hormoz sohrabi
-
نشریه تحقیقات منابع طبیعی تجدید شونده، سال چهاردهم شماره 2 (پیاپی 40، پاییز و زمستان 1402)، صص 1 -12
اطلاعات دقیق درباره ترکیب درختان یک جنگل برای بسیاری از اهداف نظارتی و حفاظت جنگل مورد نیاز است. در سال های اخیر استفاده از روش های مدرن سنجش از دور و تکنیک های مبتنی بر وسایل نقلیه بدون سرنشین، برای به روزرسانی منظم اطلاعات در جنگل استفاده می شود. در این تحقیق، از داده های متفاوت شامل تصاویر چند طیفی (پهپاد استورم) و تصاویر رنگی واقعی (پهپاد فانتوم) با توان تفکیک مکانی بسیار بالا در بخش جلگه ای جنگل های شهرستان نور در استان مازندران جهت شناسایی گونه های درختی استفاده شد. همچنین تصویربرداری در یک فصل رویشی با هدف تهیه سری زمانی تصاویر پهپاد و بررسی تاثیر تغییرات فنولوژیک تاج درختان بر مقدار صحت طبقه بندی انجام شد. جهت طبقه بندی و شناسایی گونه های جنگلی از محاسبه شاخص های مبتنی بر تصاویر رنگی واقعی مانند NRB و NGB، شاخص های چندطیفی مانند CIgreen و NDVI، باندهای خام و روش طبقه بندی جنگل تصادفی استفاده شد. بر اساس تصاویر تک زمانه، تصاویر اواخر فروردین ماه با صحت کلی 75 درصد بیشترین صحت کلی را ارایه داد. نتایج مربوط به تصاویر سری زمانی نیز با صحت 86 درصد شناسایی درختان را انجام داد. همچنین شناسایی گونه ها بر اساس تصاویر چندطیفی اخذ شده از سنجنده سکویا، صحت 85 درصد را ارایه داد. نتایج نشان داد تصویر تک زمانه با تصویربرداری در زمان مناسب با استفاده از پهپاد مجهز به سنجنده RGB، نسبت به تهیه سری زمانی و استفاده از پهپادهای مجهز به سنجنده های چندطیفی، نتایج قابل قبول و کم هزینه تری برای شناسایی درختان در جنگل مورد مطالعه ارایه می کند.
کلید واژگان: سنجنده چند طیفی, فنولوژی, الگوریتم جنگل تصادفی, طبقه بندی, سنجنده RGBDetailed information on forest combination is required for many environmental, monitoring, and forest protection purposes. The link between ecology and remote sensing provides valuable information for the study of forest trees to facilitate the study of ecosystem performance and to measure the spatial distribution of vegetation. In recent years, the use of modern remote sensing methods and techniques based on UAVs have been used for regular updating of forest inventory. In this research, different data sources including multi-spectral and RGB images with very high spatial resolution, were used for tree species recognition in plain forests of Noor City located in Mazandaran province. Also, taking images was performed in the growing season to prepare a time series of UAV-RGB images for investigating the effect of tree crown phonological changes on classification accuracy. Following orthomosaic generation, RGB (NGB, NRB) and multi-spectral (NDVI, CIgreen) indices were calculated and the random forest classification method was used for forest species classification. Based on single-time images, late April images provided the highest overall accuracy (75%). However, the results of the time series obtained from RGB images showed an increase in accuracy of up to 86%. Species identification based on multispectral images obtained from the Sequoia sensor also provided 85% accuracy. The results showed that the single-time image at the appropriate time using a UAV-RGB, compared to taking a time series and using a UAV equipped with multispectral sensors, has acceptable and less expensive results for tree recognition in the study area.
