محیط زیست و توسعه فرابخشی

چکیده مقدمه: تغییرات کاربری اراضی تأثیر قابل‌توجهی بر پایداری اکوسیستم‌های طبیعی دارد و تالاب‌ها به‌عنوان زیست‌بوم‌های حساس که بیشترین خدمات اکوسیستمی را ارائه می‌کنند، در برابر این تغییرات بسیار آسیب‌پذیرند. تالاب میقان، یکی از زیستگاه‌های مهم پرندگان مهاجر در ایران، طی دهه‌های اخیر، تحت تأثیر تغییرات انسانی و اقلیمی دچار تحولاتی در کاربری اراضی شده است. بنابراین تحلیل پویایی روند تغییر کاربری پوشش اراضی و کمی‌سازی الگوی فضایی - زمانی از دست رفتن تالاب‌ها، برای مواجهه با چالش‌ها و ریسک‌های محیط زیستی، درک روندها، شناسایی مناطق حساس و آسیب‌پذیر و احیای آن‌ها، مدیریت پایدار منابع تالابی و حفاظت از این بوم‌سازگان‌های ارزشمند و همچنین سیاستگذاری و برنامه‌ریزی توسعه آینده آن‌ها، ضروری است.
مواد و روش‌ها: این مطالعه با هدف شناسایی و تحلیل تغییرات کاربری اراضی در حوضه آبریز تالاب میقان طی بیش از دو دهه از سال ۱۳۷۷ تا ۱۳۹۹، با استفاده از داده‌های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) انجام شده است. در این تحقیق از تصاویر سنجنده‌های TM و OLI_TIRS ماهواره‌های لندست 5 و 8 استفاده شد. پیش پردازش با انجام تصحیحات رادیومتریک و هندسی با دقت RMSE=0.45 بر روی تصاویر صورت گرفت. عملیات پردازش شامل طبقه‌بندی به دو روش حداکثر احتمال (MLC) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) انجام گرفت. همچنین به منظور بررسی دقت نتایج طبقه‌بندی نقشه‌های کاربری تهیه شده، پس از تشکیل ماتریس خطا، ارزیابی صحت طبقه‌بندی بر اساس معیارهای دقت کلی، ضریب کاپا، دقت تولیدکننده و دقت کاربر صورت پذیرفت. در فرآیند شناسایی تغییرات، تکنیک post-classification مورد استفاده قرار گرفت. پس از استخراج نقشه‌های کاربری اراضی برای دوره‌های زمانی مورد مطالعه، برای هر زیر حوضه از حوضه آبریز میقان، مساحت کاربری‌های مؤثر در هر دوره زمانی، شامل کاربری اراضی آبی، مسکونی- صنعتی، دیمزار، رخنمون سنگی و مرتع با یکدیگر مقایسه گردید. فرآیند تشخیص و تحلیل تغییرات، بر اساس مدل و روش طبقه‌بندی در محیط نرم افزار Arc GIS پردازش و انجام گرفت.
نتایج: نتایج ماتریس خطا، صحت و دقت بالای نقشه‌های تولیدی را نشان داد. برای هر یک از روش‌های طبقه‌بندی ماشین بردار پشتیبان و حداکثر احتمال به ترتیب، ضریب کاپای 68/0 و 91/0 و صحت کلی 57/71 و 12/93 برای سال ۱۳۷۷ و ضریب کاپای 90/0 و 92/0 و صحت کلی 11/93 و 56/94 برای سال ۱۳۹۹ بدست آمد. همچنین روش حداکثر احتمال عملکرد بهتری نسبت به روش ماشین بردار پشتیبان در فرآیند طبقه‌بندی تصاویر داشته است. پوشش/کاربری اراضی مرتعی طی دوره مطالعه ۹۳/۱۶ درصد کاهش یافته است. بیشترین میزان کاهش در زیرحوضه ابراهیم‌آباد مشاهده می‌شود، که کاهش ۶۱ درصدی را نشان می‌دهد. اراضی کشاورزی، به‌ویژه اراضی آبی و باغات، رشد ۳۵/۱۲ درصدی  را نشان می‌دهد. اراضی دیم نیز جز زیرحوضه کرهرود، در همه زیرحوضه‌ها افزایش یافته اند. همچنین در تمامی زیرحوضه‌ها به‌جز زیرحوضه ابراهیم‌آباد، کاربری مسکونی- صنعتی روند افزایشی داشته است.
