بررسی کارائی شاخص‌های سنجش از دور در شناسایی و تفکیک مناطق سوخته شده (مطالعه موردی: جنگل‌های بیوره شهرستان ملکشاهی، استان ایلام)

مقدمه: جنگل بوم نظامی است که در حالت طبیعی و نرمال اجزاء تشکیل دهنده آن با هم در تعادل قرار دارند، هنگامی که تحت تاثیر یک یا چند عامل مخرب طبیعی یا مصنوعی قرار گیرند، بسته به شدت آن عوامل حالت تعادل و خودتنظیمی آن ضعیف گشته یا از بین می رود. امروزه بررسی و ارزیابی تغییرات و آشفتگی‌ها با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای به یکی از زیرشاخه‌های مهم در علوم منابع طبیعی تبدیل شده است و ابزاری برای نظارت و کنترل انواع تغییرات در اکوسیستم‌ های جنگل و مرتع می‌باشد. آتش‌سوزی یکی از این تغییرات و آشفتگی‌ها به‌ویژه در جنگل های زاگرس  است. آتش سوزی به عنوان یکی از عوامل مهم تاثیر گذار بر پوشش های طبیعی محسوب می شود، که می تواند سبب افزایش یا کاهش تنوع گونه ای شود. روش های متعددی برای آشکار سازی تغییرات یک منطقه با استفاده از تصاویر ماهواره ای وجود دارد که هر یک دارای مزایا و محدودیت هایی هستند. یکی از روش های مطالعه تغییرات، استفاده از شاخص های پوشش گیاهی است. شاخص های گیاهی از مهمترین ابزار های سنجش از دور هستند که جهت نظارت و ارزیابی تغییرات پوشش گیاهی بخصوص در دوره های زمانی پس از آتش سوزی و تهیه نقشه های مناطق آتش سوزی شده در جنگل ها کاربرد فراوانی دارند. پژوهش حاضر با توجه به اهمیت جنگل ها و همچنین آتش سوزی های مکرر در جنگل های زاگرس به‌ویژه جنگل های منطقه بیوره شهرستان ملکشاهی انجام شد. در این حالت استفاده از داده های ماهواره ای امکان مطالعه گسترده پوشش گیاهی را فراهم می سازد. لذا هدف پژوهش حاضر تفکیک و شناسایی مناطق سوخته شده به منظور اعمال مدیریت صحیح پس از آتش‌سوزی به منظور کمک به پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر سنجش از دور انجام می گیرد.مواد و روش ها: در این تحقیق، ابتدا تصاویر ماهواره ای مربوط به سال های وقوع آتش سوزی از سایت usgs دانلود گردید و سپس 20 شاخص مهم در تشخیص آتش با استفاده از نرم‌افزار terrset 19 تهیه گردید. برای تهیه نقشه ها و تجزیه و تحلیل آنها و ارائه خروجی‌ها از نرم‌افزار arcgis 10.3 استفاده شد. به علاوه، آزمون t-student test برای مقایسه ارزش طیفی شاخص های مورد استفاده بین مناطق آتش‌سوزی و کنترل استفاده شد. درنهایت، با محاسبه پارامتر آماری m، قدرت و توانایی هر یک از شاخص های طیفی در جداسازی و تفکیک مناطق آتش سوزی شده از مناطق مجاور تعیین شد.نتایج و بحث: نتایج مقایسه میانگین ارزش طیفی شاخص ها در مناطق سوخته شده و کنترل در منطقه مورد مطالعه نشان داد که اختلاف معنی داری (p-value < 0.05) از نظر قدرت تفکیک‌پذیری شاخص های مورد بررسی بین آتش‌سوزی و کنترل وجود دارد. بر اساس نتایج، استفاده از شاخص های آتش vi56 و csi می تواند به عنوان بهترین شاخص برای تفکیک مناطق آتش‌سوزی و کنترل دارای قدمت یک تا سه سال پس از آتش‌سوزی به دلیل کارائی بالا در تفکیک این مناطق مورد استفاده قرار گیرد. همچنین برای شناسایی و تفکیک محدوده های سوخته شده که قدمت بالاتر از 3 تا 5 سال را دارا هستند کاربرد شاخص های vi56 و csi و msavi و قدمت بالاتر از 5 تا 7 سال شاخص های vi56 و csi می توانند نتایج قابل قبولی ارائه دهند.نتیجه گیری: با مقایسه میزان اختلاف شاخص های آتش در سال های قبل و بعد از آتش سوزی می توان نتیجه گرفت که شاخص  csi به دلیل آنکه بیشترین مقدار اختلاف قبل و بعد از وقوع آتش سوزی را نشان می دهد؛ بهتر از سایر شاخص ها تفاوت را بیان کرده و همچنین این شاخص به خاطر مزیت آن در شناسایی مناطق دچار آتش سوزی برای بررسی الگوی رفتار طیفی و پایش اصلاح پوشش سوخته شده جنگل های زاگرس پیشنهاد می گردد. بر اساس نتایج، بدیهی است چنین پژوهشی نقش مهمی در بررسی و ارزیابی میزان حساسیت عرصه های جنگلی و اتخاذ تصمیمات مدیریتی صحیح اطفای حریق ایفا می کند که در صورت عدم چاره‌اندیشی صحیح، این مقدار پوشش سبز موجود نیز از بین خواهد رفت.

