پایش و روندیابی تغییرات کاربری اراضی حوضه ابرکوه با استفاده از تصاویر ماهواره ای (2014-1976)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار،گروه جغرافیا و اکوتوریسم، دانشکدةمنابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی علوم بیابان، دانشکدة منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی علوم بیابان، دانشکدة منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، ایران

چکیده

بدلیل افزایش تغییرات مخرّب کاربری اراضی که عمدتاً بوسیله فعالیتهای انسانی انجام میگیرد، کشف و بارزسازی تغییرات و ارزیابی اثرات زیست محیطی آنها جهت برنامهریزی و مدیریت آتی منابع ضروری است. بنابراین هدف از این پژوهش، پایش و روندیابی تغییرات کاربری اراضی حوضهی کویر ابرکوه در بازه زمانی 38 ساله (2014-1976) به منظور ارزیابی و مدیریت مسائل زیست محیطی از قبیل فشار انسان بر زمین بدون لحاظ نمودن ظرفیت تحمل، و بررسی روند تغییرات مساحتی کاربریها در جهت شناخت مناطق دارای تنش محیطی میباشد. در این راستا از دادههای تصاویر ماهوارهای لندست، سنجندههای MSS (1976)، TM (1990)، ETM+ (2000 و 2006) و OLI (2014)؛ و تکنیکهای دورسنجی نظیر طبقهبندی نظارتی و ارزیابی دقت پس از طبقهبندی برای شناسایی نوع کاربریها، و اعمال توابع تحلیل مؤلفه مبنا، تسلدکپ و تفاضل تصاویر برای پایش تغییرات استفاده شده است. نتایج طبقهبندی حاکی از بارزسازی هفت نوع کاربری شامل اراضی شهری، زراعی، بایر، صخرهای، مرتعی، جلگه رسی و کویر میباشد که سال 2014 با مقادیر ضریب کاپا 18/82 درصد و دقت کل 76/0 بالاترین دقت را دارد. نتایج روندیابی تغییرات کاربریها بیانگر سیر صعودی سطح اراضی مرتعی (65/5%)، صخرهای (52/2%)، بایر (63/3%) و کشاورزی (04/1%)، و سیر نزولی مساحت اراضی شهری (33/4%)، جلگه رسی (89/6%) و کویر (03/6%) میباشد. از منظر توابع تحلیل مؤلفه مبنا و تسلدکپ، به ترتیب 748/1% (4912/306 کیلومترمربع) و 989/3% (961/699 کیلومترمربع) از سطح منطقه مطالعاتی با تغییرات افزایشی کاربری روبرو بوده، و در مجموع روند کلی تغییرات طبقات افزایشی، صعودی است.بیشترین تغییرات کاربری از نوع مخرب و ویرانگر بوده و از لحاظ فضایی منطبق بر محدوده اطراف مراکز تجمع انسانی مانند شهرهای ابرکوه و مهردشت میباشد.بدیهی است که در اثر تداوم این روند، حوضه ابرکوه در آیندهای نزدیک، تبدیل به یک اکوسیستم غیرفعال مرده میگردد که فاقد هر گونه پتانسیل تولید اکولوژیک و بیولوژیک است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Monitoring and Trending of LandUse Changes in Abarkooh Basin using Satellite Images (1976-2014)

نویسندگان [English]

  • Seyyed Hojjat Mousavi 1
  • Abolfazl Ranjbar 2
  • Mehdi Haseli 3
1 Assistant professor, department of geography and ecotourism, faculty of natural resources and geosciences, University of Kashan, Kashan, I.R. Iran
2 Associate professor, department of engineering desert sciences, faculty of natural resources and geosciences, University of Kashan, Kashan, I.R. Iran
3 M.Sc. student, department of engineering desert sciences, faculty of natural resources and geosciences, University of Kashan, Kashan, I.R. Iran
چکیده [English]

