پایش تغییرات فضایی گستره‌ برفی البرز مرکزی با استفاده از تابع طبقه‌بندی ماشین بردار پشتیبان و تصاویر ماهواره‌ای سری لندست

مقدمه: برف های رشته کوه البرز در تامین آب های زیرزمینی و سطحی سکونتگاه های اطراف آن و جلگه ی پرجمعیت خزر نقش مهمی دارد. گرمایش جهانی موجب تغییراتی در فراسنج های جوی- اقلیمی کشور ایران شده است. این تغییرات موجب تغییراتی در متغیر وابسته که پوشش برفی نقاط مرتفع کوهستان البرز می باشد، خواهد شد. پیامدهای آن می تواند تسریع در ذوب برف ها، افزایش روند سیلابی شدن رودخانه ها و تخریب زیستگاه ها و سکونتگاه های پایین دست گردد. بنابراین پایش گستره برفی البرز می تواند در تدوین راهبردهای مدیریتی آب و توسعه پایدار مورد استفاده قرار بگیرد.مواد و روش ها: در پژوهش حاضر، کوهستان البرز مرکزی به عنوان محدوده موردمطالعه انتخاب گردید. در این مطالعه، به منظور پایش تغییرات پهنه های برفی البرز مرکزی در سال های 1985 تا 2020 در مقیاس زمانی فصلی، ابتدا تصاویر ماهواره ای لندست، سنجنده های tm، etm و oli برای فصل های مربوطه در سال های 1985، 1995، 2005، 2015 و 2020 از سایت سازمان زمین شناسی آمریکا تهیه گردید. به منظور استخراج پهنه های برفی از روی تصاویر لندست، از روش طبقه بندی تصاویر با الگوریتم ماشین بردار پشتیبان (svm) استفاده گردید.بحث و نتایج: مساحت پهنه های برفی در زمستان بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است و کمترین آن نیز مربوط به تابستان است. در فصل زمستان، بیشترین مساحت پهنه های برفی در سال 1985 با 1.68 میلیون هکتار و کمترین آن در سال 2015 با 0.73 میلیون هکتار بود. در بهار بیشترین گستره برفی با 0.23 میلیون هکتار در سال 1995 و کمترین آن با 0.06 میلیون هکتار در سال 2015 بود. در تابستان میانگین آن 0.004 میلیون هکتار (4 هزار هکتار) بوده و بیشترین پهنه با 0.01 میلیون هکتار (10 هزار هکتار) در سال 1985 و کمترین آن با 0.001 میلیون هکتار (یک هزار هکتار) در سال 2020 مشاهده گردید. در پاییز میانگین پهنه های برفی طی 35 سال حدود 0.47 میلیون هکتار (470 هزار هکتار) بوده که بیشترین آن با مساحت 0.84 میلیون هکتار (840 هزار هکتار) در سال 1985 و کمترین آن با 0.15 میلیون هکتار (150 هزار هکتار) در سال 2020 بوده است. به طور کلی، بررسی روند سالانه پهنه های برفی بیان گر این است که از سال 1985 تا 2020 از مساحت آن کاسته شده و روند خطی آن نزولی می باشد.نتیجه گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که دقت بیش از 0.91 درصدی الگوریتم ماشین بردار پشتیبان در طبقه بندی تصاویر لندست، می توان از این روش برای استخراج پهنه های برفی استفاده نمود؛ به گونه ای که برف های سایه و ابر را نیز از برف جدا نموده و در دره ها نیز تجمع برف را شناسایی نمود. همچنین استفاده از تصاویر با قدرت تفکیک مکانی 30 متر و اعمال الگوریتم های طبقه بندی برای استخراج برف بهتر از اعمال شاخص ndsi و همچنین تصاویر modis می باشد. از طرف دیگر روند پوشش برفی البرز مرکزی به گونه ای بوده که طی 25 سال از حدود 0.7 میلیون هکتار از مساحت برف ها کاسته شده است و حجم بالایی از ذخیره آب شیرین در البرز از بین رفته است.

monitoring the spatial changes of the snow cover of central alborz using the svm algorithm and landsat images

introduction: the snows of the alborz mountain range play an important role in providing underground and surface water for the settlements around it and the densely populated caspian plain. global warming has caused changes in the atmospheric-climatic parameters of iran. these changes will cause changes in the dependent variable, which is the snow cover of the high points of the alborz mountains. its consequences can be accelerating the melting of snow, increasing the process of flooding of rivers and the destruction of habitats and settlements downstream. therefore, the monitoring of alborz snow area can be used in formulating water management strategies and sustainable development.materials and methods: in this study, the temporal-spatial variations of the central alborz snow cover on a seasonal scale for the years 1985 to 2020 were monitored using landsat tm, etm+ and oli for 1985, 1995, 2005, 2015 and 2020. svm algorithm was used to extract the snow cover.results and discussion: the average snow covers for winter, autumn, spring and summer were 1.19, 0.47, 0.14 and 0.004 million hectares, respectively. snow covers have been declining from 1985 to 2020, reaching 1.98 million hectares in 2020 from 1.68 in 1985 to 1.68 in winter. in the autumn, it increased from 0.84 in 1985 to 0.15 million hectares in 2020. in the winter of 1985, snow started at an altitude of 1,500 meters, but by 2020 it reached 2,500 meters. in the summer, snow was more than 3,900 meters high in 1985, but peaks more than 4,200 meters in 2015 and 2020. the area of snow cover in central alborz has a decreasing trend, which has the highest rate in winter.conclusion: the results of this study showed that the accuracy of the support vector machine algorithm is more than 0.91% in the classification of landsat images, this method can be used to extract snow patches; in such a way that it separated the shadow snow and cloud from the snow and identified the accumulation of snow in the valleys. also using images with spatial resolution of 30 meters and applying classification algorithms for snow extraction is better than using ndsi index and modis images. on the other hand, the process of snow cover in central alborz has been such that during 25 years, the area of snow has decreased from about 0.7 million hectares and a large amount of fresh water storage in alborz has been lost.