بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه اثر خشکسالیهاي 4 دهه اخیر بر تغییرات پوشش گیاهی منطقهاي در غرب استان اصفهان با اﺳﺘﻔﺎده از دو شاخص سنجش از دور1 و اقلیمی مورد ارزیابی قرار ﮔﺮﻓﺖ. از تکنیک تفریق تصاویر3NDVI 2جهت آشکارسازي میزان تغییرات پوشش گیاهی بین سالهاي 1973 تا 2013 استفاده گردید. نتایج نشان داد حداکثر افزایش پوشش منطقه از سال 1973 تا 1998، حداقل افزایش از سال 2000 تا 2013، حداکثر کاهش ﺣﺪ فاصل سالهاي 1992 تا 2013 و حداقل کاهش از سال 1973 تا 1976 حادث شدهاست. شاخص 4SPIومقیاسهاي زمانی3، 6 و 12 ماهه منتهی به ماه اخذ تصاویر ماهوارهاي در بازه زمانی 1970 تا 2009 ، سال 2000 را ﺧﺸﮏﺗﺮﯾﻦ و سال 1992 را مرطوبترین سال معرفی کردند. نتایج همبستگی فضایی5 بین دو شاخص نشان داد در اراضی طبیعی نسبت به کل اراضی نتایج همبستگیها مشخصتر و SPI ششماهه همبستگی بالاتري را با شاخص NDVI نشان میدهد.
واژه هاي کلیدي: خشکسالی، آشکارسازي تغییرات، NDVI، SPI، تفریق تصاویر، همبستگی فضایی
-1 مقدمه
مطالعات گسترده اي در سراسر دنیا در ارتباط با خشکسالی و همچنین اثرات آن بر پوشش گیاهی مناطق مختلف به انجام رسیده و در این راه از شاخص هاي مختلف سنجش از دور و اقلیمی استفاده شده است. از مهمترینﺷﺎﺧﺺﻫﺎي اقلیمی تعریف شده در تبیین خشکسالی می توان به شاخص شدت خشکسالی پالمر 1 - PDSI - و شاخص بارش استاندارد شده - SPI - اشاره نمود که شاخص دوم به دلیل دارا بودن مزایاي زیاد، کاربرد بیشتري دارد. از معروف ترین و در عین حال مؤثرترین شاخص ها ي سنجش از دوري نیز، شاخص اختلاف پوشش گیاهی نرمال شده - NDVI - میباشد.در تفریق تصاویر که یکی از انواع آشکارسازي تغییرات پیش از طبقه بندي می باشد، دو تصویر هم مرجع شده مربوط به زمان هاي مختلف پیکسل به پیکسل در هر باند از هم تفریق می شوند و تصویر جدیدي که حاوي تغییرات بین دو تاریخ است، تولید می گردد.
تحقیقات نشان می دهد در مطالعاتی نظیر تحقیق حاضر که تنها بررسی تغییرات یک پدیده یا کاربري - پوشش گیاهی - مدنظر است، استفاده از این روش علاوه بر دارا بودن نتایج مفید، از اعتبار کافی نیز برخوردار است. همچنین طبقه بندي تصاویر ماهواره اي را می توان به عنوان مهم ترین بخش تفسیر اطلاعاتماهواره اي به شمار آورد. منظور از طبقه بندي اطلاعات ماهواره اي با روش تفسیر رقومی، تفکیک مجموعه هاي طیفی مشابه و تقسیم بندي تصاویر به رده هایی است که در هر رده، طیف ها با یک ارزش واحد قرار می گیرند. به این ترتیب پیکسل هایی که ارزش طیفی آن ها از نظر آماري اختلاف معنی داري ندارند، در یک رده طیفی قرار می-گیرند .[4]با توجه به این مباحث هدف مطالعه حاضر کاربرد داده هاي میدانی - اقلیمی - و سنجش از دور - تصاویر ماهواره-اي - در آشکارسازي تغییرات پوشش گیاهی منطقه اي در غرب استان اصفهان بر اثر خشکسالی دهه هاي اخیر بوده است.
