارتباط بوده تبادل آبی آن با اقیانوس بهاندازه کافی نیست
منابع عمده آلودگیها در خلیج فارس متفاوتاند ولی مهمترین آلایندهای که این محدوده آبی را تهدید میکند، آلودگی نفتی ناشی از کشتیها وفعالیت های نفتی میباشد، زیرا خلیجفارس 57 درصد از منابع نفتی دنیا رادرخود جایداده است وتقریبا 27 درصد از نفت جهان را تولید میکند
لکه های نفتی اغلب بر روی دریاها مشاهده میشوند. این لکههای مشاهدهشده بیشتر به مسیرهای رفتوآمد کشتیها مربوط بوده و معمولا در تأسیسات خطوط ساحلی ظاهر میشوند. سالانه 48 درصد آلودگی اقیانوسها مربوط به سوخت و 29 درصد مربوط به نفت خام میباشد و تصادفات تانکرهای حامل پنج درصد آلودگیهای واردشده به دریاها را باعث میشوند. حدود 45 درصد از آلودگیهای عمدی نفتی هنگام تخلیه از کشتی ایجادمی شود
با استفاده ازتصاویرماهواره ای و تکنیک سنجشازدور، میتوان با هزینه و زمان کمتر، طیف وسیعی از پروژهها درسطح جهانی، منطقههای ملی، استانی محلی دست پیدا کرد. علاوه براین، قابلیت تکرار اخذ دادههای ماهوارهای به فاصله زمانی چند ساعت تا چند روز، ماه یا سال وامکان مطالعات تغییرات وپایش پدیدههای زمینی را بهخوبی فراهم ساخته است
استفاده از تکنیکهای سنجش از دور برای استخراج اطلاعات از اقیانوسها، دریاها و دریاچهها از اهمیت زیادی برخورداراست. به کمک تکنیکهای سنجش از دور میتوان به مطالعه کمی و کیفی منابع آب پرداخت
مواد و روشها
خلیج فارس آبراهی ا ست که درامتداددریای عمان و در میان ایران و شبه جزیره عرب ستان قرارادارد. خلیج فارس در محدوده 23 الی 30 درجه عرض شمالی و 48 الی 56 درجه طول شرقی واقعشده است. در این تحقیق از دادههای لندست هشت دربازه زمانی 12 ساله - 2002-2014 - وتصاویر هایپر اسپکترال و مولتی اسپکترال برای شناسایی آلودگی نفتی و آلودگی زیست محیطی ا ستفاده شده ا ست. در ابتدا، پیشپردازش ت صحیحات هند سی و اتم سفری در بازه زمانی مختلف بر روی تصاویر ماهوارهای اعمال شد.
جهت بارز سازی وجدا سازی واحدهای متفاوت از یکدیگر، از ترکیب رنگی مجازی منا سب ا ستفاده می شود. جهت به دست آوردن باندهای مناسب شاخصی به نام شاخص فاکتور بهینه تعریف گردیده است. درواقع شاخص فاکتور بهینه از تقسیم انحراف معیار 3 باند بر ضرایب همبستگی بین هر دو باند از 3 باند مذکور به دست میآید . - 6 - برای شناسایی کلروفیل موجود در آب از شاخص پوشش گیاهی استفاده شد. برای وجود صحت آلودگی، آلودگی نشت نفت خلیج مکزیک و خلیج فارس مورد مقایسه قرار گرفتند.
بحث و نتایج
از طیف لکههای نفتی برای شناسایی آلودگی موجود در خلیج فارس استفادهشده است ازآنجاکه طیف بهدستآمده از لکه های نفتی هم ازسنجنده هوابرد 1 که دارای 360 باند با پهنای باند پنج نانومترورزلوشن یک متراست شکل - 1 - وهم طیف اندازهگیری آزمایشگاهی که باعث افزایش صحت تشخیص طیف لکه نفتی اندازهگیری شده به دست آمده است
نمودار . - 1 - تجزیه و تحلیل تجربی نشان میدهد که ترکیب رنگی کاذب حاصل از باندهای 531 سنجنده استر سال 2007 آلودگی آب به رنگ قهوهای نشان دادهشده است شکل . - 2 - ترکیب رنگی 732 ماهواره لندست 8 در سال 2014 مناطقی که باعث تشکیل رسوبات معلق و بار رسوبی شدهاند، بهخصوص در مناطقی که رودها به خلیج فارس میریزند.
فرسایش کرانههای ساحلی نیز موضوعی بسیار مهم است که توسط تصاویر ماهوارهای میتوان آن را مشخص کرد؛ که در شکل - 3 - سال 2014 آخرین وضعیت رسوب گذاری رودها و فرسایش نواحی ساحلی مشخص است. برای شناسایی کلروفیل موجود در آب از شاخص پوشش گیاهی استفاده میشود. بهطوریکه درشکل - 4 - تصویر ماهواره لندست 7 در سال 2002 مناطق روشن در داخل پلی گون قرمزرنگ نشان دهنده جلبکهای هستند از طریق شاخص گیاهی به دست آمده است. مناطق زردرنگ نشاندهنده آلودگی نفتی بوده است.
ازآنجاکه شناسایی جلبکها از لکههای نفتی در تصاویر رادار مشکل است لذا برای شناسایی جلبکها میتوان از تصاویر ماهوارهای استفاده کرد. در طبقهبندی نظارتنشده نوع ومکان انواع پوششهای زمین که از قبل شناختهشده نیستند بهعنوان کلاس تعیینشدهاند، دلیل این امر این است که اطلاعات زمینی مرجع وجود ندارند و یا عوارض سطح زمین درصحنه تصویربرداری شده، خوب تعریف نشدهاند؛ بنابراین از کامپیوتر خواسته میشود که پیکسلهای دارای خصوصیات طیفی مشابه ازلحاظ برخی معیارهای آماری معین را در یک خوشه واحد گروهبندی کند. سپس، خوشه های طیفی را برچسبگذاری کرده و آنها را ترکیب کرده و در کلاسهای اطلاعات قرارمی دهد. در شکل - 5 - با استفاده از طبقهبندی نظارتنشده آلودگی به رنگ آبی آسمانی در اطراف ساحل مشخصشده است. نتایج طیفی آن در سنجنده هایپریون در خلیج فارس مورداستفاده قرار گرفت و با استفاده از الگوهای 2بهخوبی محدوده امضا طیفی لکه نفتی مشخص شد.
شکل هاوجداول
شکل . - 1 - تصویر سنجنده ی هوابرد SPEC TIR از خلیج مکزیک
نمودار . - 1 - انعکاس طیفی لکههای نفتی یک خلیج در طولموجهای مختلف که در سال 2010 بهوسیلهی آزمایشگاه طیفی
شکل -2 ترکیب رنگی کاذب حاصل از باندهای 531 سنجنده استر در سال 2007
