سنجشازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی
,
العدد4,السنة
13
,
زمستان
1401
پیشینه و هدف تالابها زیستگاه پوشش گیاهی و حیاط وحش هستند و به همین دلیل دارای ارزش زیستمحیطی بالایی میباشند. همچنین تالابها در هنگام وقوع حوادث ناگوار طبیعی باعث کاهش فرسایش خاک، بازیابی سفرههای زیرزمینی و ذخیره آب حاصل از بارش می شوند و در فراهم کردن آب جهت کشاور أکثر
پیشینه و هدف تالابها زیستگاه پوشش گیاهی و حیاط وحش هستند و به همین دلیل دارای ارزش زیستمحیطی بالایی میباشند. همچنین تالابها در هنگام وقوع حوادث ناگوار طبیعی باعث کاهش فرسایش خاک، بازیابی سفرههای زیرزمینی و ذخیره آب حاصل از بارش می شوند و در فراهم کردن آب جهت کشاورزی و یا استفاده دام نقش دارند. این مناطق در برابر دخالتها و تغییرات انسانی مانند زهکشی، گسترش شهر و توسعه زیرساختها و بهرهبرداری بیشازحد از منابع آبهای زیرزمینی آسیبپذیر هستند. پیشبینی وضعیت تالاب ها در آینده، نیازمند داشتن درک درست از سیر تحول تالابها و تعیین روند تغییرات آنها است. امروزه فناوری سنجشازدور برای نگاشت تالابها بهطور گسترده ای مورداستفاده قرار میگیرد و توانایی آن در پایش تغییرات تالابها به دلیل وسعت متغیر و پویایی تالاب، ارزش این علم را در این زمینه دوچندان کرده است. سنجشازدور با تأمین تصاویر در زمانهای مختلف و از طریق مدلسازی فضایی پویا میتواند ابزاری مؤثر برای شبیهسازی و پیشبینی فرایندهای تخریب تالاب باشد. در این مطالعه به دلیل اهمیت بالای زیستمحیطی و گردشگری تالاب بختگان و اثرات خشک شدن تالاب بر شرایط زیستی و سلامت افراد بومی و همچنین گردشگری منطقه به پایش تغییرات این تالاب پرداختهشده است و پیشبینی پارامترهای بارش، سطح آبهای زیرزمینی و دما انجامگرفته است. برای این امر پلتفرم گوگل ارث انجین برای اخذ و پردازش تصاویر مورداستفاده قرار گرفت. پلتفرم گوگل ارث انجین پلتفرمی است که در کمترین زمان و با سرعتبالا میتوان اقدام به اخذ و پردازش تصاویر کرد. بر این اساس با استفاده از پلتفرم گوگل ارث انجین تغییرات پهنه آبی دریاچه به همراه تغییرات دما، سطح آبهای زیرزمینی و بارش استخراج و مورد پایش قرارگرفته شد. همچنین مقایسهای بین این پارامترها صورت گرفت تا مشخص شود چه تغییراتی طی دو دهه در این دریاچه اتفاق افتاده است. برای پیشبینی پارامترها با استفاده از مدل Prophet اقدام به پیشبینی و تحلیل روند تغییرات شد. مهمترین مزیت مدل Prophet توانایی در تبدیل دادههای گسسته به دادههای پیوسته است تا پیشبینی به بهترین شکل انجام پذیرد. این روش در شناسایی روند فصلی بودن دادهها بهصورت خودکار عمل میکند و در صورت وجود روند تغییرات فصلی آنها را نمایش میدهد.مواد و روش ها برای انجام پایش تالاب اقدام به اخذ تصاویر از پلتفرم گوگل ارث انجین شد. از تصاویر لندست 7 و 8 برای استخراج پهنه آبی، برای استخراج تغییرات سطح آبهای زیرزمینی از دادههای گریس، برای استخراج پوشش گیاهی و دمای سطح تالاب از پروداکت مادیس و برای استخراج مقادیر بارش از پروداکت تصاویر TRMM استفاده شد. برای استخراج پهنه آبی تالاب از شاخص استخراج خودکار آب (Automated water extraction index) استفاده شد. برای استخراج سطح آبهای زیرزمینی از سنجنده گریس استفاده شد. برای به دست آوردن سری زمانی دمای سطح زمین برای منطقه موردمطالعه از پروداکت سنجنده مادیس استفاده شد. برای استخراج سری زمانی بارش، از دادههای تجمعی ماهانه ماهواره TRMM (3B43V7) باقدرت تفکیک مکانی 25/0 درجه جغرافیایی با استفاده از گوگل ارث انجین استخراج و روند تغییرات مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفت. آزمون Mann-Kendall یکی از پرکاربردترین آزمونهای غیر پارامتری برای تشخیص روند دادههای آب و هواشناسی و زیستمحیطی است که برای تشخیص خط روند یکنواخت به کار میرود، این آزمون ازآنجاکه روشی غیر پارامتری است نیازی نیست از دادههایی با توزیع نرمال پیروی کند. مدل پیشبینی Prophet، کتابخانۀ پیشبینی کنندۀ Prophet که توسط فیسبوک توسعهیافته است در زبانهای برنامهنویسی R و Python در دسترس است. این کتابخانه از روشهای (Additive model) پشتیبانی میکند و مقادیر گسسته را میتواند بهخوبی و بهصورت مقادیر پیوسته پیشبینی کند. نام این قابلیت تعطیلات است. از دیگر قابلیتهای این کتابخانه شناسایی خودکار روندهای روزانه هفتگی، فصلی و سالانه است. میانگین خطای مطلق یا بهاختصار (MAE) بهصورت پیشفرض در کتابخانهی Prophet وجود دارد. این خطا معیار طبیعیتری از خطای متوسط را نشان میدهد و برخلاف خطای RMSE بدون ابهام است.