Keywords: Classification, Multispectral Images, Phenology Random forest algorithm, RGB Images -
جنگل های مانگرو به عنوان بوم سازگان های کربن آبی مهم شناخته می شوند زیرا نقش مهمی در ترسیب کربن در بین بوم سازگان های ساحلی دارند. بنابراین، برآورد دقیق زیتوده جنگل های مانگرو یک امر ضروری است. این در حالی است که ارزیابی میزان ذخیره کربن روی زمینی در جنگل های مانگرو به اندازه گیری دقیق زیتوده درختان متکی است، که به طور سنتی، زمان بر و پر هزینه است. در این مطالعه با استفاده از تصویربرداری پهپاد مجهز به سنجنده رنگی واقعی و اندازه گیری ارتفاع و عرض تاج درختان و نمونه برداری و اندازه گیری کربن خاک در سه سایت جنگلی سیریک، قشم و خمیر، ذخیره کربن موجود در درختان و خاک مورد بررسی قرار گرفت. ایجاد موزاییک تصویر برای استخراج متغیر عرض تاج با استفاده از الگوریتم ساختار حرکت مبنا و مدل ارتفاع تاج برای استخراج ارتفاع درختان با تفاضل دو لایه مدل رقومی زمین و مدل رقومی سطح به دنبال تصویربرداری در آبان 1400 انجام شد. بعد از برآورد مقدار زیتوده با توجه به دو متغیر قطر تاج و ارتفاع درختان، مقدار ذخیره کربن روی زمینی به دست آمده از اطلاعات استخراج شده از تصاویر پهپاد در سه سایت سیریک، خمیر و قشم به ترتیب برابر 63/11، 97/7 و 87/9 تن در هکتار به دست آمد. ذخیره کربن خاک نیز در دو عمق 0 تا 15 سانتی متر و 15 تا 30 سانتی متر با استفاده از روش والکلی-بلک اندازه گیری شد که مقدار 98/67، 9/81 و 85 تن در هکتار و 2/187، 53/133 و 7/113 را برای سایت های سیریک، خمیر و قشم نشان داد. این تحقیق نشان می دهد که داده های پهپاد برای برآورد متغیرهای مربوط به تک پایه های درختی در جنگل های مانگرو با شرایط عبور و مرور دشوار دارای قابلیت بالا بوده و متعاقب برآورد متغیرهای ارتفاع و عرض تاج، برآورد موجودی جنگل و ذخیره کربن بر پایه متغیرهای به دست آمده در جنگل های مانگرو نسبتا همگن قابل انجام است. به ویژه به این دلیل که این بوم سازگان ها، محیط هایی هستند که اغلب دور، غیرقابل دسترس یا کار کردن در آن ها دشوار است.
کلید واژگان: مانگرو, ذخیره کربن, پهپاد, موزاییک تصویر, مدل ارتفاع تاجMangrove forests are known as important sea carbon ecosystems because they play an important role in carbon sequestration among coastal ecosystems. This coastal ecosystem has 10 to 50 times more carbon sequestration capacity compared to terrestrial ecosystems, and among the most productive systems, they can effectively reduce climate change. Therefore, an accurate estimation of the biomass of mangrove forests is a necessity. Meanwhile, the evaluation of the terrestrial carbon storage in mangrove forests relies on the accurate measurement of tree biomass, which is traditionally time-consuming and expensive. In this study, height and crown diameter was estimated by using UAV equipped with an RGB sensor; following sampling and measuring soil carbon in three forest sites of Sirik, Qeshm, and Khamir, the carbon storage in trees and soil was investigated. Orthophoto mosaic and dense point cloud were created based on structure from motion algorithm. Crown diameters were extracted from orthophotos. The canopy height model was extracted by subtracting the digital surface model and digital terrain model which were derived from point cloud. Tree heights were extracted from the canopy height model following imaging in November 2021. Considering that there was no significant difference between the measured variables on the ground and the extracted variables from the UAV images, the data obtained from the UAV images and allometric equations were used to estimate the aboveground carbon storage. After estimating the biomass according to the two variables of crown diameter and tree height, the carbon storage on land obtained from the information extracted from UAV images in the three sites of Sirik, Khamir, and Qeshm was obtained at 11.63, 7.97, and 9.87 t/ha respectively. The soil carbon was also measured at two depths of 0 to 15 cm and 15 to 30 cm using the Walkley-Black method, and the values were shown as 67.98, 81.9, 85 t/ha, and 187.2, 133.53, and 113.7 for Sirik, Khamir, and Qeshm sites. This research shows that UAV data has a high ability to estimate the variables related to individual trees in forest areas with difficult traffic conditions, and subsequently to estimate the height and crown diameter variables, estimate the forest stock and carbon storage based on the mentioned variables. It can be achieved in relatively homogeneous mangrove forests. Especially because these ecosystems are environments that are often inaccessible or difficult to work in.
