امکان سنجی خودکارسازی تعیین تغییرات مناطق جنگلی با استفاده از تصاویر ماهواره ای (مطالعه موردی: منطقه حفاظت شده البرز مرکزی)

سابقه و هدفجنگل زدایی یکی از بزرگ ترین چالش های جهانی محیط زیست است، زیرا جنگل ها یکی از مهم ترین اجزای بوم سازگان های جهان هستند و نقش کلیدی در تعدیل اقلیم و تنظیم چرخه های مختلف بیوشیمیایی دارند. جنگل های شمال ایران یکی از باارزش ترین اکوسیستم های جنگلی ایران به شمار می روند و ازنظر تنوع گونه های گیاهی جزو جنگل های غنی محسوب می شوند. بنابراین، تشخیص تغییرات سطوح در جنگل ها با کمک داده های چندزمانی به ما این امکان را می دهد که با شناسایی خودکار این تغییرات از تخریب بیشتر جلوگیری نماییم. هدف اصلی این تحقیق شناسایی آستانه ها و اعمال آن ها بر روی تصاویر شاخص تفاوت گیاهی نرمال شده (NDVI) در سنجنده مودیس و پایش خودکار مناطق جنگلی است.مواد و روش هااین تحقیق در منطقه حفاظت شده البرز مرکزی با وسعت بیش از ۳۹۸ هزار هکتار و پوشش گیاهی بسیار غنی با بیش از ۱۱۰۰ گونه گیاهی انجام شد. در این تحقیق محصول MOD۱۳Q۱ سنجنده مودیس و شاخص NDVI با وضوح مکانی ۲۵۰ متر و وضوح زمانی ۱۶ روز و همچنین تصاویر محصول MCD۱۲C۱ سنجنده مودیس با تفکیک مکانی ۵۶۰۰ متر و تفکیک زمانی یک ساله در سه لایه با طرح های طبقه بندی برنامه بین المللی ژئوسفر – بیوسفر (IGBP)، دانشگاه مریلند (UMD) و طرح مشتق شده مودیس (LAI) استفاده شد. تصاویر NDVI ۱۶ روزه با الگوریتم حداکثر مقدار به تصاویر ماهانه تبدیل شدند و الگوریتم PCA با ۲۵ مولفه برای حذف خطا ها بر روی آن ها اعمال شد. با استفاده از سامانه گوگل ارث، ۵ چندضلعی تصادفی در مناطق جنگلی بکر انتخاب شد تا مقدار پیکسل ها تخمین زده شده و درنهایت آستانه تعیین شود. همگنی پوشش گیاهی با استفاده از MCD۱۲C۱ موردبررسی قرار گرفت. آستانه جنگل با محاسبه میانگین و انحراف معیار مناطق نمونه، طی یک دوره ۱۶ ساله تعیین شد. درنهایت، تغییرات با اعمال آستانه بر روی تصاویر سال های ۲۰۰۱ و ۲۰۱۶ و اعمال عملیات بولین با عملگرهای and و or روی آن ها شناسایی شد. سپس با استفاده از سامانه گوگل ارث اعتبار سنجی این نقاط انجام شد.نتایج و یافته هابا اعمال PCA روی تصاویر به همراه حفظ اطلاعات اصلی، میزان خطا تا حد مطلوب کاهش یافت. نتایج بررسی همگنی پوشش گیاهی در ۵ منطقه نمونه نشان داد که در سه لایه طبقه بندی، همگن بوده و از طبقه جنگل های پهن برگ خزان کننده هستند. نتایج محاسبات انحراف معیار و میانگین ماهانه ارزش جنگل حاکی از آن است که ماه های جون، جولای و اوت (۱۱ خرداد الی ۹ شهریور) برای بررسی تغییرات پوشش جنگلی منطقه مورد مطالعه مناسب هستند. آستانه برای این ماه ها به ترتیب برابر با ۵۵/۸۵۹۶، ۸۰۰۰ و ۵۱/۸۴۹۷ به دست آمد. با اعمال آستانه ها بر روی تصاویر در این سه ماه در سال های ۲۰۰۱ و ۲۰۱۶ و کسر این تصاویر از یکدیگر، پیکسل هایی که ارزش جنگلی خود را ازدست داده بودند، مشخص شدند. درنهایت، پس از انجام عملیات بولین ، ۲۰۰ پیکسل با مساحت تقریبی ۲۳/۱۷۲۸ هکتار به عنوان نقاط تغییریافته با کاهش پوشش جنگلی شناسایی شد. پس از بررسی، دقت کلی برای نقاط تعیین شده برابر با ۵/۸۸ درصد بود. بنابراین با اعمال آستانه های تعیین شده، امکان تشخیص خودکار تغییرات در عرصه های پوشش جنگلی به صورت به روز و مستمر فراهم است.نتیجه گیریبه طورکلی منطقه حفاظت شده البرز مرکزی یکی از مراکز مهم جنگلی کشور است و بر اساس نتایج به دست آمده طی ۱۶ سال به دلایل مختلف، مقدار قابل توجهی از جنگل ها دچار تخریب شده یا ازدست رفته است. همچنین نتایج این تحقیق حاکی از اهمیت استفاده از روش های خودکار در شناسایی تغییرات پوشش جنگلی با اعمال آستانه های معین بر روی تصاویر شاخص NDVI سنجنده مودیس در سنجش ازدور است.

کلیدواژه ها:

سنجش ازدور ، جنگل زدایی ، سنجنده مودیس ، شاخص NDVI ، گوگل ارث