Due to the changesin land use that is done mostly by human activities, changedetection of landuse and assessment of their environmental impact isessential for future planning and managing the resources. Therefore, the aim of this research is monitoring, detecting andtrending the landuse changes in Abarkooh basin (1976-2014) in orderto assess the environmental issues such as human stress onearth without considering tolerance capacity, and to identify the regions havingenvironmental stress.In this regard, after classification to identify the type of land uses and applying the base component analysis and tasseled cap functions and difference of images, satellite images data from Landsat, MSS (1976), TM (1990), ETM + (2000 and 2006) and OLI (2014)) sensors, and remote sensing techniques such as supervisory classification and accuracy assessment have been used to monitor the land use changes. The classification results indicate the enhancing of seven typesof land uses including urban lands, agricultural lands, wastelands, rocky lands, rangelands, clayey plain anddesert, and which have the highest accuracy of classification in 2014with kappa coefficient values of82.18%and total accuracy of 0.76. The trending results of changes in land use indicate an upward trend of the area in rangelands (5.65%), rockylands (2.52%),wastelands (3.63%) and agricultural lands (1.04%), and a downward trendof the area in urban land (4.33%), clayey plain (6.89%) and desert (6.03%). From the perspective of base component analysisand tasseled cap functions, 1.748% (306.4912 km2) and 3.989% (699.961 KM2) of the area of the study region were faced with increasing changes of landuse, and in general, the overall trend of the changes of increasing classes is upward. Most of the changes in land use are destructive and devastating, and in terms of spatial changes correspond to the area around human community centers suchas Abarkooh and Mehrdasht cities. It is evident that,due to the continuationof this trend, the Abarkooh basinbecomes a dead inactive ecosystem that lacksany ecological and biological production potential in the near future.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Change detection
  • Monitoring
  • Trending
  • Landuse
  • Remote Sensing
  • Abarkooh Basin

1- آرخی، نیازی، ارزانی؛ صالح، یعقوب و حسین (1390). مقایسه تکنیک‌های مختلف پایش تغییر کاربری اراضی/پوشش گیاهی با استفاده از RS و GIS (مطالعه موردی: حوزه دره شهر-استان ایلام). علوم محیطی، سال هشتم، شماره سوم، صفحات 81-96.

2- ابطحی و پاک‌پرور؛ مرتضی و مجتبی (1381). بررسی روند تغییرات کاربری اراضی در منطقه کاشان. مجله تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد6، صفحات 85 - 104.

3- برخورداری، زارع مهرجردی و خسروشاهی؛ جلال ، محمد و محمد (1384). بررسی روند تغییرات پوشش اراضی در حوضه آبخیز سد استقلال میناب با استفاده از GIS و RS. مجله حفاظت آب و خاک، جلد1، شماره2، صفحات 14ـ25.

4- بنیاد امیر، حاجی قادری؛ اسلام و  طه (1386). تهیه نقشه جنگل‌های طبیعی استان زنجان با استفاده از داده‌های سنجنده ETM+ ماهواره لندست 7. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد11، شماره 42، صفحات 627ـ 638.

5- خسروانی شیری، خواجه‌الدین، سفیانیان، محبی، پارسامهر؛ زهرا، سیدجمال‌الدین، علیرضا، محمود و امیرحسین (1391). پهنه‌بندی کاربری اراضی منطقه شرق اصفهان با استفاده از تصویر ماهواره ای IRS-P6. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، سال شانزدهم، شماره پنجاه و نهم، صفحات 233-244.

6- ربیعی، ضیائیان، علی‌محمدی؛ حمیدرضا، پرویز و عباس (1384). کشف و بازیابی تغییرات کاربری و پوشش اراضی شهر اصفهان به کمک سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی. فصلنامه مدرس علوم انسانی، دوره 9، شماره 4، صفحات 41-54.

7- رسولی، علی اکبر (1387). مبانی سنجش از دور کاربردی با تأکید بر پردازش تصاویر ماهواره‌ای. تبریز، انتشارات دانشگاه تبریز، چاپ اول.

8- رفیعیان، درویش صفت و نمیرانیان؛ امید، علی‌اصغر و  منوچهر (1385). تعیین تغییرات گستره جنگل‌های شمال کشور بین سال‌های 73 تا 80 با استفاده از تصاویر سنجنده ETM+ (مطالعه موردی: جنگل‌های بابل). مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، شماره 10 (3)، صفحات 277-287.

