ارزیابی نقش سد سازی در توسعه کشاورزی با استفاده از سنجش از دور

)مطالعه موردی سد گاوشان و سلیمان شاه(

2، فرهاد جوان 1، مهدیس رحمتی1محمد ملکی

اطالعات جغرافیایی،دانشگاه خوارزمی تهراندانشجوی کارشناسی ارشد سنجش از دور و سیستم 1

دانشجوی کارشناسی ارشد جغرافیا و برنامه ریزی روستایی، دانشگاه خوارزمی تهران2

Malekimohamad14@gmail.com

Mahdis.rahmati69@gmail.com

Farhad.javan91@yahoo.com

چکیده:

همانند سایر کشورهای خشک و نیمه خشک جهان همواره با مشکل کم آبی روبه رو بوده است، به همین دلیل ایران نیز

ن آبهای سطحی و سدسازی بوده است. استفاده از آب جمع شده در پشت سد در ایران یکی از نخستین کشورها در مهار کرد

، تصاویر ماهواره با استفاده از سنجش از دور در این تحقیقبخش کشاورزی می تواند راهگشای اقتصاد روستایی باشد.

پس از مراحل و گاوشانیعنی در قبل و بعد از ایجاد سدهای سلیمان شاه 0202و 0222سال های در دو دوره در لندست

شد. استفاده PD 312و NDVI ،ARVI ، EVI ،SAVI ،TVI ، II ،VNIR1شاخص پوشش گیاهی 8 از ،پیش پردازش

که نتیجه همه شاخص ها نشان دهنده رشد و با معادلش مقایسه شد، شدهر شاخص به سه دسته فقیر تا غنی تقسیم نتایج

بهتر از بقیه بودند. NDVI و VNIR1شاخص های پوشش گیاهی فوق الذکر، و در تقسیم بندی طبقات .بودپوشش گیاهی

شده توسعه کشاورزی منطقه و به تبع آن ماندگاری و پایداری سکونتگاه ها نتایج مطالعات نشان داد که احداث سد باعث

است.

خص پوشش گیاهی، سنجش از دورسد گاوشان، توسعه کشاورزی، سد سلیمان شاه، شا کلمات کلیدی:

Malekimohamad14@gmail.com نویسنده مسئول

مقدمه و طرح مسأله:

، دارای اهمیت قابل مالحظه ای در تعیین کننده ی استقالل هر سرزمینمسئله تأمین غذایی به عنوان مهم ترین معیار

. دهد ، و دسترسی همه افراد به غذای کافی در همه زمانها را مد نظر قرار میجموعه اهداف اقتصادی کشورها بودهبین م

بخش های اقتصاد ، به عنوان یکی از تواناترین ش کارایی و بهره وری بخش کشاورزیدستیابی به این مهم از طریق افزای

، ایجاد ه بر تضمین نیاز های مصرفی جمعیت(. بخش کشاورزی عالو01: 0281)شکوری ، روستایی می تواند ایفای نقش کند

(.7: 0281اقتصاد خانوارهای روستایی دارد) یاسوری ، اشتغال ، افزایش درآمد و... نقش اساسی در

به علل مختلف در اثر عوامل طبیعی و یا انسانی به مرور ،برخی از پدیده ها و عوارض سطح زمین نظیر پوشش گیاهی

پیش بینی و ،بنابراین نیاز به آشکار سازی .زمان دچار تغییر شده که شرایط و عملکرد اکوسیستم را تحت تاثیر قرار می دهد

آگاهی و دانش در رابطه با مراقبت چنین تغییراتی در یک اکوسیستم از اهمیت به سزایی برخوردار است. به عالوه کسب

پوشش گیاهی و سالمت آن در مدیریت خاکها نقش مهمی دارد. امروزه تولید یک نقشه پوشش گیاهی دقیق یکی از ابزار های

شمار می آید. به منظور بررسی و پایش پوشش گیاهی در مقیاس جهانی و ناحیه ای دسترسی مهم در برنا مه ریزی و توسعه به