بحث: طی بازه زمانی ۲۲ ساله مورد بررسی، کاربری/پوشش اراضی در حوضه آبریز میقان، به عنوان اکوسیستمی حساس و شکننده، دستخوش تغییرات گسترده‌ای شده است. همچنین، تغییرات اقلیمی، گسترش فعالیت‌های انسانی و بهره‌برداری بی‌رویه از منابع منجر به کاهش وسعت تالاب شده است. این عوامل، در یک تعامل پیچیده، موجب شکل‌گیری یک چرخه توسعه ناپایدار شده‌اند که نه‌تنها پایداری منابع آب و خاک را تهدید می‌کند، بلکه کارکردهای اکولوژیک منطقه را نیز دستخوش تغییرات اساسی می‌سازد. در صورت عدم توجه و مدیریت صحیح در حوضه آبریز تالاب میقان، نه تنها مرکز ارائه خدمات اکوسیستمی نخواهد بود، بلکه می‌تواند به منبع اصلی تولید ریزگردها و تهدیدی برای سلامت محیط زیست و جوامع محلی تبدیل شود. نتایج این تحقیق نشان داد، که داده‌های سنجش از دور و تحلیل‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی، می‌توانند نقش اساسی در تحلیل الگوهای تغییرات محیطی تالاب‌ها ایفا نموده و با ارائه داده‌های مکانی- زمانی دقیق، به تصمیم‌گیری‌ها و تدوین راهبردهای محیط زیستی کمک شایانی نماید.

چکیده پیشینه و هدف: یکی از مهم­ترین گونه­ های گیاهی مهاجم ایران، درخت کهور آمریکایی (Prosopis juliflora) است که گستره­ بزرگی از جنوب و جنوب شرق ایران را تحت کنترل خود در آورده است. اثر این گونه به حدی است که کهور آمریکایی، گونه غالب و در مواردی تنها گونه درختی در بیشتر اکوسیستم ­های ساحلی جنوب ایران بشمار می ­آید. صرف نظر از تخلیه آب­ های زیر زمینی به عنوان تنها منبع آب شرب جوامع محلی و از بین بردن غذای دام­، ساده سازی اکوسیستم به تنها یک گونه درختی، زنگ خطر جدی برای از دست روی تعادل آن و بروز اثرات جدی اقتصادی و اجتماعی است.  با توجه به اهمیت مدیریت درختان کهور آمریکایی در جنوب ایران، این تحقیق به شناسایی گستره­ی انتشار درختان کهور آمریکایی با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره­ای پرداخته است.
مواد و روش ها: از میان 45 گونه ­ی شناسایی شده از جنس Proposis، تعداد کمی از آن­ ها مخصوصاً کهور آمریکایی به عنوان گونه ­های مهاجم شناخته می­ شوند. این گیاه در اروپا به عنوان تهدید کننده ­ترین گیاه مهاجم شناخته می­ شود. در فهرست قرمز اتحادیه بین‌المللی حفاظت از محیط زیست، از کهور آمریکایی به عنوان یکی از 100 گونه­ ی مهاجم تهدید کننده دنیا نام برده شده است. در این مطالعه، منطقه ­ای به وسعت 1850 کیلومتر مربع در حد فاصل دو شهر سیریک تا جاسک کهنه مورد بررسی قرار گرفت. برای تهیه نقشه پوشش درختی منطقه، از پردازش سلول-مبنای تصاویر ماهواره لندست 8 (سنجنده OLI) استفاده شد. واحدهای اراضی (نواحی با پوشش خاک و گیاه همکن) با بهره­ گیری از پردازش شی­گرای تصاویر ماهواره لندست 8 تولید گردید. در آخر، طبقات غالبیت کهور آمریکایی نسبت به سایر درختان در هر واحد محاسبه و تغییرات تراکم تاج پوشش هر طبقه با استفاده از شاخص­ گیاهی سنجنده مودیس در یک دوره 20 ساله مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.