9- سنجری، برومند؛ صالح و ناصر (1392). پایش تغییرات کاربری/پوشش اراضی در سه گذشته با استفاده از تکنیک سنجش از دور (مطالعه موردی: منطقه زرند استان کرمان). مجله کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، سال چهارم، شماره 1، صفحات 57-67.

10- شتابی، عبدی؛ شعبان و امید (1386). تهیه نقشه کاربری اراضی کوهستانی زاگرس با استفاده از داده‌های سنجنده ETM+ (منطقه مورد مطالعه: حوزه سرخاب خرم آباد لرستان). مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، جلد چهاردهم، شماره اول، صفحات 129-139.

11- عبداللهی، رحیمیان و ثواقبی؛ جلال، محمدحسن و  محمد حسین (1386). محدودیت ایجاد نقشه پوشش گیاهی توسط تصاویر ماهواره‌ای لندست +ETM در خشکسالی‌ها. فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، شماره 14، صفحات 289-301.

12- علوی پناه و مسعودی؛ سید کاظم  و مسعود (1380). تهیه نقشه کاربری اراضی با استفاده از داده‌های رقومی ماهواره لندست TM و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: منطقه موک استان فارس). مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، سال هشتم، شماره 1، صفحات 65-76.

13- قرائتی جهرمی، ولی، موسوی، پناهی و خسروی؛ مجتبی، عباسعلی، سیدحجت، فاطمه و حسن (1393). پایش تغییرات کاربری اراضی دشت کاشان با استفاده از داده‌های دور سنجی. مجله بین‌المللی علمی - تحقیقاتی زمین پویا، جلد 4، شماره 2، صفحات 129-137.

14- لطیفی، اوﻻدی، ﺳﺎروﯾﯽ، ﺟﻠﯿﻠﻮﻧﺪ؛ هومن، جعفر، سعید و ﺣﻤﯿﺪ (1386). ارزیـابی قابلیـت داده‌های مـاهواره ای ETM+ جهت تهیه نقشه طبقات پوشش جنگل، اراضی درختچه و مرتع، مطالعه موردی حوزه نکـا - ظـالم رود. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال یازدهم، شماره چهلم، صفحات 439-447.

15- مرادی، فاضل‌پور، صادقی، حسینی؛ حمیدرضا، محمدرضا، سیدحمیدرضا و ﺳﻴﺪزﻳﻦ‌اﻟﻌﺎﺑﺪﻳﻦ (1387). بررسی تغییر کاربری اراضی در بیابان زایی محدوده شهر اردکان با استفاده از سنجش از دور. فصلنامه تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد 15، شماره 1، صفحات 1-12.

16- مظاهری، اسفندیاری، مسیح آبادی و کمالی؛ محمودرضا،  مهرداد، محمدحسن و اردوان (1392). پایش تغییرات زمانی کاربری اراضی با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: جیرفت، استان کرمان). مجله کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، سال چهارم، شماره 2، صفحات 25-39.

17- یمانی، مزیدی؛ مجتبی و احمد (1387). بررسی تغییرات سطح و پوشش گیاهی کویر سیاهکوه با استفاده از داده‌های سنجش از دور. پژوهش‌های جغرافیایی، شماره 64، صفحات 1-12.

18- Al Rawashdeh, S.B., (2012). Assessment of Change Detection Method Based on Normalized Vegetation Index in Environmental Studies. International Journal of Applied Science and Engineering, Vol. 10, No. 2, PP. 89-97.

19- Amissah-Arthur, A., Mougenot, B., Loireau, M., (2000). Assessing Farmland Dynamics and Land Degradation on Sahelian Landscapes Using Remotely Sensed and Socioeconomic Data. International Journal Geo Information Science, 14, PP. 583-599.

20-Anyamba, A., Eastman, J.R., (1996). Interannual variability of NDVI over Africa and its relation to El Nino/Southern Oscillation. International Journal of Remote Sensing, 17(13), pp. 2533-2548.

