بخشی از مقاله
چکیده
امروزه سنجش از دور بهعنوان یک ابزار قوی نقش مهمی در نظارت و پایش آلودگیهای زیست محیطی ایفا میکند. شناسایی و بررسی تغییرات کمی و کیفی آبها به خصوص آب دریاها و اقیانوسها امری حیاتی میباشد. به منظور شناسایی و استخراج کشند سرخ، از شاخص های RBD - شاخص تفاضلی باندهای قرمز - ، CHL - شاخص کلروفیل - ، 2BDA - شاخص اختلاف 2 باند - و FLH - شاخص فلورسانس - استفاده شده است.
شاخصهای مورد نظر از دو تصویرترا مادیس و آکوا مادیس که در تاریخ های 3 و 4 دی ماه 1387 برداشت شده بود، استخراج و نتایج بدست آمده از هر تصویر در نهایت با هم ترکیب و برای هر تصویر یک نقشه کشند سرخ برای خلیج فارس و دریای عمان تهیه شد. نتایج حاصل مورد ارزیابی قرار گرفت. دقت بدست آمده برای الگوریتم از نظر کامل بودن % 82/44 ، صحت % 83/54 و کیفیت % 73/89 می باشد. همچنین در این تحقیق خطای نوع اول - شناسایی پیکسل های کشند سرخ بعنوان غیر کشند سرخ - نیز % 17/55 میباشد که با توجه به هدف تحقیق که شناسایی کشند سرخ میباشد در حد معقولی است.
-1 مقدمه
در دهههای اخیر کشند سرخ1 یا شکوفایی جلبکهای مضر2 به یک مسئله گسترده و پراهمیت در سراسر آبهای ساحلی جهان تبدیل شده است .[1] افزایش جمعیت برخی از فیتوپلانکتونها در بسیاری از موارد منجر به شکوفایی جلبکهای مضر می شود که به اختصار HABs نامیده میشود. در سواحل جنوبی ایران ، HABs در خلیج های محصور و مناطق ساحلی خلیج فارس و دریای عمان، چنانچه شرایط محیطی مناسب باشد، اتفاق میافتد.
با وقوع این پدیده علاوه بر اینکه بسیاری از گونههای زیست محیطی در معرض نابودی قرار میگیرند زندگی ساحل نشینان که از طریق دریا ارتزاق میکنند نیز با مشکل مواجه میشود. در نتیجه پیش بینی، تشخیص و نظارت بر شکوفاییهای جلبکی مضر برای به حداقل رساندن اثرات سوء آنها بر سلامت انسان و محیط زیست، و زیانهای اقتصادی به جوامع ساحلی ضروری است
روشهای میدانی و آزمایشگاهی شناسایی جلبک ها بسیار دشوار و زمانبر است. بنابراین روشهای جایگزین اجازه میدهد تا تشخیص و شناسایی جلبک ها سریعتر و با هزینه کم تر انجام شود. سنجش از دور اقیانوس ابزار قدرتمندی برای ارزیابی پدیده HAB، می باشد. سنجش از دور نظارت بر آبهای ساحلی را به طور منظم و گسترده امکانپذیر ساخته و از قابلیت بسیار خوبی برای تعیین سریع وجود HAB و میزان توزیع آنها و ردیابی آن برخوردار است. سواحل خلیج فارس و دریای عمان نیز درگیر شکوفایی جلبکهای مضر خاصی بهنام کشند سرخ شدهاند
پژوهش شپارد پیرامون کشندهای دریای عمان و خلیج فارس نشان میدهد که، با وجود آنکه بسیاری از فیتوپلانکتونها سمی نمیباشند، لیکن این گونه دیده شده در سواحل دریای عمان و خلیج فارس سمی بوده و منجر به مرگ آبزیان فراوانی در این اکوسیستم شده است. در تحقیقاتی مشابه دیده شده که، پدیده کشند سرخ با قرار گرفتن در سطح آب، رنگ آبهای مناطقی از خلیج فارس را تغییر داده و بهدلیل مصرف اکسیژن محلول در آب، زندگی آبزیان را به مخاطره انداخته و درنهایت منجر به کشته شدن آنها شده است
تصاویر ماهوارهای بهطور گستردهای توسط محققین جهت مطالعه پدیده کشند سرخ استفاده شدهاند. دیرسن در تحقیق خود از دادههای سنجنده MSS ماهواره لندست، الگوهای طیفی و مکانی کشند سرخ را در ارتباط با عمق و جریانات خلیج اوزاکا مورد بررسی قرارداد.