به داده های به هنگام میدانی یا صحرایی معموال دشوار و محدود است. زیرا چنین داده هایی به صورت سنتی و قدیمی از

ع و درجه اعتبار با یکدیگر متفاوت می مکان های کوچک و در فواصل زمانی متفاوت جمع آوری می شوند که از لحاظ نو

. سنجش از دور تکنولوزی بسیار مفیدی است که می توان آن را برای به دست آوردن الیه های (Pettorelli et al 2005) باشند

.(Adamchuk et al. 2004)اطالعاتی از خاک و پوشش گیاهی به کار برد

، بشر را بر آن داشته است تا زمین تبع آن نیاز به مواد غذایی و آب رشد فزاینده جمعیت در طی دهه های اخیر و به

زمینها نیاز به آب دارند که این امر بالطبع این. تسلط خود درآوردهای بیشتری را در جهت کشت و زرع و استفاده از آن تحت

رگ یکی از بزرگترین سازه های . سدهای بزودشرودخانه ها با احداث سدها میسر می بیشتر به وسیله کنترل آبهای جاری

سد می تواند تأثیرات مختلفی را در اراضی باالدست و پایین دست آن ایجاد نماید که یکی احداث و آبگیریهستد، دست بشر

(.0220، تغییرات پوشش اراضی به دنبال ایجاد سد می باشد)ون رمپی ، ترین این تأثیراتاز مهم

پی ابراهیم آباد یزد تتغییرات پوشش گیاهی تحت نوسانات بارندگی در نواحی اس ( به مطالعه0232جاللی و همکاران )

( به مقایسه شاخص های پوشش گیاهی برای تغیرات پوشش گیاهی در منطقه نیشابور 0287نژاد و همکاران). ثناییپرداختند

مراتع استپی رودشور مطالعه کردند. ( تغییرات پوشش گیاهی را برحسب بارندگی را در0281پرداختند. اکبرزاده و میر حاجی)

، میزان اثرگذاری سد شاخص های پوشش گیاهی سنجش از دوربنابراین پژوهش حاضر بر آن است که با استفاده از

سازی را بر توسعه کشاورزی و بالطبع آن توسعه پایدار روستایی در محدوده مورد مطالعه مورد بررسی و ارزیابی قرار دهد.

ها:مواد و روش

منطقه مورد مطالعه:

کامیاران)کردستان( و بطور جزئی در امیر آباد بطور عمده در شهرستانهای سنقر)کرمانشاه(، -حوضه تپه اسماعیل

کیلومتر مربع مساحت و 0812اسدآباد)همدان( امتداد یافته است. این حوضه دارای شهرستانهای سنندج و قروه)کردستان( و

حوضه مورد مطالعه داری دو سد گاوشان و سلیمان شاه است. این روستا خالی از سکنه است. 00 روستای دارای سکنه و 078

دقیقه شرقی قرار دارد. 00درجه و 17دقیقه شمالی و 11و 21منطقه در

میلیون متر 10کیلومتری شهر سنقر بر روی رودخانه گاوه رود با حجم مخزن 01در )سلیمانشاه( سد مخزنی شهدا

شرقی قرار دارد. 17 20 13شمالی 21 12 18افتتاح گردید و در مختصات 0281ودر سال احداث شدهمکعب

قرار دارد، فرآیند N, 46° 59′ 40″ E ″48 ′57 °34سد گاوشان در شهرستان کامیاران، استان کردستان و در مختصات

ایان رسید. آب این سد از رودخانه گاوه رود تامین به پ 0221شروع شد و در اوایل سال 0333احداث این سد از اوایل سال

میلیون متر مکعب است. 112می شود و حجم آب سد در حدود

(: منطقه مورد مطالعه1شکل )

روش شناسی:

00 درتاریخ OLI و سنجنده 0222جوالی 20تاریخ در ماهواره لندست +ETM برای این تحقیق از تصاویر سنجنده

دقیقه صبح از منطقه برداشته شد و برای تهیه شاخص های پوشش گیاهی مراحل زیر 02:01در ساعت حدود 0202جوالی

انجام گردید.

