بخشی از مقاله
چکیده
در جهان امروز روابط انسانی و محیط طبیعی بیشتر تحت تأثیر پدیده شهر نشینی و توسعه فیزیکی و تغییرات کاربری قرار گرفته است، پدیده ای که دارای خصلت جهانی وکلی بوده ودائماً روبه افزایش می باشد که مشکلات زیست محیطی ازجمله تاثیر آن بر آبهای سطحی را دنبال داشته است. شناسایی، کنترل وکاهش خسارات ناشی از این پدیده نیازمند مطالعات گسترده و پایش ابعاد مختلف آن است. از این رو تکنیک سنجش از دور ابزار بسیار مناسبی برای شناسایی پهنههای آبی بوده است.
هدف از این تحقیق شناسایی پهنههای آبی با استفاده از داده های لندست-5 شهرستان ساری با استفاده از دوشاخص NDWI و MNDWI میباشد. برای این منظور با استفاده از تصاویر ماهواره لندست، سنجنده TM و در سال1370 استفاده گردید. نتایج نشان داد که هر دوشاخص NDWI و MNDWI برای استخراج پهنههای آبی مناسب میباشد ولی با توجه به ارزیابی معیارهای عملکرد مشخص شد شاخص MNDWI نسبت به شاخص NDWI عملکرد بهتر دارد.
مقدمه
منبع آب سطحی یک بخش مهمی از منابع آب شهری است. این ذخایر آبی نه تنها می تواند برای تولید وامرار معاش رافراهم کند بلکه برای جوامع در تنظیم کردن اقلیم کوچک وبالابردن ظرفیت ذخیره غذایی سودمند باشد Jiang - وهمکاران،. - 2004 تغییرات اقلیمی به وجود آمده، همراه با برخی عدم تدبیرهای مدیریتی وبخشی نگری در سالهای اخیر منجر به خشک شدن تالابها، دریاچهها و منابع آبی شده است
دریاچهها، تالابها، رودخانهها، آبگیرها، آببندانها و آبهای زیرزمینی همواره نقش مهمی را در فعالیتهای کشاورزی همچون تولید آبزیان، دامداری، نیازمندیهای اصلی انسان و حفظ تنوع زیستی به عهده دارند .تالابها و یا دریاچهها به عنوان منابع آبی ارزشمند از نظراکولوژیکی و اقتصادی میتوانند در ابعاد منطقهای و یا جهانی مطرح گردیده و به جهت کاربریهای گوناگون مانند :تامین آب، تغذیه آبهای زیرزمینی، مهار سیلاب، رسوبگیری، نگهداری مواد مغذی، تولید انرژی، حمل و نقل آبی، گردشگری برای انسان بسیار موثر باشند
اولین قدم برای مدیریت پهنههای آبی شناسایی سطح آنهاست Rokni - و همکاران، . - 2014 سنجش از دور یکی از منابع مهم دریافت وتحلیل اطلاعات منابع روی سطح زمین وبه خصوص منابع آب است - Baker و همکاران، . - 2006 سنجندههای ماهوارهای با قدرت تفکیک مکانی، زمانی وطیفی مختلف باری استخراج وشناسایی سطوح آبی مورد استفاده قرارمیگیرند
سنجش از دور ابزار بسیار مناسبی برای شناسایی پهنههای آبی بوده و از این رو یکی از مزایای شناسایی سطح آب به وسیله تصاویر ماهوارهای عدم نیاز به حضور فیزیکی در محل است. با استفاده از این تصاویر میتوان از یک منطقه وسیع در زمانهای مختلف تصویر برداری کرد. با توجه به شرایط کنونی اقلیمی و تغییرات بسیار زیاد پهنههای آبی، برای رسیدن به درک مناسب علت کمبود منابع آب، بررسی سطوح آبی در سالهای متوالی و به صورت سری زمانی نیاز میباشد، که سنجش از دور ماهوارهای قادر به فراهم کردن این پارامتر در شناسایی میباشد
اساس استفاده از سنجش از دور، شناسایی و آشکار کردن تغییرات پوشش زمین با استفاده از تغییر در مقدار رادیانس ممکن میشود. ازاین رو شاخصها و روشهای مختلف از مقدار رادیانس و بازتابندگی عوارض مختلف برای شناسایی، در باندهای مختلف طیفی الکترومغناطیس استفاده میکنند. در زمینه شناسایی سطح آب ماهوارههای زیادی قابل استفاده هستند که دارای قدرت تفکیک مکانی، زمانی و طیفی گوناگون هستند
جهت بارزسازی عوارض در تصاویر ماهواره ای از شاخص های طیفی استفاده می گردد. شاخص طیفی آب یک از این شاخص ها می باشد که عبارت است از یک عدد واحد مشتق شده از یک عملیات حسابی - مانند نسبت، تفاضل و تفاضل نرمال شده - دو یا چند باند طیفی .به منظور جداسازی سطوح آبی از دیگر عوارض پوشش زمین، آستانه مناسبی از این شاخص بر اساس خصوصیات طیفی تعریف شده است
