SUPERVISOR
Reza Jafari,Hossein Bashari
رضا جعفری (استاد راهنما) حسین بشری (استاد راهنما)
STUDENT
Lida Andalibi
لیدا عندلیبی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Analysing the functionality of rangeland landscapes using remote sensing data
Rangelands are highly degraded in many climatic regions of our country, Iran, due to mismanagement and unfavorable environmental condition such as prolonged and frequent droughts, hence structural and functionality of these vital ecosystems are degraded. Functionality of rangeland landscape determines the ability of ecosystem to conserve or lose vital resources such as water, soil and organic matter. Therefore, the functionality of rangeland landscape is highly related to rangeland condition. Monitoring the rangeland condition can assist managers to identify structural and functional changes over time. Filed assessments are costly and time-consuming due to the broad scale of rangelands and also the subjectivity of the analyses. Remote sensing techniques provide a tool that can handle these problems. It is also possible to study the functionality of rangeland over a large area using some remote sensing based techniques. Functionality of rangelands can be determined using filed methods such as “Landscape Function Analysis” or remote sensing techniques such as “Cover Directed Leakiness Index (CDLI) and Leakiness Index (LI)”. This study aimed to evaluate the applicability of remote sensing-based approaches for assessing and monitoring the functionality of Isfahan's arid and semi-arid rangeland, Iran. Three locations were selected in different climatic zone in Isfahan province (two sites in arid zone including Soh and Varzaneh region and one site in semi-arid zone in Booin-Miandasht region) and TM and ETM + images in 1989, 2009 and 1999 were collected and preprocessing techniques were applied. In the next step, PD54 vegetation index of these images were calculated based on ground vegetation cover percentage and then CDLI LI indices were measured accordingly. These indices varies from 0 to 1 where zero is fully functional and one is fully dysfunctional. The calculated Cover Directional Leakiness Index for Soh(derived from 2009 TM image) and Varzaneh (derived from 1999 ETM+ image) was about 0.79 and 0.53 respectively which indicated that Soh has low functionality as its low plant cover percentage cannot capture and conserve resources but the functionality of Haloxylon plantation area in Varzanh was moderate. The other funtionality index, LI, was calculated for all 16 sub-basins of Booin-Miandasht region. Multiple sources of data such as DEM, PD54 index, dominated vegetation life forms were used to calculate LI index in LI v.4 software. The calculated LI for whole area was about 0.08 which indicated that this area has high functionality as its high plant cover percentage can capture and conserve resources. The PD54 vegetation cover percentages of all sub-basin areas were compared by filed data and their correlations were significant (P 05).The correlation between LI values and vegetation cover and bare soil percentage obtained from PD54 index was also significant (P 01). For monitoring purposes, two TM images in year 1989 and 2009 were used to detect changes in land use and functionality (LI) of Booin-Miandasht region. Change detection results revealed that the size of rangeland and agricultural lands were changed over this 20 years period. Rangeland land use was reduced from 46.84 to 42 hectar and agricultural area was increased from 2.65 to 7.39 hectar. According to results, increased cultivated lands and negative trends of rangelands leads to decrease the functionality of the whole area and increase the LI values. The functionality, LI values, of Booin-Miandasht' study area varied significantly (P 01) over this time period. In conclusion, It can be said that rangeland landscape function can be determined using remote sensing structural indices and they are very useful and effective tools and can supplement field-based assessment and monitoring in broad arid and semi-arid rangelands Key Words : Rangeland, Function, Runoff, Remote Sensing, CDLI, LI, PD54, Monitoring.