تحصیح هندسی:

استفاده شد، و نقاط ثابت مانند قله کوه ها به 12222/0برای تحصیح هندسی از نقشه توپوگرافی منطقه با مقیاس

انتخاب گردید.( 2GCP) کنترل زمینیعنوان نقاط

تحصیح اتمسفری:

-( مقادیر ارزش0( به منظور تحصیح اتمسفری استفاده گردید. با استفاده از رابطه)0331در این تحقیق از روش چاوز)

انتشار)بازتابندگی( ( به قابلیت 0به تابش تبدیل گردید، و سپس مقادیر تابش با استفاده از رابطه )(DN) های طیفی هر باند

برای هر باند تبدیل گردید:

Lλ = ((LMAX-LMIN)/250)+DN+LMIN)

="(πLλ)/ (ESUNλcosθdr)" λP

تشعشع طیفی حداکثر و حداقل در هر = MINL و MAXL،(mµ1-sr2-wm-1)تشعشع طیفی باند موردنظر =Lλ که در آن

λESUN زاویه تابش خورشید، = θ، خورشید–معکوس مربع نسبت فاصله زمین =π=3.14 ،dr ، ارزش عددی هر باند=DN،باند

انعکاس از هدف سطحی در طول موج = λP، و (mµ1-sr2-wm-1)فرودی خورشید در باالی جو برای هر باند میانگین تابش =

خاص

شاخص های پوشش گیاهی:

3NDVI : شاخص بر پایه ارتباط جذب انرژی در محدوده طیفی قرمز توسط کلروفیل و افزایش انعکاس در انرژی این

روشی برای تخمین اولیه محصوالت انواع بیومس استNDVI .مادون قرمز نزدیک برای پوشش گیاهی سالم استوار است

(al. 1996et Lenney). گیاهان زمین و بررسی طول فصل رشد و دوره )دوره رشد گیاهی( سطوح 1 فنولوژیپایش الگوی

( بدست می آید2این شاخص از رابطه ).(Huetet and Liu 1994) خشکسالی را فرآهم می آورد

NDVI= (ρNIR-ρRED)/(ρNIR+ρRED)

می TM 2در باند قرمز باند نعکاسا " 𝜌𝑅𝐸𝐷"وTM 1درباند مادون قرمز نزدیک باند انعکاسρNIR در این رابطه . باشد

5SAVI :این شاخص با معرفی یک فاکتور کالیبراسیون خاک (L )به معادله NDVI ، برای به حداقل رساندن اثرات خاک پس

( محاسبه 1این شاخص از رابطه ).(Huetet et al. 1994) زمینه ناشی از فعل و انفعاالت طیفی خاک و گیاه ایجاد شده است

می شود.

SAVI=((1+L)(ρNIR-ρRED))/((ρNIR+ρRED+L))

L است.1فاکتور کالیبراسیون خاک برابر ./

2 Ground Control Point 3 Normalized difference vegetation index 4 2 Monitoring phonological patterns 5Soil Adjusted Vegetation Index

(3)

(1)

(0)

(1)

6EVI این الگوریتم برای مناطق با بیومس باال و بهبود نظارت بر پوشش گیاهی از طریق بهبود سیگنال پس زمینه

( محاسبه 1از رابطه ) EVI شاخص.(Huetet and Dusticc 1999) استتاج پوشش گیاهی و کاهش اثرات جوی بهبود یافته

می شود:

EVI= G*(ρNIR-ρRED)" /"(L+ρNIR+C1ρRED-C2ρBLUE)

.است G = 2.5 و C1=6 ،C2= 7.5 ،L = 1 ، آبی باند انعکاس ρBLUE که در آن

7ARVI : اینکهبخاطر SAVI به وسیله 0331نسبت به اثر اتمسفری داشت،کافمن و تانری در سال نییپای حساسیت

.(208:0222جنسن)را ارائه نمودند ARVI نرمال کردن رادیانس در باندهای آبی، قرمز و مادون قرمز، شاخص