Keywords: Mangrove Forest, Carbon Storage, UAV, Orthomosaic, Canopy Height Model -
پیشرفت در سنجش از دور امکان نقشه برداری سریع مانگرو را با نیاز کمتر به کارهای فشرده زمینی، پردازش های پیچیده و سنگین و تکنیک های طبقه بندی وابسته به مهارت فراهم می کند. در این پژوهش، با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل-2 به تهیه نقشه جنگل های مانگرو استان هرمزگان در سه زیست بوم قشم، خمیر و سیریک در سامانه Google Earth Engine (GEE) پرداخته شد. بدین منظور تمام مراحل تهیه نقشه این جنگل ها، در GEE انجام شد. به این منظور از تصاویر تصحیح شده Level-2A استفاده شد. سپس به منظور کاهش خطا، پیکسل های ابری با تابع maskS2clouds از تصاویر حذف شدند. همچنین از شاخص جدید شناسایی جنگل های مانگرو (MMRI) و شاخص های طیفی مرسوم برای بارزسازی تمایز طیفی پوشش مانگرو از اطراف استفاده شد. برای طبقه بندی تصویر مناطق مورد مطالعه از سه کلاس برای پوشش زمین شامل: مانگرو و غیر مانگرو (خشکی) و دریا (آب) استفاده شد. طبقه بندی براساس الگوریتم جنگل تصادفی انجام شد و ارزیابی صحت در نرم افزار R بر اساس روش اعتبارسنجی K-fold مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طبقه بندی در سایت قشم با صحت کلی و کاپای %98 و 0/73 در بین سه زیست بوم بالاترین صحت را داشت. در سایت خمیر و سیریک صحت کلی به ترتیب برابر 97 % و مقدار کاپای 0/71 و 0/70 بود. شاخص MMRI مهم ترین متغیر در طبقه بندی در قشم و خمیر بود درحالی که در سیریک شاخص SAVI مهم ترین شاخص طیفی در تهیه نقشه پوشش مانگرو بود. صحت کلی بالای 95 % در هر سه سایت نشان می دهد ترکیب داده های سنتینل-2 با استفاده از شاخص های مناسب در GEE رهیافت موثری برای تولید نقشه جنگل های مانگرو است.کلید واژگان: مانگرو, طبقه بندی جنگل تصادفی, شاخص شناسایی مانگرو, سنتینل-2, شاخص های طیفیAdvances in remote sensing enable fast mangrove mapping the less need for intensive fieldwork, complex and heavy processing, and skill-based classification techniques. In this research, mangrove forest mapping was performed using Sentinel-2 satellite images in Google Earth Engine (GEE) in Hormozgan province in three ecosystems of Qeshm, Khamir, and Sirik. For this purpose, all steps of mapping these forests, including pre-processing and classification were performed in the GEE. The Modular Mangrove Recognition Index (MMRI) and classic spectral indices were also used to highlight the spectral differentiation of mangrove cover from the surroundings. To classify the image of the study area, three land cover classes were used: mangrove, non-mangrove, and sea (water). The classification was performed based on the random forest algorithm and accuracy assessment was evaluated in R software based on the K-fold validation method. The Qeshm site was demonstrated the highest accuracy among the three ecosystems with an overall accuracy of 98% and a kappa of 0.73. Khamir and Sirik sites were shown an overall accuracy of 97% and a kappa value of 0.71 and 0.70, respectively. The MMRI index was the most important variable in the RF classification in Qeshm and Khamir, while in Sirik, the SAVI index was the most important spectral index in mangrove map providing. The overall accuracy of over 95% at all three sites indicates that combining Sentinel-2 data using appropriate indices in the GEE is an effective approach to mangrove forest mappingKeywords: Mangrove forests, Random Forest Classification, Mangrove Recognition Index, Sentinel-2, Spectral Indicators