-2 مواد و روش ها
استان اصفهان با مساحتی در حدود 10709000 هکتار در منطقه خشک ایران مرکزي واقع شده و از دیرباز در معرض خطرات و خسارات ناشی از خشکسالی قرار داشته است. منطقه مطالعاتی نیز با مساحت 904897 هکتار نسبت به مرکز استان، در جهت غرب گسترده شده که غالب آن بر اساس پهنه بندي اقالیم مختلف استان به روش چند متغیره که توسط یغمایی - 1385 - انجام شده، داراي اقلیم نیمه خشک سرد بوده و این موضوع وضعیت منطقه را طی دهههاي اخیر مستعد وقوع خشکسالی هاي متعدد کرده است .[3] شکل 1 موقعیت ا ین منطقه را بر روينقشه استان نشان میدهد.به منظور محاسبه شاخص SPI و انجام تحلیل هاي اقلیمی منطقه پس از دریافت اطلاعات بارش و حذف ایستگاه هایی که طول دوره آماري آن ها بسیار کوتاه تر از دوره آماري مورد نظر بود، تعداد 21 ایستگاه به عنوان ایستگاه مناسب و دوره آماري 40 ساله از سال 1970 تا سال 2009 نیز به عنوان سال هاي مبنا جهت انجام این تحقیق درنظر گرفته شد که البته اکثر این ایستگاه ها در اطراف منطقه مطالعاتی قرار می گیرند.
با انتخاب روش همبستگی بین ایستگاه ها و تشکیل ماتریس همبستگی بین ایستگاه هاي کامل و ناقص، آمار ایستگاه هاي ناقص با استفاده از آمار ایستگاه هاي کاملی که همبستگی بالایی را با آن ایستگاه نشان می دادند، مورد بازسازي قرار گرفتند. در ادامه با انتخاب روش باکس پلات1 و شناسایی داده هاي پرت، جهت ﺑﺎزﺳﺎزي این داده ها نیز ازα روش همبستگی بین ایستگاه ها استفاده گردید و در نهایت با اعمال آزمون کلموگروف- اسمیرنوف2 در = 0/05 ، کل داده هاي ایستگاههاي مورد استفاده، همگن برآورد شدند.با انتخاب شاخص SPI، وضعیت خشکسالی یا ترسالی سال هاي مختلف در مقیاس هاي 3، 6 و 12 ماهه براي هر ایستگاه محاسبه شد و در این راه از برنامه نوشته شده به زبان FORTRAN تحت فایل اجرایی SPI.exe استفاده گردید. محاسبات مربوط به شاخص SPI بر اساس تاریخ مربوط به اخذ تصاویر ماهواره اي انجام گرفت.
براي این کار شاخص SPI در تمام سال ها به جز سال هاي 1992، 1998 و 2009، در مقیاس هاي زمانی مذکور دقیقاً براي ماه منتهی به اخذ تصاویر ماهواره اي محاسبه گردید. براي این سه سال نیز با توجه به این که زمان برداشت تصاویر ماهواره اي مربوط به نخستین روزهاي ماه - جولاي - بود لذا شاخص SPI براي ماه منتهی به ماه قبل - ژوئن - محاسبهگردید. جدول زیر کلاس هاي مختلف وضعیت رطوبتی را بر اساس شاخص SPI نشان می دهد.شاخص هاي اقلیمی خشکسالی از داده هاي بارش اندازه گیري شده در ایستگاه ها که از نوع داده هاي نقطه اي هستند استفاده می کند اما از آن جایی که پدیده بارش و به تبع آن خشکسالی در پهنه سرزمینی رخ می دهد، نیاز به ﺑﺮآورد میزان بارش و خشکسالی در سطح می باشد. جهت نیل به این هدف روش هاي مختلف میان یابی 3 وجود دارد که به روش هاي زمین آمار4 معروف هستند. تفاوت این روش ها مربوط به نحوه محاسبه وزنی است که به نقاط مشاهد ه شده اطراف نقطه مجهول داده می شود. یافته هاي محققین مختلف نشان داده است که از بین این تکنیک