نتایج و بحث در این مطالعه روند تغییرات سطح آب تالاب بختگان بین سالهای 2000 تا 2020 با استفاده از پلتفرم گوگل ارث انجین پایش شد. همچنین با استفاده از روش پیشبینی Prophet که توسط فیسبوک توسعه و منتشرشده است، اقدام بهپیش بینی پارامترهای موثر گردید. بررسی روند تغییرات نشان داد که سطح آب تالاب در طی دو دهه کاهش چشمگیری داشته است. در همین راستا، روند سطح آبهای زیرزمینی، دما و بارش منطقه موردبررسی قرار گرفت. با بررسی این عوامل مشخص شد هم زمان با کاهش 58.3% سطح آب تالاب، کاهش 260% نیز در سطح آب های زیرزمینی منطقه رخ داده است. با این حال تغییرات مقدار بارش منطقه در مقایسه با پارامترهای دیگر کمتر بوده است و حدود 29% کاهش داشته است. این روند کاهش با استفاده از آزمون آماری من-کندال نیز اثبات شد. برای پیشبینی پارامترها نیز، مدل Prophet با استفاده از دادهای گسسته توانسته است برای 1500 روز پیشبینی را بهصورت دادهی پیوسته انجام دهد. خروجی مدل نشان داد که برای پارامترهای بارش و سطح آبهای زیرزمینی یکروند نزولی در طی 1500 روز آینده قابل پیش بینی است که این روند کاهشی برای مقادیر بارش با شدت کم اما برای سطح آبهای زیرزمینی با شدت زیاد هست. پیشبینی دما نشان داد که دما دارای الگوی فصلی است و نوسان زیادی در طول یک سال دارد، اما روند سالیانهی آن نشان از ثبات در سالهای پیش رو دارد. نتایج مدل برای سطح آب تالاب نیز نشان از یکروند صعودی نسبتاً کم دارد که دارای احتمال تغییر ±12.5 کیلومترمربعی است. همچین خطای پارامترها در سطح معنیداری 95٪ دارای مقادیر قابل قبول هستند که نشان از صحت پیشبینی دارد. از شاخص خودکار آب بهمنظور استخراج سری زمانی پهنه آبی تالاب موردنظر استفاده شد. با استفاده از میانگین سری زمانی استخراجشده بیشترین و کمترین مساحت پهنه آبی تالاب به ترتیب به سال 2006 با 629.23 کیلومترمربع و سال 2014 با 156.82 کیلومترمربع تعلق دارد. سری زمانی تغییرات این تالاب نشان میدهد که وضعیت آب تالاب طی دو دهه سیر نزولی را طی کرده است. براساس این مطالعه می توان نتیجه گرفت که روند تغییرات سطح آب تالاب روبه کاهش بوده است. تغییرات دریاچه براساس روند تغییرات سطح آب های زیرزمینی که به صورت نزولی می باشد گویای کاهش آب منطقه است. بدلیل اینکه روند تغییرات بارش دارای یک ثباتی بوده، مدیریت نامناسب می تواند دلیلی بر کاهش سطح آب دریاچه و استفاده بی رویه از آب های زیرزمینی باعث کاهش سطح آب های زیرزمینی باشد. بدلیل همین کاهش سطح آب دریاچه، دما هم تا 3 درجه سانتی گراد کاهش داشته استنتیجه گیری بر اساس این مطالعه میتوان نتیجه گرفت که سطح آبهای زیرزمینی و بارش در آینده روندی نزولی خواهند داشت که باعث میشود سطح آب تالاب - که خود دارای احتمال نوسان در آینده است - کاهش یابد و روند بهصورت نزولی ادامه یابد. با روند پیش رو، تنها راه، برنامهریزیهای مناسب در جهت حفظ تالاب است. در صورت ادامه این روند، شاهد نابودی تالاب خواهیم بود. پیشنهاد میشود با توجه به روند ماهانهی سطح تالاب در فصل تابستان بهرهبرداری بیشازحد از منابع آبهای زیرزمینی صورت نگیرد. جهت بررسیهای بیشتر میتوان از پلتفرم گوگل ارث انجین بدون نیاز به اخذ تصاویر و صرف زمان و هزینه زیاد، اقدام به فراخوانی سری زمانی تصاویر کرده و پردازشهایی در این پلتفرم انجام داد. در بحث پیشبینی نیز در مطالعات آتی میتوان از مدل Prophet به دلیل استفاده از دادههای گسسته و درعینحال ارائه دقت مطلوب، استفاده کرد.
تفاصيل المقالة
سند
Sanad is a platform for managing Azad University publications