-
زمینه و هدف
برآورد اندوخته کربن روی زمین برای مدیریت پایدار و اصولی جنگل ضروری است؛ از این رو انتخاب روش مناسب برای برآورد اندوخته کربن روی زمین جنگل اهمیت ویژه ای دارد. متداول ترین روش برآورد، مدل های رگرسیون خطی است که با استفاده از داده کمکی کم هزینه، متغیر هدف را در مناطق وسیع برآورد می کند. مدل های اولیه رگرسیون به دلیل ثابت بودن ضرایب رگرسیون در تمام نقاط، ناهمگنی و ساختار مکانی را در مدل سازی لحاظ نمی کنند. هدف مطالعه حاضر برآورد اندوخته کربن روی زمین جنگل با استفاده از رگرسیون کریجینگ و رگرسیون وزن دار جغرافیایی کریجینگ و اطلاعات مستخرج از تصاویر لندست 8 و مقایسه روش ها است.
روش بررسیمطالعه در بخشی از جنگل های زاگرس در استان کهگیلویه و بویراحمد انجام گرفت. در مجموع 184 قطعه نمونه زمینی (30 متر در 30 متر) برداشت و با استفاده از روابط آلومتریک مقدار کربن روی زمین نمونه ها محاسبه شد. در روند مدل سازی از تصاویر لندست 8 به عنوان داده کمکی استفاده شد. معیارهای ضریب تبیین، مجذور میانگین مربعات خطا جهت ارزیابی روش ها استفاده شد.
یافته هانتایج نشان داد روش رگرسیون وزن دار جغرافیایی کریجینگ (21 RMSE = و 66/0 = R2) در مقایسه با رگرسیون کریجینگ (28 RMSE = و 49/0 = R2) در برآورد اندوخته کربن روی زمین جنگل عملکرد مناسبی دارد. این روش می تواند جایگزین مناسبی برای روش های اولیه از جمله رگرسیون خطی باشد.
بحث و نتیجه گیریروش های ترکیبی با در نظر گرفتن ناهمگنی و همبستگی مکانی می تواند جایگزین مناسبی برای روش های اولیه رگرسیونی با هدف برآورد اندوخته کربن روی زمین جنگل باشند.
کلید واژگان: ناهمگنی مکانی, مدل سازی مکانی, زمین آمار, تغییرات مکانی, داده های طیفیBackground and ObjectiveEstimating aboveground carbon (AGC) of forest is a fundamental task for sustainable management of forest ecosystems; therefore, there is a critical need for appropriate approaches for quantifying of AGC. The most commonly used approaches for estimating include global regression models that estimate the target variable over a wide range using cost-effective auxiliary data. Traditional regression models with fixed regression coefficients at all locations do not consider heterogeneity and spatial structure in modeling. The objective of this study is estimating the AGC using Regression Kriging, Geographically Weighted Regression Kriging and Landsat 8 data and compare methods.
Material and MethodologyThe study was carried out in part of Zagros Forest, in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad Province. Totally, 184 plots (30×30 meters) surveyed and AGC were calculated by allometric equations. 32 variables were extracted from Landsat 8 as auxiliary data in the modeling process. The assessment of accuracies of methods was evaluated by K-fold cross validation via criteria such as coefficient of variation (R2), root mean square error (RMSE).
FindingsThe results showed that Geographically Weighted Regression Kriging (R 2 = 0.66, RMSE= 21) had a better performance compared to Regression Kriging.
