پایش تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر شبیه‌سازی‌شده لندست - مودیس در مقیاس روزانه طی سال‌های کم‌آبی، نرمال و پرآبی در مناطق خشک (مطالعه موردی: شهرستان نیمروز)

پیشینه و هدف تخریب سرزمین و بیابان زایی در مناطق خشک از جمله چالش های مهم زیست محیطی در سراسر کرة زمین بشمار می رود. این فرآیند با توجه به کمبود نزولات جوی و وقوع خشک سالی های متوالی ضمن بهره برداری نامعقول از عرصه های طبیعی و کشاورزی با افزایش تقاضا برای تامین نیاز غذایی بشر، ابعاد مختلف زیست محیطی و اقتصادی-اجتماعی را تحت تاثیر قرار می دهد. به طوری که تداوم چنین شرایطی طی سال های اخیر با تخریب پوشش گیاهی و خاک، فرسایش آبی و بادی، شوری خاک، فشردگی سطح خاک و پایین رفتن سطح سفره های آب زیرزمینی پیامدهای قابل توجهی برای تولید محصولات کشاورزی، تنوع زیستی و در نتیجه تخریب اکوسیستم در این مناطق را به همراه داشته است. از آنجا که الگو و ابعاد تغییرات پوشش گیاهی مهم ترین مشخصه فیزیکی تخریب زمین در مناطق خشک بشمار می رود. لذا پایش تغییرات پوشش گیاهی بستری مناسب برای شناخت عوامل و فرآیندهای موثر در وقوع پدیده بیابان زایی و تخریب زمین در این مناطق را فراهم می آورد. با توجه به قابلیت های داده های سنجش از دور ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﭘﻮﺷﺶ وﺳﻴﻊ و چند زﻣﺎﻧﻪ ﺑﻮدن و از طرفی محدودیت های ناشی از ﺗﻐﻴﻴﺮﭘﺬﻳﺮی ﻣﻜﺎﻧﻲ و زﻣﺎﻧﻲ و همچنین هزینه بر ﺑﻮدن مطالعات ﻣﻴﺪاﻧﻲ، استفاده از تصاویر ماهواره ای راه کاری مناسب برای پایش تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از شاخص های پوشش گیاهی است. با توجه به اینکه استفاده از تصاویر با وضوح مکانی و زمانی بالا پاییش تغییرات پوشش گیاهی را تحت تاثیر قرار می دهد، لذا ترکیب تصاویر مختلف با قدرت تفکیک مکانی (به عنوان مثال landsat) و زمانی (به عنوان مثالmodis ) بالا امکان تهیه داده هایی با تفکیک مکانی و زمانی بالا را فراهم می کند. هدف از مطالعه، پایش تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر شبیه سازی شده لندست در مقیاس روزانه طی دوره های کم آبی، نرمال و پرآبی در شهرستان نیمروز صورت گرفته است.مواد و روش ها منطقه مورد مطالعه در شمال استان سیستان و بلوچستان واقع شده است. بارش کم (50 میلی متر)، درجه حرارت بالا (48 درجه سانتی گراد)، تبخیر زیاد (5000 میلی متر) و وزش بادهای 120 روزه از جمله شرایط خاص آب و هوایی این منطقه است. در این مطالعه در ابتدا به تعیین سال های مرطوب، نرمال و خشک سالی با بررسی وضعیت خشک سالی هیدرولوژیکی در رودخانه هیرمند پرداخته شد. با استفاده از پکیج hydrostats در نرم افزار r با اجرای کدهای مربوطه تغییرات جریان روزانه (daily.cv)، سالانه (ann.cv)، طول دوره های بیشتر و کمتر از آستانه (high. spell and low. spell) و همچنین بیش ترین و کم ترین دوره های زمانی که یک سیل مشخص تا آستانه طول می کشد (high. spell. lengths and low. spell. lengths) برای یک دوره آماری 29 ساله محاسبه شد. در ادامه به بررسی وضعیت پوشش گیاهی طی سال های مورد مطالعه پرداخته شد. بدین منظور در ابتدا اقدام به تهیه سری زمانی داده های سنجش از دور با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا با ادغام تصاویر با تفکیک مکانی (تصاویر landsat) و زمانی (تصاویر modis) بالا با استفاده از مدل estarfmضمن اعتبارسنجی تصاویر شبیه سازی شده با داده های تصاویر ماهواره لندست (تصاویر سنجنده های tm، +etm و oli) گردید. طی عملیات میدانی از گونه های گیاهان مختلف نمونه برداری و موقعیت آن ها توسط gps ثبت شد. با مقایسه داده های میدانی با شاخص پوشش گیاهی اختلاف نرمال (ndvi) و شاخص پوشش گیاهی تنظیم شده خاک (savi)، شاخص پوشش گیاهی با بیشترین همبستگی با داده های برداشتی انتخاب شد. با استفاده از شاخص پوشش گیاهی و برآورد مدل رگرسیونی، نقشه درصد پوشش گیاهی برای سال های مورد بررسی تهیه شد. پس از طبقه بندی نقشه های پوشش گیاهی، با استفاده از روش مقایسه (cross tab) در نرم افزارenvi نقشه تغییرات پوشش گیاهی استخراج شد.نتایج و بحث نتایج تجزیه و تحلیل دوره های کم آبی و پرآبی نشان داد که حجم سیلاب در سال های خشک سالی نسبت به سال های نرمال و مرطوب به ترتیب 31 و 82 کاهش یافته است. با تلفیق تصاویر مودیس و لندست (tm، +etm و oli) با استفاده از مدل estarfm یافته ها نشان می دهد که این مدل در برآورد بازتابندگی سطحی و حفظ جزئیات مکانی دقت قابل قبولی دارد. به طوری که میانگین ضریب تعیین (r2) برآورد شده برای باندهای آبی، سبز، قرمز و نزدیک به مادون قرمز با داده های تصاویر دریافتی از ماهواره لندست به ترتیب 0.91، 0.89، 0.92 و 0.91 است.

