کارایی شاخص‌های مانگرو در تهیه نقشه جنگل‌های مانگرو با استفاده از تصاویر لندست 8 در جنوب ایران

پیشینه و هدف جنگل های مانگرو به عنوان یکی از بوم سازگان های مهم گیاهی هستند که در مناطق جزر و مدی سواحل اقیانوسی مستقر شده و از گونه های همیشه سبز تشکیل می شوند. با توجه به گزارش های سازمان خواروبار و کشاورزی ملل متحد، مساحت جنگل های مانگرو در دنیا حدود 14.6 میلیون هکتار است که بیش از 40 درصد از این جنگل ها در آسیا قرار دارند. اندونزی با 2.3 میلیون هکتار بیشترین سطح تحت پوشش با بیشترین تنوع گونه ای از این جنگل ها را دارد. همچنین ایران نیز با دارا بودن حدود 10000 هکتار جنگل مانگرو در بخش های شمالی خلیج فارس و دریای عمان، یکی از کشورهای دارای مانگرو محسوب می شود. اگرچه اهمیت بوم شناختی و اقتصادی اجتماعی جنگل های مانگرو بر پژوهشگران و مدیران پوشیده نیست، کاهش سالانه کمیت و کیفیت این جنگل ها تحت تاثیر عوامل طبیعی (مانند طوفان) و انسانی (بهره برداری بی رویه) همچنان ادامه دارد. بنابراین، توسعه راهکارهای عملی و موثر به منظور حفاظت از زیستگاه های موجود و همچنین بهبود مدیریت، پایش و ارزیابی جنگل های مانگرو ضروری به نظر می رسد. نخستین گام در هر برنامه مدیریتی و حفاظتی در جنگل های مانگرو شامل تهیه نقشه پراکنش مکانی و همچنین پایش تغییرات مکانی آن ها است. بنابراین یافتن روش های کارآمد در مساحی و بررسی تغییرات زمانی و مکانی جنگل های مانگرو به منظور مدیریت و حفاظت موثر از آن ها از اهمیت زیادی برخوردار است. دشواری داده برداری میدانی در این بوم سازگان باعث شده داده های سنجش از دور در نقشه برداری از مانگروها به سرعت توسعه پیدا کنند. اگرچه پژوهش های پیشین نشان دادند به دلیل سبزینگی و محتوای آب متفاوت برگها، شاخص های پوشش گیاهی متداول در طبقه بندی مانگروها از کارایی لازم برخوردار نیستند. لذا پژوهشگران با بررسی رفتار طیفی مانگروها، اقدام به ارائه شاخص هایی کردند که مختص طبقه بندی این جنگل ها روی تصاویر ماهواره ای هستند. ازآنجایی که شاخص های مانگرو اخیراً معرفی شده اند، کارایی آن ها در شرایط یکسان مورد مقایسه قرار نگرفته و صرفاً در مطالعات موردی به صورت تکی و یا در مقایسه با شاخص های پوشش گیاهی بررسی شدند. همچنین شاخص های مانگرو در نقشه برداری جنگل های مانگرو در جنوب ایران مورد ارزیابی قرار نگرفتند. بنابراین مطالعه حاضر با هدف مقایسه کارایی هشت شاخص مانگرو در نقشه برداری از مانگروهای سه رویشگاه خلیج نایبند (استان بوشهر)، سیریک (استان هرمزگان) و خلیج گواتر (استان سیستان و بلوچستان) روی تصاویر لندست 8 انجام شد.مواد و روش ها جنگل های مانگرو در ایران در 21 رویشگاه در 10 شهرستان در سه استان بوشهر، هرمزگان و سیستان و بلوچستان پراکنده شدند. به منظور ارزیابی کلی شاخص های مانگرو، یک منطقه از هر استان برای این مطالعه انتخاب شد. جنگل های مانگرو در خلیج نایبند در دو خور بیدخون و بساتین متمرکز است. مانگروها در سیریک در اطراف تالاب آذینی پراکنده هستند و جنگل های مانگرو در خلیج گواتر، در خورهای باهو و گواتر مستقر هستند. تصاویر ماهواره لندست 8 مربوط به سال 2020 به نحوی دریافت شدند که از هر منطقه دو تصویر یکی در شرایط جزر و یکی هم در شرایط مد بودند. پس از پیش پردازش های لازم، از تصاویر لندست در شرایط جزر برای محاسبه شاخص های mi (mangrove index)، ndmi (normalized difference mangrove index)، cmri (combined mangrove recognition index)، mdi (mangrove discrimination index)، mmri (modular mangrove recognition index)، l8mi (landsat 8 mangrove index) و mvi (mangrove vegetation index) استفاده شد. همچنین دو تصویر لندست جزر و مد در هر منطقه برای محاسبه شاخص smri (submerged mangrove recognition index) به کار رفت. سپس تفکیک سه طبقه خاک، آب و جنگل های مانگرو با الگوریتم ماشین بردار پشتیبان انجام شد. نتایج طبقه بندی علاوه بر معیارهای صحت کلی، کاپا، صحت تولیدکننده و صحت کاربر طبقه مانگرو، با استفاده از سطح زیر منحنی (auc) مشخصه نسبی عملکرد (roc) نیز ارزیابی شدند.نتایج و بحث در مجموع 10 شاخص مانگرو در شرایط یکسان مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند. شاخص های مورد بررسی هشت عدد بودند که دو شاخص mdi و l8mi هر کدام یک بار با استفاده از باند swri1 و یک بار با باند swir2 محاسبه شدند که درنتیجه مجموعاً 10 شاخص برای طبقه بندی جنگل های مانگرو در مناطق مطالعاتی به کار رفتند.