Discussion and ConclusionHybrid methods with heterogeneity and spatial correlation can be a good alternative to early regression methods for estimating aboveground carbon (AGC).
Keywords: Spatial heterogeneity, Spatial modeling, geostatistics, Spatial variability, Spectral data -
یکی از الزامات برای رسیدن به کارایی و حداکثر بهره وری، پایش و بررسی مداوم محصولات باغی و کشاورزی است. اما روش های سنتی پایش باغ ها بسیار وقت گیر، پرکار و پرهزینه است. هواپیماهای بدون سرنشین (پهپادها) با استفاده از تصویربرداری رنگی واقعی (قرمز/ سبز/آبی) ، ممکن است یک گزینه اقتصادی مناسب برای تشخیص تنش و بیماری ها باشند. این تحقیق با دو هدف متفاوت، توانایی داده های پهپاد در 1) آشکارسازی درختان و 2) ارزیابی سلامت مرکبات انجام گرفته است. به همین منظور تصویربرداری و برداشت زمینی درختان در تیر ماه 1398 انجام شد. پس از پردازش تصاویر و تولید مدل ارتفاع تاج در پنج اندازه پیکسل مختلف، آشکارسازی درختان پرتقال با استفاده از الگوریتم رشد ناحیه ای انجام شد. مدل ارتفاع تاج با اندازه پیکسل 50 سانتی متر، بالاترین مقدار صحت کلی (63/0) را ارائه داد. در گام بعدی، اورتوموزاییک جنگل مورد مطالعه با انداره پیکسل دو و نیم سانتی متر با استفاده از الگوریتم ساختار حرکت مبنا تولید شد. سپس باندها و شاخص های پوشش گیاهی به دست آمده از اورتوموزاییک و فضای رنگی به عنوان داده ورودی در الگوریتم طبقه بندی جنگل تصادفی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج طبقه بندی تشخیص درختان دارای تنش را با صحت کلی 69 درصد نشان داد که کارآیی پهپادها را برای آگاهی دادن به ذینفعان نشان می دهد.کلید واژگان: پهپاد, فضای رنگی, استرس, الگوریتم جنگل تصادفی, الگوریتم رشد ناحیه ایOne of the requirements for achieving efficiency and maximum productivity is continuous monitoring and identifying of horticultural and agricultural products. Traditional plant monitoring and evaluation methods are time-consuming, labor-intensive, and costly. Unmanned aerial vehicles (UAVs) using real color imaging (red/green/blue) is a game-changer in horticultural and agriculture and an economically viable option for recognizing stress and disease. In this paper, the ability of UAV images was evaluated for identifying citrus trees and determining their health using a simple method. For this purpose, In June 2019, the study area was photographed and surveyed. The region growing algorithm was tested for a series of CHMs generated from point clouds, across a range of spatial resolutions. The highest overall accuracy for the individual tree crown delineation was achieved for a spatial resolution of 50 cm (F-score =0.63). In the next step, the orthomosaic was generated with a pixel size of 2.5 cm was generated by structure from motion algorithm. Then vegetation indices and bands obtained from orthomosaic and CIE L* a* b* color space were used as input data in a random forest classification algorithm. We classified the trees into 2 classes: health trees and unhealthy trees; then the random forest algorithm was applied using R software. The classification accuracy for identified trees was performed using 10-fold cross-validation. The classification resulted in overall accuracies of 69%; that display the effectiveness of UAVs to inform stakeholders.Keywords: UAV, Color Space, Stress, Random Forest Algorithm, Region-Growing Algorithm
-
زمینه و هدف
یکی از مهمترین داده های فعال سنجش از دوری برای استفاده در کمی کردن ویژگی های مختلف توده ها جنگلی داده های لایدار است. از جمله حوزه های فعال تحقیقاتی سنجش از دور، امکان سنجی برآورد زیتوده درختان با استفاده از متریک های مختلف داده های لایدار هوایی است.