روند قهقرایی در بسیاری از مراتع مناطق مختلف آب و هوایی کشور ما به دلیل سوء مدیریت و بعضا شرایط نامساعد محیطی باعث تخریب ساختار و عملکرد این اکوسیستم ها شده است. مفهوم عملکرد مرتع، به معنی توانایی یا عدم توانایی چشم اندازها در جذب یا هدررفت منابع حیاتی نظیر آب و مواد غذایی است. بنابراین وضعیت و چگونگی پوشش گیاهی مراتع عامل تاثیرگذاری در نحوه جذب منابع حیاتی می باشد. چگونگی عملکرد مراتع باید با انجام ارزیابی های مستمر مورد پایش قرار گیرد. انجام این ارزیابیها با استفاده از روشهای میدانی بسیار پرهزینه است و افراد مختلف به علت دید کارشناسی متفاوت، برداشت های گوناگون دارند. در صورتی که روشها و تکنیک های غیر سلیقه ای سنجش از دور جهت ارزیابی مراتع در مقیاس های بزرگ بسیار کارآمد تر و عملی تر می باشند. با استفاده از تکنیک های سنجش از دور میتوان تعیین نمود که تا چه اندازهای منابع حیاتی در مراتع حفظ و یا از دسترس خارج میشوند و به عبارتی عملکرد چشم اندازهای مرتعی را بررسی نمود. روش های آنالیز عملکرد مرتع شامل روش های میدانی مانند تجزیه و تحلیل عملکرد چشم انداز(LFA) و روش های سنجش از دور می باشند. از روش های سنجش از دور مبتنی بر پوشش گیاهی میتوان به شاخص نشت جهت دار پوشش گیاهی(CDLI) و شاخص نشت(LI) اشاره نمود. در روش LFA عملکرد مرتع با استفاده از فاکتورهای یازده گانه و در روش های سنجش از دور بکمک میزان درصد پوشش گیاهی تعیین می گردد. با توجه به کارایی شاخص های سنجش از دور و عدم مطالعه آنها در ایران، تحقیق حاضر با هدف امکان سنجی استفاده این تکنیک ها در ارزیابی و پایش عملکرد مراتع در مناطق خشک و نیمه خشک کشور انجام شده است. بدین منظور سایت های مطالعاتی در مراتع استپی سُه و ورزنه و مراتع نیمه استپی کوهستانی بوئین میاندشت انتخاب و تصاویر سنجنده های TM و ETM + سالهای 1989، 2009 و1999 مربوطه اخذ و پیش پردازش های لازم بر روی آنها اعمال گردید. بمنظور استخراج اطلاعات پوشش گیاهی و محاسبه CDLI و LI، شاخص گیاهیPD54 بر روی تصاویر اعمال گردید. مقدار عددی شاخص های عملکرد بین عدد صفر برای مراتع با عملکرد بالا و عدد یک در مراتع با عملکرد ضعیف متغیر است. بر اساس نتایج این مطالعه، ارزش شاخص CDLI (حاصل از تصویر TM 2009) درمنطقه سُه، 79/0 و در منطقه ورزنه(حاصل از تصویر ETM + 1999) 53/0 برآورد شد که این مقدار نشان دهنده خروج منابع از مراتع سُه و نفوذ متوسط منابع در تاغزارهای ورزنه میباشد که با مشاهدات میدانی تطابق دارد. میزان شاخص LI (حاصل از تصویر TM 2009) در هر یک از 16 زیر حوزه مراتع بوئین میاندشت با استفاده از DEM، فرم رویشی و میزان شاخص PD54 و نرم افزار LI v.4 محاسبه شد. مقدار LI برای کل حوزه مطالعاتی 08/0 برآورد شد که نشان دهنده عملکرد مناسب مراتع این منطقه میباشد. مقایسه نتایج پوشش گیاهی به دست آمده از این شاخص ها و پوشش گیاهی محاسبه شده به کمک روش های زمینی با استفاده از نرم افزار نشان داد که همبستگی بین دادههای بدست آمده در سطح 05/0 معنی دار است. همچنین سطح معنی داری بین داده های به دست آمده از شاخص LI و میزان پوشش گیاهی و خاک لخت برآورد شده به کمک شاخص PD54 نیز بررسی گردید. نتایج نشان داد میزان این همبستگی در سطح 01/0 معنی دار است. جهت پایش عملکرد مراتع بوئین میاندشت و همچنین رابطه بین LI و نوع کاربری اراضی مستخرج از روش حداکثر از تصاویر ماهواره لندست TM از 2 دوره زمانی سال های 1989 و 2009 میلادی استفاده گردید. نتایج حاصل از آشکارسازی تغییرات نشان داد که در دوره مطالعه 20 ساله مساحت کلاس های مرتع و اراضی کشاورزی تغییر یافته است به طوری که مساحت کلاس مرتع از 84/46 کیلومترمربع به 42 کیلومترمربع و اراضی کشاورزی از 65/2 کیلومترمربع به 39/7 کیلومترمربع رسیده است. مطابق نتایج، میزان عملکرد در این دو دهه به دلیل افزایش اراضی کشاورزی و تخریب پوشش گیاهی در مراتع منطقه کاهش یافته و در نتیجه میزان LI افزایش یافته است و تفاوت معنی داری بین عملکرد مراتع طی سال های 1989 و 2009 در سطح 01/0 وجود داشت. به طور کلی نتایج نشان داد که تعیین عملکرد چشم اندازهای مرتعی با استفاده از داده های سنجش از دور می تواند به عنوان روشی کارا در کنار روش های میدانی در برنامههای ارزیابی و مدیریت بهتر مراتع مورد استفاده قرار گیرد. کلمات کلیدی : عملکرد مرتع، رواناب، سنجش از دور، CDLI، LI، PD54، پایش عملکرد