شناسایی مناطق کارست و میزان گسترش آن با استفاده از سنجش‌از‌دور و سیستم‌اطلاعات‌جغرافیایی در حوضۀ آبریز ظالم رود ساری در مازندران، ایران

پیشینه و هدف سیمای مرکبی از همه ناهمواری ها، اشکال، فضای خالی و پدیده هایی که در اثر خورندگی آب در سطح و در زیر سطح زمین در سازندهای زمین شناسی قابل حل مختلف ایجاد می شوند را کارست گفته که تقریباً 15 درصد از سنگ های رخنمون یافته جهان را در برگرفته اند. علی رغم اهمیت مناطق کارستی در ادوار گذشته، امروزه، مطالعه، شناسایی، تحلیل مکانی و مدیریت این مناطق، موردتوجه جدی زمین شناسان، هیدرولوژیست ها، هیدروژئولوژیست ها، اکوتوریست ها، ژئوتوریست ها و زیست محیطی در مقیاس های گوناگون است. از طرفی با توجه به برخی از شرایط ویژه مانند بحران آب و یافتن نقاط دارای ذخایر آبی پایدار و یا مناطق مناسب جهت احداث سدها و سایر سازه های با ریسک کم و ضریب اطمینان بالا، شناسایی مناطق کارستی از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین پدیده کارست در ابعاد گوناگون، از دیدگاه زمین شناسی و ژئومورفولوژی نیز دارای جایگاه ویژه ای است، زیرا علل و چگونگی فرآیندها و اشکال انحلالی و گسترش آن ها بر سنگ ها و کانی ها دارای اهمیت بسیار بالایی است. شرق مازندران به ویژه در محدوده موردمطالعه، ازلحاظ زمین شناسی یکی از مناطق دارای پتانسیل فرآیند کارستی بوده و با توجه به شرایط محیطی به خصوص وضعیت پوشش گیاهی و راه های دسترسی، کمتر موردمطالعه قرارگرفته است. بر این اساس، این مطالعه، به منظور شناسایی مناطق کارستی و میزان گسترش آن ها با استفاده از روش سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوضۀ ظالم رود ساری در استان مازندران در شمال ایران متمرکز است.مواد و روش ها به منظور شناسایی مناطق کارستی و ویژگی های فیزیکوشیمیایی آبخوان های موجود، ابتدا لازم بود مناطق کارستی شناسایی و سپس وضعیت فیزیکوشیمیایی آن ارزیابی می گردید. در گام نخست، با استفاده از داده های ماهواره ای لندست landsat، استر aster و srtm، نقشه های زمین شناسی، اطلاعات آب وهوایی و بازدیدهای میدانی، عوامل موثر بر کارستی شدن که شامل نوع سنگ، خطواره ها نظیر گسل ها و شکستگی ها، پوشش گیاهی، آب وهوا، وضعیت آبراهه ها و شیب توپوگرافی هستند، استخراج شده اند. قابل ذکر است که در این گام، برای به دست آوردن نتیجه بهتر، از منطق فازی و تحلیل سلسله مراتبی (ahp) بهره گرفته شده است. در گام دوم، به منظور بررسی وضعیت فیزیکوشیمیایی آبخوان، پارامترهای شیمیایی برخی از چشمه ها، مورد تجزیه وتحلیل قرارگرفته و پارامترهای انحلالی، ضرایب اشباعی، منشا مواد شیمیایی محلول در آب و سیستم کلی جریان در آبخوان های موجود مشخص شده است. در این مطالعه، تعیین ترکیب و پراکندگی سنگی، بر اساس بازدیدهای میدانی و به کمک نقشه های زمین شناسی یک صد هزارم بهشهر و ساری که زمین مرجع شده اند، انجام شده است. برای استخراج خطواره های ناشی از شکستگی ها، از سه روش دستی، خودکار و نیمه اتوماتیک استفاده شده است. در روش دستی، با اعمال فیلترهای high pass، pca و ترکیب رنگی داده های ماهواره ای لندست-8، خطواره ها بارزسازی و استخراج شده اند. در روش اتوماتیک، از الگوریتم segment tracing algorithm (sta) در نرم افزار pci، کمک گرفته شده است. در الگوریتم sta، پیکسل های خطی بر اساس اختلاف درجه خاکستری شناسایی و سپس بر اساس پارامترهای radi، gthr، lthr، fthr، athr و dthr به بردار تبدیل گردیده اند. جهت تشخیص و استخراج وضعیت پوشش گیاهی، از شاخص normalized difference vegetation index (ndvi) بر روی داده های سنجنده oli از ماهواره لندست-8، کمک گرفته شده است. آبراهه ها، با کمک اکستنشن archydro در gis شناسایی گردیدند. برای تولید dem موردنیاز، از تکنیک های فتوگرامتری بر روی تصاویر زوج استریو سنجنده aster در نرم افزار idrisi و بر اساس متغیرهای پارامتری توجیه های داخلی و خارجی (external and internal orientation) سنجنده و نقاط کنترلی زمینی (ground control points, gcps) انجام شده است. شیب توپوگرافی منطقه به کمک dem و بر اساس درجه در محیط نرم افزاری gis محاسبه و نقشه آن تهیه شده است. بر اساس داده های آب هوایی اداره کل هواشناسی استان مازندران، وضعیت آب وهوایی به صورت منحنی های هم دما، هم بارش و هم تبخیر مشخص و نوع آب وهوا نیز، از روش de marton تعیین شده است.نتایج و بحث حاصل فعالیت های فوق، تولید نقشه های سنگ شناسی، تراکم و فاصله از خطواره های حاصل از شکستگی، تراکم و فاصله از آبراهه ها، شیب توپوگرافی، هم بارش و پوشش گیاهی بوده است. با توجه به معیارهای متفاوت بکار رفته در نقشه های تولیدشده و وجود نیاز به معیاری واحد و قابل مقایسه و متناسب برای تلفیق لایه های اطلاعاتی، از منطق فازی کمک گرفته شده است.