روش بررسیزیتوده درختان در 127 قطعه نمونه مربعی به روش منظم تصادفی در دو منطقه کم تراکم و پرتراکم به ابعاد 900 متر مربع برای اندازه گیری موجود در قطعات نمونه برداشت شد. داده های لایدار برای یافتن وحذف هر گونه خطا بررسی، DTM [1]، DSM [2]و CHM[3] از این داده ها استخراج و شاخص های آماری مختلف از ارتفاعی داده های لایدار برای هر قطعه نمونه استخراج شد. به منظور برآورد زیتوده رگرسیون گام به گام استفاده شد.
یافته هانتایج دقت متوسط برای براورد زیتوده توسط داده های لایدار نشان داد به شکلی که مقدار ضریب تعیین و جذر میانگین مربعات خطا (بر حسب تن در هکتار) در برآورد زیتوده با داده های لایدار برای برگ، سرشاخه، شاخه، تنه وکل درخت در کل منطقه به ترتیب (58/0 و 28)، (54/0 و 23)، (68/0 و 35/1) (68/0 و 53/1) (65/0 و 69/3) بود.
بحث و نتیجه گیریبه دلیل خطای بالا در مشخص کردن نوک تاج درختان در توده های پهن برگ و مخصوصا توده های شاخه زاد به دلیل ارتفاع کم و شکل غیرهندسی تر، برآورد ارتفاع و سایر مشخصه ها در این توده ها با خطای زیادی همراه است. رسیدن به دقت های بالا مستلزم تحقیقات بیشتر است.
کلید واژگان: زی توده روی زمین, معادلات رگرسیونی, لایدار, تاج پوشش, جنگل شاخه زادBackground and ObjectiveOne of the most important active remotely sensed data for quantification of different attributes of forest stands is LiDAR data. A research hotspot in this subject is to estimate forest biomass using different LiDAR derived metrics.
Material and MethodologyForest biomass was measured in 127 systematically designed 900-meter square rectangular plots in two different sites (dense and sparse sites). LiDAR data was inspected for any possible error. DTM, DSM, and CHM were extracted from LiDAR data and different metrics at plot level were calculated. For modeling, stepwise regression was applied.
FindingsResult showed a moderate precision for biomass estimation using LiDAR data in a way that the coefficient of determination and root mean square error (Ton/ha) for biomass estimation of leaves, twigs, branches, bole, and whole tree were 0.58-28, 0.54-23, 0.68-1.35, 0.68-1.53, .65-3.69, respectively.
Discussion and ConclusionDue to high error of determination of tree tips in broadleaves forests especially in coppice stands which have low tree height with irregular shapes; the error of the estimation of tree height using LiDar data is high. Better results demand further researches.
Keywords: Aboveground biomass, Regression equations, LiDar, Crown Canopy, Coppice Forests -
تاثیر ورود به جنگل و بهره برداری درختان بر ساختار آینده و عملکرد اکولوژیکی جنگل های هیرکانی موضوعی مورد بحث است. اطلاعات موجود در خصوص تاثیر شدت برداشت بر خصوصیات توده و مثل زیست توده اندک است. مقاله حاضر باهدف تعیین تاثیر شدت بهره برداری درختان توده انجیلی- ممرز در شیوه تک گزینی بر زیست توده انجام شده است. به این منظور در 70 قطعه نمونه نیم هکتاری اطلاعات کلیه درختان و خشک دارها برداشت شد. تعداد 35 قطعه نمونه در توده برداشت شده به شیوه تک گزینی با سه شدت برداشت قرار داشتند و معادل همین تعداد قطعه نمونه در توده کنترل بودند. لاشریزی درختان طی شش ماه از شهریور تا بهمن برداشت شد و ذخیره کربن آلی خاک از طریق اندازه گیری کربن آلی و وزن مخصوص ظاهری خاک تعیین شد. سپس زیست توده درختان، لاشریزه، خشک دار، ریشه، خاک و در نهایت زیست توده کل محاسبه شد. نتایج نشان داد که با افزایش شدت برداشت تا 5/13 درصد روند تغییرات زیست توده کل افزایشی است هرچند شدت برداشت تاثیر معنی داری بر زیست