ارزیابی و پایش تخریب اراضی در جنوب اصفهان بکمک تکنیک های سنجش از دور و زمین آمار(مطالعه موردی شهرستان سمیرم اصفهان)

STUDENT

DEGREE

YEAR

Land degradation is a global process in which instability and imbalance in the human-environment interaction leads to the reduction of soil fertility. It is currently an environmental issue in most parts of Iran and the world. Efforts to manage land degradation and desertification cannot succeed without the evaluation and monitoring of the type, extent, and cause of degradation, as well as the implementation and verification of proper measures to deal with the developed issues. Since such procedures are time-consuming and require qualitative and quantitative measurement and sensing approaches, researchers throughout the world have performed numerous studies on land degradation and desertification and proposed several regional models. However, these models are generally applicable to particular regions and their administration in other areas entails their re-evaluation and modification based on the conditions of the target area. On the other hand, due to the growing complexity and development of land degradation and desertification dynamics in the present century, increasing attention has been paid to novel assessment and monitoring technologies such as remote sensing and the geographical information system (which are the most important methods in geoinformatics). With its major role in the assessment and monitoring of land degradation and desertification at local, regional, and global scales, remote sensing has created a new approach to the evaluation of the mentioned phenomena. Considering the significance of land degradation, the present study sought to determine the current land degradation status in Semirom (Isfahan Province, Iran) using a combination of the results of modeling and remote sensing techniques. The method proposed by the Mediterranean Desertification and Land Use (MEDALUS) project was adopted to develop a regional model. While previous studies used the same model to evaluate desertification in deserts of Iran, we assessed its performance in a semi-arid area with an annual precipitation of over 380 mm. In the first stage, the conditions of the area were examined and six indicators, i.e. climate, soil, vegetation, groundwater, water erosion, management, and policy, with over 25 indices were selected to determine the extent of degradation. All indices were quantified based on their effects on the degradation process and scored as 0.1-1 using a fuzzy method at the pixel scale. According to the findings, low, moderate, and high land degradation was observed in 2%, 84%, and 14% of the study area, respectively. The major indicators causing land degradation in Semirom were management, policy, climate, vegetation, and water erosion. The most important indices contributing to the same phenomenon were evapotrairation, aridity, pastures, and drought tolerance. 4170 km 2 ) and 2007 (compared to 2006; mean area = 513 km 2 ), respectively. Comparisons between the results obtained from the NDVI application and the MEDALUS model's output (the existing degradation status) indicated that the studied remote-sensing index (NDVI) could accurately determine about 77% of changes in land degradation in the study area. Key Words: Land degradation, MEDALUS, Fuzzy method, NDVI, MODIS, Semirom