نتایج: بر اساس نتایج حاصل، 13417 هکتار از منطقه مورد مطالعه توسط انواع درختان پوشیده شده است. طبقه درختان کهور آمریکایی به عنوان دومین طبقه درختی وسیع (وسعت 3991 هکتار، 29 درصد از کل پوشش درختی) با توزیعی ناهمگن و اغلب در نواحی با خاک­ های سبک و شور موجود در مسیر آبراهه ­ها قرار گرفته­ اند. مناطقی با غالبیت شدید کهور (بیش از 60 درصد)، معادل 11 درصد وسعت منطقه دیده شد که بیشتر در قسمت­ های مرکزی منطقه قرار دارند.
 بحث: نتایج حاصل از طبقه­ بندی تصاویر ماهواره ­ای نشان داد که نواحی به شدت اشغال شده توسط درختان کهور آمریکایی بیشتر در امتداد رودخانه­ ها و مسیل­های اصلی است که از ارتفاعات شرقی به سمت آب­ های تنگه هرمز امتداد یافته است. بدین ترتیب، نزدیکی به رودخانه­ها و آبراهه­ ها را می­توان به عنوان یکی از مهم­ ترین عوامل محیطی مؤثر در شیوع این درختان در نظر گرفت. در نواحی با غالبیت شدید درختان کهور آمریکایی، انتظار می­ رود تا زیست توده گیاهی افزایش چشمگیری داشته باشد. در این مطالعه، اعداد بالای NDVI در واحدهای طبقه 4 نیز گویای این مطالب است. با این حال، نکته قابل توجه، نرخ افزایشی مقادیر متوسط این شاخص گیاهی در طول 20 سال گذشته در واحدهای طبقه 4 است که هم اکنون نیز با سرعت بالایی در حال افزایش و متوسط NDVI آن از سال 2017 میلادی از مقدار 5/0 عبور کرده است. این امر نشان­دهنده­ی روند رو به رشد گسترش کهور آمریکایی در منطقه و حتی در نواحی است که در طول دهه ­های پیش میزبان این گونه مهاجم بوده­اند.

چکیده پیشینه و هدف: سیل به­ عنوان یکی از اصلی ­ترین مخاطرات طبیعی در ایران خسارات گسترده­ ای را در مناطق مختلف به همراه داشته است. یکی از فن­ آوری هایی که در این زمینه می­ تواند دستاوردهای قابل توجهی را به همراه داشته باشد فن­ آوری سنجش از دور می ­باشد توانایی ارزیابی دقیق و به موقع سیل ابزاری مهم و ایمن جهت کاهش سیل و واکنش به این مخاطره می ­باشد. روش‌های متعددی برای نشان دادن خطرات مرتبط با سیل با استفاده از اندازه‌گیری‌های زمینی ایجاد شده‌اند. داده‌های سنجش از دور ماهواره‌ای برای ارزیابی سیل به دلیل قدرت تفکیک مکانی و ظرفیت آن‌ها برای ارائه اطلاعات برای مناطقی با دسترسی ضعیف یا فاقد اندازه‌گیری‌های زمینی استفاده شده‌اند. داده های ماهواره ای راداری و  با وضوح بالا عمدتاً برای تجزیه و تحلیل فضایی پیکسل ­های آب مفید است. زمانی که داده‌های سیل (قبل و بعد از وقوع سیل) در دسترس باشد، می‌توان تغییرات پوشش زمین را طبقه‌بندی کرد و بنابراین مشخص کرد که کدام مناطق سیل‌زده هستند. از طرفی نیز توسعه ابزاری کاربردی برای تسهیل و تسریع پردازش تصاویر ماهواره نیز می تواند نقش کلیدی در پیشبرد و توسعه تحقیقات در این زمینه باشد.