efficiency of mangrove indices in mapping some mangrove forests using landsat 8 imagery in southern iran

background and objective mangrove forests are one of the important plant ecosystems established across the intertidal zones and consist of evergreen species. according to food and agriculture organization (fao) reports, the area of world mangrove forests is almost 14.6 million ha and more than 40% of them are located in asia. indonesia has the largest mangrove forests with 2.3 million ha with the highest richness. moreover, iran with approximately 10,000 ha of mangrove forests in northern parts of the persian gulf and oman sea is one of the countries with mangrove ecosystems. the ecological and socio-economic importance of mangrove forests is evident to researchers and managers, however, an annual quantitative and qualitative decrease in these forests happens due to natural (e.g., storm) and anthropogenic (e.g., overexploitation) factors. therefore, it seems essential to develop a practical approach in order to protect the present sites and improve the management, monitoring, and assessment of mangrove forests. the first step in every management and conservation plan in mangrove forests is mapping their spatial distribution and monitoring the spatial changes. it is important to find efficient methods for mensuration and assessment of temporal and spatial changes of mangrove forests for their efficient management and conservation. field measurement difficulties in these ecosystems result in the rapid development of remote sensing data in mangrove mapping. however, previous studies have shown that common vegetation indices are not efficient in mangrove classification because of the high greenness and moisture content of leaves. assessing the spectral signature of mangrove forests, researchers have designed specific indices for mangrove classification on satellite imagery. since the mangrove indices have been recently developed, their efficiency in similar conditions has not been investigated, while they have been compared to some vegetation indices or individually investigated in case studies. additionally, the mangrove indices have not been applied in mapping mangrove forests of southern iran. therefore, the aim of this study was a comparison of eight mangrove indices in mapping mangrove forests of nayband gulf (bushehr province), sirik (hormozgan province), and govatr gulf (sistan-baluchestan province) on landsat 8 imagery. materials and methods previous studies have shown that mangrove forests in iran are distributed in 21 sites in 10 cities in bushehr, hormozgand, and sistan-baluchestan provinces. in order to assess the mangrove indices, a region was selected in each province.