(Pnir-Pred)/ (Pnir+Prd)=ARVI

nirP وredP به ترتیب بازتابندگی در باندهای مادون قرمز نزدیک و قرمز است .rdP به دست می 7رابطه از

Prb=Pred-γ(Pblue-Pred) آید:

ما تابع وزن است که وابسته به نوع ذرات ریز ملعق در هوا است)وقتی اطالعاتی از نوع ذرات معلق موجود مقدار گا

.ترتیب قابلیت انعکاس باندهای قرمز و آبی هستند به blueP و redP.باشد( 0مقدار گاما برابر نیست بهتر است

8 II : (همکاران ارائه شد، این شاخص )شاخص مادون قرمز نزدیکاین شاخص برای اولین بار توسط هاردیسکی و

: 0222جنسن )حساسیت بیشتری دارد NDVI های مرطوب نسبت بهگیاهان برای زمین در استرس آب و در تغییرات بیومس

201.)

II= (NIR-MidlR)/ (NIR+MidlR)

3TVI : هدف از آن از بین بردن ارزشهای منفی و توسط دیرینگ و همکاران ارائه شد و 0371این شاخص در سال

(.Mróz and Sobieraj) به یک توزیع نرمال است NDVI تبدیل نمودار

TVI= (MidlR-NIR)/ (MidlR+NIR)

10VNIR1 : .این شاخص از رابطه زیربدست می آید

VNIR1=(NIR-Blue) /(NIR+Blue)

.می کند و از رابطه زیر بدست می آید این شاخص از باند قرمز و آبی استفاده: PD312

PD312=(RED-Blue)/(RED+Blue)

6 Enhanced vegetation index 7 Atmospheric Resistance Vegetation Index 8 Inferad index 9 Transformed vegetation index 10 Contrast Reflectance in Visible and Near Inferared

(7)

(1)

(1)

(8)

(3)

(02)

(00)

شاخص های پوشش گیاهی(: 1جدول شماره)

منبع معادله شاخصNormalized Deference Vegetation

Index(NDVI) (TM4-TM3)/(TM4+TM3) Jensen(2000)

Soil Adjust Vegetation Index(SAVI) [NIR-RED)/(NIR+RED+L)]*(1+L) Huetet(1988)

Contrast Reflectance in Visible and

Near Infrared ( VNIR1) (TM4-TM1)/(TM4+TM1) 0280اکبری

Transformed Vegetation Index (TVI)

Mróz & Sobieraj (2004)

PD312 (TM3-TM1)/(TM3+TM1) Arzani et al., (2008) Enhanced Vegetation Index(EVI) G*(NIR-RED)/(NIR+c1*RED-c2*BLUE+L) Jensen(2000)

Infrared Index (TM4-TM5)/(TM4+TM5) Hardisky et al., (1983) Atmospherically Resistant Vegetation

Index(ARVI) Pnir - Prd/ Pnir+Prd Jensen(2000)

نتایج:

متعدد تصاویر ماهواره ای هستند که از اختالف معنی دار بازتابش پوشش شاخص ها یک ترکیب ریاضی از باندهای

گیاهی در طول موجهای آبی، قرمز، سبز ، مادون قرمز نزدیک ومادون قرمز میانی استفاده می کنند. این شاخص ها به

رزش هر پیکسل در صورت یک عملیات ریاضی ساده مانند جمع، تفریق، نسبت گیری و یا دیگر ترکیبات خطی هستند که ا

باندهای مختلف را به یک شاخص عددی تغییر می دهند.