موارد و روش ­ها: پژوهش حاضر به ­دنبال توسعه روش شناسی می ­باشد که با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل 1 و با به کارگیری محصولات جهانی، خسارات ناشی از رویداد سیل را با رویکردی نوین برآورد کند این خسارات در دو واقعه سیلابی 1398 خوزستان و 1400 کنارک و چابهار مد نظر قرار گرفت. در این پژوهش به ­جز داده‌های ماهواره‌ای سنتینل 1، جهت تعیین حد آستانه‌ها و تدقیق نتایج، از تصاویر ماهواره اپتیک از قبیل لندست 8 نیز استفاده شده است. برای مناطقی که به دلایلی از قبیل مزاحمت ابر و یا عدم گذر ماهواره اپتیک و یا حتی عدم انطباق زمانی تصویر رادار و اپتیک، امکان استخراج و تدقیق حد آستانه بر اساس تصاویر اپتیک میسر نباشد؛ ایده استفاده از ترکیب رنگی حاصل از تصاویر بعد و قبل سیلاب به­ کار گرفته شد. 
نتایج: نتایج این پژوهش به توسعه ابزار کاربردی جهت برآورد خسارت سیل در محیط گوگل ارث انجین منجر گردیده است. نتایج پژوهش بیانگر این موضوع بود که با توجه به محدودیت های استفاده از تصاویر ماهواره نوری که غالباً در شرایط جوی بعد سیلاب و به دلیل مشکلات پوشش ابر، امکان استفاده از آن ایجاد مشکل می­ کند؛ لذا استفاده از ماهواره های راداری با ارائه ایده استفاده از ترکیب رنگی حاصل از تصاویر بعد و قبل سیلاب، می­ تواند به تنهایی نقش مؤثری در شناسایی پهنه سیلابی و متعاقباً برآورد خسارات حاصل از سیلاب داشته باشد. پیاده ­سازی روش ارائه شده در محیط گوگل ارث انجین به ­دلیل سهولت در دسترسی به مجموعه تصاویر ماهواره­ای و محصولات جهانی راهکاری مناسب در زمینه­ استخراج پهنه سیلابی و متعاقباً برآورد خسارات کشاورزی و مسکونی ناشی از سیلاب می­ باشد.
بحث: اگرچه تلفیق اطلاعات ماهواره های راداری و نوری می_­تواند نقش مهمی در تدقیق حد آستانه­ ها و استخراج پهنه سیلابی ایفا کند. لیکن محدودیت ­های مربوط به تصاویر نوری از قبیل مزاحمت ­های پوشش ابری منجر به این شد که در این تحقیق روش‌شناسی مبتنی بر تصاویر راداری (بدون استفاده از تصاویر نوری) به ­کار گرفته و ارزیابی شود. از طرفی نیز مطابق با روش­ شناسی تحقیق، نیازی به تهیه و جمع­ آوری اطلاعات زمینی نبوده و محصولات جهانی در خصوص جمعیت و توزیع مکانی آن، پوشش زمین، پهنه ­های آبی دایمی و مدل رقومی ارتفاعی زمین، با دقت مکانی مناسب (کلیه اطلاعات با دقت مکانی کمتر از 100متر) به ­کار گرفته شده است. سهولت دسترسی سریع به تصاویر ماهواره­ ای پردازش شده و هم­چنین کدنویسی کلی و پردازش تصاویر و اجرای روش‌شناسی مدنظر در محیط ارث انجین از ویژگی‌های منحصر به فرد این مطالعه می‌باشد.