پیش‌بینی تغییرات احتمالی کاربری اراضی دشت جوپار با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و مدل CA-Markov

• Published in: پژوهش‌های حفاظت آب و خاک
• Main Authors: فریده سادات ابراهیمی, اردوان کمالی
• Format: Article
• Language: Persian
• Published: Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources 2017-09-01
• Subjects: تغییرات کاربری"; " تصاویر ماهواره‌ای"; " دشت جوپار"; " مدل سلول خودکار - مارکوف
• Online Access: https://jwsc.gau.ac.ir/article_3832_6eaa9db580be836ccfd50ecb9e4b2a06.pdf
• ISSN: 2322-2069; 2322-2794

سابقه و هدف: خاک یکی از منابع طبیعی اصلی تجدید ناپذیر می‌باشد که امروزه تخریب آن به عنوان مشکلات زیست محیطی در سراسر جهان مطرح می‌باشد. در دهه‎های اخیر تغییرات سریع و ناپایدار کاربری اراضی به دلیل فعالیت‌های توسعه‌ای و عمرانی و افزایش جمعیت باعث تغییرات سریع در استفاده از اراضی و پوشش زمین و در نهایت تخریب خاک بوده است. از این رو بازبینی این تغییرات از طریق تصاویر ماهواره‌ای و پیش‌بینی و ارزیابی پتانسیل آن‌ها از طریق مدل‌سازی می‌تواند به مدیران و برنامه‌ریزان برای تصمیمات آگاهانه‌تر کمک کند. هدف از این مطالعه، بررسی روند تغییرات کاربری اراضی در مقطع زمانی 1992 تا 2015 با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، محاسبه میزان تغییر کاربری‌ها با یکدیگر و پیش‌بینی تغییرات احتمالی کاربری اراضی در سال‌های 2020، 2025، 2030 و 2035 با استفاده از مدل سلول خودکار-مارکوف در دشت جوپار واقع در استان کرمان می‌باشد. مواد و روش‌ها: در اﯾﻦ تحقیق، جهت تهیه نقشه‌های کاربری اراضی از سه دوره ﺗﺼﺎوﯾﺮ ماهواره‌ای لندست شامل لندست 5 سنجنده (1992)TM ، لندست 7 سنجنده ETM+ (2000) و لندست 8 سنجنده(2015) OLI استفاده گردید. به منظور تهیه نقشه‌های کاربری اراضی از طریق تصاویر ماهواره‌ای، ابتدا بر روی تصاویر مذکور پیش پردازش‌های اولیه نظیر تصحیح هندسی و اتمسفری اعمال گردید. در ادامه با تهیه نمونه‌های آموزشی، تصاویر ماهواره‌ای در نرم افزار ایدریسی و با استفاده از الگوریتم حداکثر احتمال طبقه‌بندی و دقت آن‌ها ارزیابی گردید. نقشه‌های کاربری اراضی تهیه شده دوره‌های مختلف به منظور تولید ماتریس احتمال انتقال به مدل مارکوف داده شد و در نهایت ماتریس احتمال انتقال که احتمال انتقال کاربری‌ها به کاربری دیگر را نشان می‌دهد تولید شد. سپس آﻧﺎﻟﯿﺰ زﻧﺠﯿﺮه سلول خودکار-مارﮐﻮف، ﺑﺮاﺳﺎس ﻧﻘﺸﻪﻫﺎی ﮐﺎرﺑﺮی اراﺿﯽ دوره پایه و ﻣﺎﺗﺮﯾﺲ احتمال انتقال در مدل مارکوف ﺑﺎ ﺗﺎًﮐﯿﺪ ﺑﺮ ﭘﯿﺶﺑﯿﻨﯽ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﮐﺎرﺑﺮی اراﺿﯽ در سال‌های 2020، 2025، 2030 و 2035 با تعداد تکرار و گام متفاوت در روش سلول خودکار-مارکوف انجام شد. ﺑﺮ اﺳﺎس ﻧﺘﺎﯾﺞ اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ، ﺗﻐﯿﯿﺮات ﮐﺎرﺑﺮیﻫﺎ و ﺳﻄﺢ ﮐﺎرﺑﺮی‌ﻫﺎی ﻣﻨﻄﻘﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ گردید. پس از ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ و ﺑﺮرﺳﯽ مشاهدات، تغییرات کاربری احتمالی برای سناریوهای تعیین شده پیش‌بینی گردید. یافته‌ها و نتیجه‌گیری: ﺑﺮ اﺳﺎس ﻧﺘﺎﯾﺞ اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ، ﺗﻐﯿﯿﺮات ﮐﺎرﺑﺮیﻫﺎ و ﺳﻄﺢ ﮐﺎرﺑﺮی‌ﻫﺎی ﻣﻨﻄﻘﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ و ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ و ﺑﺮرﺳﯽ شدند. نتایج آشکارسازی تغییرات دوره اول (2000-1992) بیشترین افزایش مساحت در کاربری‌های مرتع و چراگاه و باغ و زراعت آبی و بیشترین کاهش مساحت در کاربری بستر رودخانه و دوره دوم (2015-2000) بیشترین افزایش مساحت در کاربری‌های باغ و زراعت آبی و بستر رودخانه و بیشترین کاهش مساحت در کاربری مرتع و چراگاه را نشان داد. نتایج بدستآمده از پیش‌بینی تغییرات کاربری آینده منطقه مورد مطالعه به روش سلول خودکار-مارکوف حاکی از کاهش کاربری باغ و زراعت آبی و افزایش کاربری‌های مرتع و چراگاه و بستر رودخانه نسبت به سال 2015 بود. همچنین نتایج مقایسه پیش‌بینی سال‌های 2020، 2025، 2030 و 2035 با یکدیگر کاهش کاربری‌های بستر رودخانه و مرتع و چراگاه را نشان داد که کمبود بارندگی و افزایش دما که از شواهد تغییر اقلیم می‌باشند، دلیلی بر این موضوع و در نهایت تخریب پوشش گیاهی و تخریب بیشتر خاک باشد. همچنین با توجه به کمبود بارندگی و خشکسالی‌های اخیر و پژوهش‌های صورت گرفته می‌توان نتیجه گرفت که روش سلول خودکار-مارکوف مطابقت بیشتری با منطقه دارا می‌باشد.