identification of karst areas using remote sensing and gis method and its expansion in zalem-rud sub-basin of sari in mazandaran, iran

background and objective karst is a composite image of all the roughness, shapes, pores, and phenomena caused by water corrosion, above and below the surface, in various soluble geological formations, which cover about 15% of the world's exposed rocks. despite the importance of karst areas in the past, today, the study, identification, spatial analysis and management of these areas are of very interest to geologists, hydrologists, hydrogeologists, eco-tourists, geotourists and environmentalists at various scales. karst phenomenon also has a special place in various dimensions from the point of view of geology and geomorphology, because the causes and methods of dissolution processes and forms and their extension in rocks and minerals are of great importance to east mazandaran, especially in the study area, is geologically one of the areas with karst process potential and has been less studied due to environmental conditions, especially vegetation and access roads. this study is focused on identifying karst areas and their extent using rs and gis method in the zalem-rud sari basin in mazandaran province in northern iran. in order to identify karst areas and physicochemical characteristics of existing aquifers, it was first necessary to identify karst areas and then assess their physicochemical status. in the first step, using landsat, aster and srtm satellite data, geological maps, weather information and field visits, factors affecting karstification such as rock types, fracture lineaments, vegetation, climate, condition of the drainages and the slope of the topography are extracted. it should be noted that in this step, to obtain a better result, fuzzy logic and hierarchical analysis process have been used. in the second step, in order to investigate the physicochemical condition of the aquifer, the chemical parameters of some springs are analyzed and the dissolution parameters, saturation indices, the origin of water-soluble components and the general flow system in the existing aquifers are determined.materials and methods in this study, the composition and distribution of rock, based on field visits and georeferenced geological maps of one hundred thousandths of behshahr and sari, have been done. three methods of manual, automatic and semi-automatic have been used to extract the lineaments due to fractures. in the manual method, the lineaments are highlighted and extracted by applying high pass filters, pca and the color combination of landsat 8 satellite data. in the automatic method, the segment tracing algorithm (sta) in pci software is used. in the sta algorithm, linear pixels are identified based on the degree of gray difference and then converted to vectors based on radi, gthr, lthr, fthr, athr and dthr parameters.