تخریب سرزمین یک فرایند جهانی است که در نهایت منجر به کاهش حاصلخیزی خاک می شود و اگر مفهوم آن را نوعی ناپایداری و عدم تعادل در رابطه بین انسان و محیط قلمداد کنیم، باید پذیرفت که بخش اعظمی از جهان و کشور ایران با این مشکل زیست محیطی روبرو است. مقابله با پدیده تخریب سرزمین و بیابان زایی نیازمند ارزیابی وپایش نوع وشدت تخریب اراضی، تعیین دلایل تخریب صورت گرفته و اتخاذ اقدامات لازم برای مواجهه با مشکل پیش آمده و نیز بررسی صحت انجام پروژه های مزبوراست. اقدامات فوق پیچیده بوده و نیازمند بکارگیری روش های مبتنی بر سنجش و اندازه گیری های کمی وکیفی می باشد. از این جهت در رابطه با ارزیابی تخریب سرزمین و بیابان زایی تحقیقات مختلفی در داخل و خارج کشور صورت گرفته که منجر به ارائه مدل های منطقه ای فراوانی شده است که خاص همان مناطق می باشند و برای استفاده از این مدل ها در مناطق دیگر باید شاخص ها و معیارهای آنها مورد بررسی و ارزیابی مجدد قرار گیرند و با توجه به شرایط منطقه مطالعاتی تعدیل و اصلاح شوند. همچنین پیچیدگی و توسعه روزافزون پدیده های پویایی تخریب سرزمین و بیابان زایی در قرن حاضر، فکر استفاده از فناوری های جدید را برای ارزیابی و پایش آنها معطوف نموده است. از مهمترین این فناوری ها که مبتنی بر فناوری های اطلاعات مکانی)ژئوانفورماتیک( هستند می توان به سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی اشاره نمود. از این میان، فناوری سنجش از دور نقش بسیار ارزنده ای در ارزیابی و پایش تخریب سرزمین و بیابان زایی در مقیاس های محلی، منطقه ای و جهانی دارد و سبب ایجاد رویکرد جدیدی در مطالعات مربوط به ارزیابی و پایش بیابان زایی گردیده است. با توجه به اهمیت مساله تخریب، در این مطالعه سعی شد ارزیابی وضعیت تخریب اراضی شهرستان سمیرم استان اصفهان با استفاده از روش های مدل سازی و سنجش از دور صورت گیرد و در نهایت نتایج حاصل از هر دو روش با یکدیگر تلفیق شوند. بر این اساس به ارائة مدلی منطقه ای بر پایة روش مدالوس اقدام شد. البته تاکنون ارزیابی مدل نقشه بندی بیابان زایی مدالوس در مناطق بیابانی ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است. اما در مطالعه حاضر کارایی مدل مذکور در منطقه نیمه خشک سمیرم استان اصفهان با بارندگی بیش از 380 میلی متر مورد بررسی قرار گرفت. درگام اول، بر اساس وضعیت منطقه، شش معیار اقلیم، خاک، پوشش گیاهی، آب زیرزمینی، فرسایش آبی و مدیریت و سیاست با بیش از بیست و پنج شاخص، برای ارزیابی میزان تخریب، مدنظر قرار گرفت. شاخص ها بر اساس میزان تأثیرشان بر فرایند تخریب، کمّی و به هر کدام از آن ها طبق روش فازی امتیازی بین 1/0 تا 1 داده شد و در مقیاس پیکسل مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که 2 درصد از مساحت منطقه در کلاس تخریب خفیف، 84 درصد در کلاس تخریب متوسط و 14 درصد در کلاس شدید تخریب قرار دارد. از میان معیارها و شاخص های مورد مطالعه، معیارهای مدیریت و سیاست، اقلیم، پوشش گیاهی و فرسایش آبی و شاخص های تبخیروتعرق، شاخص خشکی، کاربری مراتع ، پایداری گیاه در برابر خشکسالی از عوامل اصلی تخریب در منطقه شناخته شدند. در قسمت پایش تغییرات تخریب اراضی در شهرستان سمیرم، از روش شاخص گیاهی و طبقه بندی براساس آن استفاده شده است. برای طبقه بندی پوشش گیاهی و پایش تغییرات آن در شهرستان، شاخص NDVI حاصل شده از سنجنده مودیس در طول سال های 2013 – 2002 مورد بررسی قرار گرفت. برای اینکار ابتدا تصاویر ماهواره ای مورد استفاده تصحیح شدند. سپس شاخص NDVI بر روی هر کدام از تصاویر به صورت جداگانه اعمال شد. کنترل دقت و صحت، با استفاده از نتایج حاصل از شاخص NDVI در سال 2009 که همبستگی معنی داری با درصد پوشش گیاهی مشاهداتی در همان سال در کلیة تیپ های مورد مطالعه در منطقه داشت صورت گرفت( R 0.83 , p 0.01). با توجه به دامنه تعریف شده برای ارزش های منتج از اعمال این شاخص، پوشش گیاهی ضعیف، متوسط، خوب و خیلی خوب بر روی تصاویر آشکارسازی شدند. براساس این کلاس بندی در مجموع، روند تغییرات در اراضی فاقد پوشش، پوشش گیاهی ضعیف و با پوشش گیاهی متوسط یک روند کاهشی بوده است. روند تغییرات اراضی در پوشش های گیاهی خوب و خیلی خوب در سال های مورد مطالعه، افزایشی بوده است.بیشترین سطح تغییرات پوشش گیاهی، با میانگین 4170 کیلومترمربع در سال 2008 نسبت به سال 2007 اتفاق افتاد و کمترین این تغییرات در سال 2007 نسبت به سال 2006 به میزان 513 کیلومترمربع رخ داد. مقایسه نتایج شاخص NDVI و خروجی وضعیت فعلی تخریب توسط مدل مدالوس بیانگر آن بود که شاخص سنجش از دور NDVI قادر است تا حدود 77 درصد تغییرات تخریب اراضی در منطقه را نشان دهد. واژگان کلیدی: تخریب اراضی، مدالوس، روش فازی ، شاخص NDVI ، مودیس، سمیرم