monitoring of vegetation changes using daily landsat-modis simulated images at in three years of wet, normal and drought in arid region (case study: nimroze city)

background and objective land degradation and desertification in arid areas are the most important environmental challenges in the world. this process due to the lack of precipitation and the occurrence of drought, while the unreasonable exploitation of natural and agricultural areas with increasing demand to provide human food needs, affects various environmental and socio-economic dimensions. so, the continuation of this condition during recent years with the destruction of vegetation and soil, wind and water erosion, soil salinity, soil compaction, and declining groundwater aquifers have significant consequences for the production of agricultural products and biodiversity in an arid region. since the pattern and dimensions of vegetation changes are the most important factors in detecting land degradation, monitoring the vegetation changes is the best approach to analyzing land degrading and desertification trends in an arid region. therefore, according to the capabilities of remote sensing data due to the wide coverage and multi-timed, the use of satellite imagery to monitor vegetation changes by using vegetation index is one of the best methods that developed in recent years. moreover, concurrent access to high spatial and temporal resolution imageries is one of the important factors that affect the monitoring of vegetation changes. to achieve this goal, it needs to incorporate different satellites with high spatial (e.g., landsat satellite) and temporal (e.g., modis satellite) images. the purpose of this study is the monitoring vegetation changes using daily landsat simulated images at 30 m spatial resolution in three years of wet, normal, and drought in the nimroze area.materials and methods the study area is located in the north of the sistan and baluchistan provinces. low precipitation (50 mm), high temperature (48 oc), high evaporation (5 m), and 120-day winds are among the specific climatic conditions that characterize this region. in this study, at first, the hydrological drought status of the hirmand river was investigated. using the hydrostats package in r software, the amount of threshold of flood by running the related codes (by running codes such: daily.cv, ann.cv, high. spell, and low. spell) during the statistical period of study (29 years) was calculated. to determine wet, normal, and drought years calculated the length of periods that flood is higher (high. spell. lengths) and lower (low. spell. lengths) than the threshold. to increase the accuracy of monitoring vegetation changes, it needs to incorporate different satellites with high spatial (e.g., landsat) and temporal (e.g., modis) images. to achieve this purpose, in this study, the enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model (estarfm) was evaluated with actual satellite data (oli, etm+, tm image). for this purpose at first, pre-processing (geometric, radiometric, and atmospheric correction) was performed on satellite images, and by using the estrfm model, simulated daily landsat images at 30 m spatial resolution for wet, normal, and drought years. in-field operations from different plant communities by gps were sampled. comparing filed data with the normalized difference vegetation index (ndvi) and the soil-adjusted vegetation index (savi), the vegetation index that had the highest correlation with field data was selected. to investigate vegetation changes, using the vegetation index (the vegetation index with high correlation), the map of vegetation for each year was prepared (wet, normal, and drought years). after the classification maps of vegetation, by comparison, approach (cross tab), the map of vegetation changes was extracted.results and discussion the results of analyzing wet and dry periods showed that, flood volume in dry years compare to normal and wet years decreased 31 and 82 percentages, respectively.