به طور کلی تصاویری برای شناسایی سطوح آبی مناسب هستند، که دارای باند در طول موجهای جذبی و بازتابی آب در محدوده طیف الکترومغناطیس باشند
شاخصها با استفاده از ترکیب دو باند مختلف و استفاده از تضاد محدوده طیفی این دو باند باعث بهبود در سیگنال طیفی دریافتی، شناسایی بهتر و خارج شدن نویز از قسمتهای مختلف طول موجها می شوند . که البته برای شناسایی پهنههای آبی و تمیز دادن سایر عوارض از آب به وسیله این شاخصها، نیاز به داشتن حد آستانه مناسب نیز است. تعریف حد آستانه یک مسئله غیر قطعی میباشد، زیرا مشخصههای ذاتی آب یا پوشش زمین با پیچیدگیهای زیادی از یکدیگر جدا شده است و تعریف حد آستانه در هر منطقه مطالعاتی متفاوت است. یک دسته از روشهای شناسایی سطح آب روشهای بر مبنای شاخصهای طیفی است، که استفاده از هر یک از این شاخصها به موقعیت منطقه مورد مطالعه و ویژگی سطوح آبی مورد نظر وابسته است. روشهای شاخصهای طیفی در سنجش از دور از روشهای بسیار مهم در شناسایی سطح آب میباشند - Joao وهمکاران، . - 2012 در زمینه استخراج پهنههای آبی با استفاده از تصاویر ماهوارهای مطالعات زیادی در داخل وخارج از کشور صورت گرفته است.
- قادری و همکاران، - 1392 با استفاده از تصاویرماهوارهای سنجنده MODIS و شاخص NDWIمیزان کاهش سطح آب دریاچه ارومیه را از سال1381تا1392 مورد بررسی قرار دادند. نتایج تحقیق آنها حاکی از آن بود که مساحت تحت پوشش آب دریاچه ارومیه در طی11 سال مورد مطالعه روند کاهشی داشته است. - مظفری و نارنگی فرد، - 1393 به بررسی میزان بارش بر تغییر سطح آب دریاچه مهارلو واقع در استان شیراز با استفاده از داده های چند زمانه سنجنده TM ماهواره لندست در تاریخهای 20 مارس 1999 و 18 مارس سال 2009 جهت استخراج تغییرات مساحت دریاچه از تصاویر ماهواره ای با به کارگیری روش طبقه بندی نظارت شده با اعمال الگوریتم بیشترین شباهت نوسان های سطح آب دریاچه در تاریخ های یاد شده انجام پذیرفت، یافته های آنها نشان دادن مساحت در یاچه در سال 2009 با کاهش 107 کیلومتر مربعی در زمان مشابه نسبت به سال 1999 همراه بوده است که عمدتا به دلیل کاهش 200 میلیمتری میزان بارش در سال آبی نسبت به دوره مشابه می باشد.
Jain - و همکاران، - 2005 دشت سیل خیز بیهار واقع در کشور هند را با استفاده از دادههای سنجش از دور - IRS LIS III ، - Landsat TM مورد بررسی قرار دادند نتایج آنها حاکی از آن بود که رویکرد مبتنی بر شاخص NDWI بهترین نتیجه را ارائه داده است. Qiao - وهمکاران، - 2012 پهنه آبی واقع در یک شهر ساحلی جنوب شرق چین را با استفاده از تصاویر سنجنده ETM+ براساس شاخص NDWI از ویژ گیهای غیر آب تمیز دادند. نتایج تحقیق آنها نشان داد که روش پیشنهادی نسبت به سایر روشها مورد استفاده دارای عملکرد بهتری میباشد.
مواد وروشها
مواد
منطقه مورد مطالعه
شهرستان ساری مرکز استان مازندران است این شهر در طول جغرافیایی48/28 و عرض جغرافیایی 36/40 درجه واقع شده است ارتفاع ساری از سطح دریا 40 متر است. ساری از شمال به دریای مازندران، از جنوب به سلسله جبال البرز، از مشرق به نکا و بهشهر و از جنوب به قائمشهر منتهی می شود.
رودخانه تجن نیز از این شهر زیبا می گذرد این رودخانه از 3 شاخه اصلی زارم رود در شمال و شاخه اصلی تجن در مرکز و شاخه سفید رود در جنوب حوضه آبریز تشکیل میشود و افزون بر آنها در مسیر خود ریزابههایی مانند دره ببرچشمه، پلاروی، شیرین رود، سالار دره، آب تیرجاری و جز آنها را دریافت میدارد.در فاصله کمی از شهر سواحل زیبای دریای خزر قرار دارد که به راحتی قابل دسترسی میباشد این شهرستان همانند دیگر شهرستانهای جلگه ای استان دارای آب وهوای معتدل خزری است حرارت حداقل مطلق زیر صفر نیز گزارش شده است همچنین متوسط درجه سالانه این شهر بالاتر از 16 درجه سانتیگراد است. هوای قسمت جلگه ای ساری مطلوب و معتدل و هوای قسمت کوهستانی آن سردسیری است.