investigation of the efficiency of remotely sensed indices in identifying and separating burned areas (case study: bivareh forest, malekshahi county, ilam province)

extended abstractintroduction: a forest is a natural ecosystem in which its components are normally in balance. when forests are affected by one or more natural or artificial destructive factors, depending on the severity of these factors, the state of balance and self-regulation is weakened or disappears. currently, the investigation and evaluation of changes and disturbances using satellite images has become one of the important sub-branches in natural resource sciences. satellite imagery is a tool for monitoring and controlling various changes in forest and pasture ecosystems. fire is among these changes and disturbances, especially prevalent in the forests of zagros. fire is considered one of the important factors affecting natural vegetation cover, which can either increase or decrease species diversity. there are several methods to detect changes in an area using satellite images, each with its advantages and limitations. one commonly used method for studying changes is the use of vegetation indices. vegetation indices are one of the most important tools in remote sensing, widely used to monitor and evaluate changes in vegetation, especially in the periods after a fire, and to map burned areas in forests. the present research was conducted considering the importance of forests and the frequency of fires in the zagros forests, especially in the forests of the bivareh region, malekshahi county. in this context, the use of satellite data allows for the extensive study of vegetation. therefore, the current research aims to identify and separate burnt areas to apply appropriate management practices after the fire, thereby aiding the recovery of vegetation cover using remote sensing images.materials and methods: in this research, first, satellite images from fire-affected years were obtained from the usgs website. subsequently, 20 important indicators related to fire detection were generated using terrset 19 software. arcgis 10.3 software was then used to prepare maps, analyze data, and provide outputs. in addition, the student’s t-test was used to compare the spectral indices’ values in burnt and control areas. finally, by calculating the statistical parameter ‘m’, the strength and ability of each of the spectral indices in separating and distinguishing burned areas from adjacent areas was determined.results and discussion: the results of the mean comparison of spectral indices’ values in burnt and control areas showed a significant difference (p-value < 0.05) in the separability power of the examined indices between burned and control regions. based on the results, using vi56 and csi fire indices is recommended as the best indices for separating burnt and control areas for fires occurring within 1–3 years, due to their high efficiency and strong ability to differentiate burnt and control areas. additionally, to identify and separate burned areas from older fires (3 to 5 years), the use of vi56, csi, and msavi indices is suggested. for fires older than 5 to 7 years, the vi56 and csi indices provide acceptable results.conclusion: by comparing the differences in fire indices before and after fire occurrence, it can be concluded that the csi index indicates the highest difference between pre- and post-fire conditions. this index demonstrates superior performance compared to other indices and is recommended for its effectiveness in identifying areas affected by fire, investigating the spectral behavior pattern, and monitoring vegetation restoration in burned areas of zagros forests. based on the results, it is evident that such research plays an important role in examining and evaluating the sensitivity of forest areas to disturbances and in formulating effective fire management strategies.