21-Arulbalaji, P., Gurugnanam, B., (2014). Geospatial Science for 16 Years of Variation in Land Use/Land Cover Practice Assessment around Salem District, South India. Journal of Geosciences and Geomatics, Vol. ,2 No. 1, Pp. 17-20

22- Coppin, P., Jonckheere, I., Nackaerts, K., Muys, B., (2004). Digital change detection methods in ecosystem monitoring: a review. International Journal of Remote Sensing, VOL. 25, NO. 9, pp. 1565–1596.

23- Dhakal, A.S., Amada, T., Aniya, M., Sharma, R.R., (2002). Detection of areas associated with flooed and erosion caused by a heavy rainfall using multitemporal Landsat TM data. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing68: pp. 233-240.

24- Gao, J., Liu, Y., Chen, Y., (2006). Land cover changes during agrarian restructuring in Northeast China. Applied Geography, No. 26, Pp. 312–322.

25- Haboudane, D., Bonn, F., Royer, A., Sommer, S., Mehl, W., (2002). Land degradation and erosion risk mapping by fusion of spectrally based information and digital geomorphometric attributes. International Journal of Remote Sens., 23, pp. 3795–3820.

26- Jabbar, M.T., Zhou, X., (2011). Eco-environmental change detection by using remote sensing and GIS techniques: a case study Basrah province, south part of Iraq. Journal of Environ Earth Sci., DOI /10,1007 s12665-011-0964-5.

27- Lausch, A., Herzog, F., (2002). Applicability of Landscape Metrics for the Monitoring of Landscape Change: Issues of Scale, Resolution and Interpretability. Ecological Indicator, No. 2, Pp. 3-15.

28- Li, Z., Li, X., Wang, Y., Ma, A., Wang, J., (2004). Land-use change analysis in Yulin prefecture, northwestern China using remote sensing and GIS. International Journal of Remote Sensing, 23(24): pp. 5691-5703.

29- Lu, D., Mausel, P., Brondizio, E., Moran, E., (2004). Change detection techniques. International Journal of Remote Sensing, Vol. 25, No. 12, pp. 2365- 2407.

30- Madurapperuma, B., Rozario, P., Oduor, P., Kotchman, L., (2015). Land-use and land-cover change detection in Pipestem Creek watershed, North Dakota. International Journal of GEOMATICS and GEOSCIENCES, Vol. 5, No 3, Pp . 416-426.

31- Ridd, M.K., Liu, J., (1998). A Comparison of Four Algorithms for Change Detection in an Urban Environment. Journal of Remote Sensing Environment No.63, Pp.95-100.

32- Singh, A.. (1989) Digital Change Detection Techniques Using Remotely Sensed Data. International Journal of Remote Sensing, 10(6), pp. 989-1003.

Sonneveld, B.D.J.S., (2003). Formalizing expert judgments in land degradation assessment: A case study for Ethiopia. Journal of Land Degrad. Dev., No. 14, pp. 347-361.

33- Sujatha, G., Dwivedi, R.S., Sreenivas, K., Venkataratnam, L., (2000). Mapping and monitoring of degraded lands in part of Jaunpur district of Uttar Pradesh using temporal space borne multispectral data. International Journal of Remote sensing , 21: pp. 519-531.

34- Virk, R., King, D., (2006). Comparison of Techniques for Forest Change Mapping UsingLandsat Data in Karnataka, India. International Journal of Geocarto, No. 21(4), Pp. 49-57.

35- Wakeel, A., Rao, K.S., Maikhuri, R.K., Saxena, K.G . (2005) , .Forest management and land use/cover changes in a typical micro watershed in the mid elevation zone of Central Himalaya, India. Forest Ecology and Management, No. 213, Pp. 229- 242.

36- Wessels, K.J., Prince, S.D., Frost, P.E., Van Zyl, D., (2004). Assessing the effects of human induced land degradation in the former homelands of northern South Africa with a 1 km AVHRR NDVI time-series. Journal of Remote Sensing Environment: 91, pp. 47-67.

37- Yanli, Y., Jabbar, M.T., Zhou, J.X., (2012). Study of Environmental Change Detection Using Remote Sensing and GIS Application: A Case Study of Northern Shaanxi Province, China. Polish Journal of Environmental Studies, Vol. ,21 No. 3, PP. 783-790.