:شاخص در دو دوره نتایج بصورت زیر بدست آمد 8بعد از اعمال

(: خالصه نتایج اعمال شاخص ها برای دوره مطالعاتی2جدول شماره )

Std Mean MAX MIN 00096000 00108100 00096206 00261900- NDVI 2000

00000009 00206010 00920000 000291018- NDVI 2013 00009019 00080111 00800196 00092260- EVI 2000 00000019 00000000 00800809 000902216- EVI 2013 00001801 00221968- 00800801 00821801- infrared index(II)

2000

00009080 00012000- 00892680 00216210- Infrared index(II)

2013

00100626 00100001 00619961 00882920- SAVI 2000

00060010 00111008 00681021 00018018- SAVI 2013

00090801 00161101 00800100 00110988- ARVI 2000

0008010 001692001 00898828 00181208- ARVI 2013 0000182 00200101 00001109 00222222- TVI 2000

0000280 00211000 00900021 00288998- TVI 2013

00096692 00099181- 00006001 00000009- VNIR1 2000

00091011 00219260 00010810 00290910 VNIR1 2013

00001008 00160010 00061201 00110988- PD312 2000 00029001 000200012 00808828 00181208- PD312 2013

احداث سدها )سمت چپ( از برای قبل )سمت راست( و بعد EVI (: نقشه پوشش گیاهی شاخص2شکل)

احداث سدها )سمت چپ( از برای قبل )سمت راست( و بعد SAVI (: نقشه پوشش گیاهی شاخص3شکل)

احداث سدها )سمت چپ( از برای قبل )سمت راست( و بعد TVI (: نقشه پوشش گیاهی شاخص4شکل)

احداث سدها )سمت چپ( از برای قبل )سمت راست( و بعد NDVI (: نقشه پوشش گیاهی شاخص5شکل)

نتایج: مقایسه

ش در زبطوری که بیشترین ار از طریق فازی کردن ارزش هاس از اینکه شاخص های پوشش گیاهی بدست آمد، پ

و هر تصویر به می گیرند،بین صفر تا یک قرار هر تصویر تبدیل به یک گردد و کمترین ارزش صفر می شود و بقیه ارزش ها

سه طبقه)پوشش فقیر، متوسط و غنی( تقسیم بندی شد. سپس نتایج طبقات که به صورت مساحت برحسب کیلومتر مربع

باهم مقایسه شد. محاسبه و برای دو دوره

برای دو دوره مورد نظر TVI, ARVI, PD312, VNIR1(: مقایسه تغییرات مساحت طبقات پوشش گیاهی در شاخص های 6شکل)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

فقیر متوسط غنی

مقایسه شاخص های پوشش گیاهی

ARVI 2000 ARVI 2013 TVI 2000 TVI 2013

VNIR1 2000 VNIR1 2013 PD312 2000 PD312 2013

مساحت برحسب

کیلومتر مربع

برای دو دوره مورد نظر SAVI, II, EVI, NDVIاخص های ش تغییرات مساحت طبقات پوشش گیاهی در مقایسه(: 7شکل)

نتیجه گیری:

سنجش از دور ابزاری قدرتمند برای پایش انواع تغییرات است و از این جهت که نسبت به سایر روش ها برای پایش

تغییرات هم می تواند بسیار ارزانتر و هم سریعتر از سایر روش ها باشد نتایج بسیار قابل اعتمادتری را ارائه می دهد. پس از

. افزایش در میانگین ها آنها مشخص گردید که همه شاخص ها دارای رشد در میانگین بودندبدست آمدن نتایج و بررسی

فقیر( -متوسط-پس از آنکه تصاویر در سه دسته)غنی کامال نشان دهنده افزایش پوشش گیاهی و توسعه کشاورزی است.

بیش از NDVIو VNIR1اخص مقایسه شد ش 0202با معادل آن در سال 0222طبقه بندی شد، هر شاخص مربوط به سال

با این تفاسیر ایجاد سد در منطقه کمترین رشد را در تغییر مساحت بهبود یافته دشته اند. ARVIو TVIرشد داشته اند و همه

توسعه صنعت مورد مطالعه تاثیر مثبت بر پوشش گیاهی و کشاورزی داشته است.افزایش پوشش گیاهی نیز می تواند موجب

توانند توسعه پایدار روستاها را که هم کشاورزی و هم دامداری هردو از جمله عوامل مهمی هستند که می ،دامداری شود

موجب گردند.