امین و پنتاروش-های مختلف طبقهبندی نظارتشده و روشهای حد آستانه را جهت تشخیص کشند سرخ در سواحل فلوریدا استفاده و مقایسه نموده است. او نتیجه گرفت که روشهای طبقه بندی نظارتشده دقیقتر از روشهای حد آستانه است.
هو و همکاران روشهای تجربی موجود را بررسی کرده و یک روش طبقه بندی جدید بیواپتیکال را جهت تشخیص کشند سرخ در سواحل ویتنام پیشنهاد و با استفاده از تصاویر مادیس ارزیابی کرده است.
رن برای تعیین غلظت نسبی یک نوع باکتری سمی از دادههای ماهوارهای مریس، و نیز از الگوریتم شبه تحلیلی لی3 نیز جهت محاسبه مجموع ضرایب جذب و انعکاس استفاده کرد. هدف این تحقیق شناسایی و پهنهبندی پدیده کشند سرخ در پهنه خلیج فارس و دریای عمان است.
-2 مواد و روشها
-1-2 منطقه مورد مطالعه
خلیج فارس جزء حوضههای نیمه کم عمق است که بین عرض جغرافیایی 24 تا 30 درجه شمالی و طول جغرافیایی 48 تا 57 درجه شرقی محصور شده است. و دریای عمان نیز در عرض جغرافیایی بین 22 درجه تا 26 درجه شمالی و طول جغرافیایی 56 تا 60 درجه شرقی قرار گرفته است، که عرض آن حدود 370 کیلومتر تا 545 کیلومتر متغیر است.
شکل :1 تصویر سنجنده مادیس از منطقه مورد مطالعه
-2-2 دادههای مورد استفاده
با توجه به اطلاعات ثبت شده توسط موسسه اقیانوس شناسی، در سال های 2007 و 2008 پدیده کشند سرخ در سواحل جنوبی ایران بسیار شدید بوده و همین امر باعث شد تا در این تحقیق تصاویر مورد برداشت شده در این سال ها مورد استفاده قرار گیرد. همچنین تصاویر نمونه از ترا مادیس و آکوا مادیس در تاریخ های 2008/12/23 و 2008/12/24 از مرکز فضایی ایران دریافت شد.
3-2 -پیش پردازش تصاویر
دادههای دریافت شده از سازمان فضایی ایران دادههای سطح صفر و در فرمت PDS میباشد، لذا بهعنوان اولین گام، دادههای سطح صفر با استفاده از نرم افزار IMAP به داده های سطح 1 تبدیل شدند. پس از تبدیل کردن یک داده خام مادیس، این داده به شکل یک مجوعه داده شامل اطلاعات مختصاتی تصویر - طول و عرض - ، داده های با قدرت تفکیک مکانی 250، 500 و 1000 متر تبدیل میشود. در این تحقیق باتوجه نوع دادههای مورد نیاز، داده های با قدرت تفکیک مکانی 1000 متر انتخاب شده است.
در گام دوم تصاویر انتخاب شده تصحیح هندسی و زمین مرجع4شدند. به این ترتیب خطای کشیدیگی تصویر در گوشهها برطرف میشد.
-4-2 داده های مرجع
در این تحقیق چون دادههای زمینی از منطقه در تاریخ انتخاب شده در دست نبود، بنابراین از تصاویر کشند سرخ بدست آمده از ناسا استفاده شده است. این تصاویر در روز مورد نظر توسط ناسا تولید شده است و پس از دریافت، آن،ها را به دو کلاس جلبک و غیر جلبک تقسیم شدند. در نهایت الگوریتم بر اساس این داده-های مرجع صحت سنجی میشود.