از آنجاییکه آب این سدها به وسیله سیستم لوله کشی برای مصارف کشاورزی به مناطق دیگر انتقال داده می شوند

ها اضافه شود و هم حوضه های پیرامون نیز مورد بررسی قرار پیشنهاد می گردد که در تحقیقات بعدی هم تعداد شاخص

گیرد.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

پوشش فقیر پوشش متوسط پوشش غنی

مقایسه شاخص های پوشش گیاهی

NDVI 2000 NDVI 2013 SAVI 2000 SAVI 2013

II 2000 II 2013 EVI 2000 EVI 2013

مساحت برحسب

کیلومتر مربع

منابع:

حقیقات (. تغییرات پوشش گیاهی تحت تاثیر باندگی در مراتع استپی رودشور. ت0281زاده، مرتضی و تقی میرحاجی)اکبر.0

021-000، ص 2مرتع و بیابان. شماره

(. استفاده از0287ثنایی نژاد، سید حسین. آستارایی، علیرضا. میرحسینی، پریسا. کشاورزی، عاطفه و مرجان قائمی ) .0

مطالعه موردی منطقه نیشابور(. -ماهواره ای برای مطالعات پوشش گیاهی) مقایسه شاخص های مختلف گیاهی تصاویر

کانیزاسیون، مشهدم و کشاورزی آالت ماشین مهندسی ملی کنگره پنجمین

0281شکوری ؛ علی؛ سیاستهای توسعه کشاورزی در ایران ، تهران : سمت ، . 2

ر نواحی (. بررسی تغییرات پوشش گیاهی تحت تاثیر نوسانات بارندگی د0232عبدالهی، جالل. ارزانی،حسین و حسین نادری). 1

77-18، ص 32شماره استپی منطقه ابراهیم آباد استان یزد. پژوهش های آبخیزداری،

0281بر اقتصاد روستایی ) با تأکید بر بخش کشاورزی ( ، مشهد : انتشارات آستان قدس رضوی ، یاسوری ، مجید ؛ مقدمه ای .1

6. Adamchuk.V, Perk.R and Schepers.J.2004.Application of remote sensing in site- specific management.

Institute of agriculture and natural resources. University of Nebraska Cooperative Extension Precision

Agriculture EC 04-702 .

7. Chavez, P.S., (1996). Image-Based Atmospheric Corrections–Revisited and Improved Photogrammetric

Engineering and Remote Sensing. 62, 9, 1025-1036.

8. Huete, A., Justice, C., & Liu, H. (1994). Development of vegetation and soil indices for MODI-

EOS. Remote Sensing of Environment, 49(3), 224-234

9. Huete, A., Justice, C., & Van Leeuwen, W. (1999). MODIS vegetation index (MOD13). Algorithm

theoretical basis document, 3, 213.

10. Jensen, john R. (2000). Introductory Digital Image Processing A Remote Sensing Perspective. Tree

edition. University of South Carolina.

11. Lenney, M. P., Woodcock, C. E., Collins, J. B., & Hamdi, H. (1996). The status of agricultural lands in

Egypt: the use of multitemporal NDVI features derived from Landsat TM. Remote Sensing of

Environment, 56(1), 8-20.

12. Marek Mróz, Anna Sobieraj. (2004). COMPARISON OF SEVERAL VEGETATION INDICES

CALCULATED ON THE BASIS OF A SEASONAL SPOT XS TIME SERIES, AND THEIR

SUITABILITY FOR LAND COVER AND AGRICULTURAL CROP IDENTIFICATION. TECHNICAL

SCIENCES, Abbrev. Techn. Sc., No 7, Y. 2004

13. Pettorelli.N, Vik.J.O, Mysterud.A, Gaillard.J.M, .Tucker.C.J and Stenseth.N.C.2005. Using the satellite –

derived NDVI to assess ecological responses to environmental change.J.Trends in ecology and evolution.

Vol.20 No.9.

14. Van Rampaey, A.J., G.Govers. And C.Puttemans. (2002).Modeling land use changes and their impact on

soil erosion and sediment supply to rivers