توده روی زمینی، زیرزمینی و کربن آلی خاک نداشت. زیست توده روی زمینی در توده تک گزینی بیشتر از توده کنترل بود. میانگین زیست توده کل در توده برداشت شده انجیلی ممرز 147 و در توده کنترل 144 تن در هکتار بود و برداشت به طور متوسط دو درصد زیست توده کل را افزایش داد. در نهایت با توجه به نتایج این پژوهش شدت برداشت متوسط (5/9-6/3 درصد حجم سرپا) به عنوان شدت برداشت مناسب تعیین شد. تشابه وضعیت زیست توده لاشریزه و خشک دار در دو توده به عنوان شاخص زیستی، گویای مناسب بودن شرایط نشانه گذاری در شیوه تک گزینی بود.کلید واژگان: زیست توده, بهره برداری, لاشریزه, خشکه دار, تک گزینیThe impact of logging and tree harvesting on the ecological function and the future of Hyrcanian forests structure is a continuing debate topic. The information is currently available does not support firm conclusions about the impact of forest harvest intensity on forest structure and biomass. The present study aims to evaluate the effect of single-tree selection harvest intensity on biomass of hornbeam-Persian ironwood stand. For this purpose, information on all trees and dead trees were collected in 70 half-hectare plots. The 35 sample plots were in single-tree selection stands with three harvest intensities and the same sample plots were in control stand. Trees litter fall were measures from September to February and the storage of soil organic carbon was determined through organic carbon and bulk density. Then, tree biomass, litter biomass, dead tree biomass and total biomass were finally calculated. The results showed with increasing the rate of harvest intensity up to 13.5% the total biomass had rising trends, although harvest intensity had no significant effect on aboveground and belowground biomass and soil organic carbon. The aboveground biomass was higher in single-tree selection stand than control stand. The average of total biomass was 147 and 144 ton/ha in harvest and control hornbeam-Persian ironwood stands respectively and harvesting increased two percent of mean total biomass. The medium harvest intensity (3.6-9.5% of stand volume) was finally determined as appropriate selective logging intensity. The correspondence of litter biomass and dead tree biomass as bio indicator indicated that tree marking in the single-tree selection system was advisable.Keywords: Biomass, Harvest, litter, Dead tree, Selection system
-
پوشش های گیاهی مناطق کران رودی، با وجود مساحت کم، خدمات اکوسیستمی فراوانی عرضه می کنند. نظر به اینکه برنامه های نظارتی و آماربرداری پیوسته ای برای این پوشش های گیاهی در کشور وجود ندارد، تهیه نقشه و پایگاه داده مکانی برای آنها امری ضروری است. اما آمیختگی این پوشش های گیاهی با سایر کاربری های زمین سبب ایجاد چالش ها و مشکلاتی در تهیه نقشه برای آنها شده است. بنابراین، انتخاب روش مناسب طبقه بندی بسیار حایز اهمیت است. در این زمینه و در تحقیق حاضر، دو روش پیکسل مبنا و شیء مبنا در طبقه بندی این پوشش های گیاهی، با استفاده از تصاویر رایگان ماهواره سنتینل -2، مقایسه شده است. بدین منظور، پنج منطقه کران رودی متفاوت در استان چهارمحال و بختیاری انتخاب شد و برای آموزش مدل های طبقه بندی به کار رفت. در فرایند مدل سازی، از الگوریتم طبقه بندی جنگل تصادفی و داده های چندزمانه ماهواره سنتینل -2 استفاده شد. اعتبارسنجی مدل ها به صورت گسترده، با استفاده از نقاط صحت سنجی مستقل در سطح استان، انجام شد. نتایج نشان داد که تصاویر ماهواره سنتینل -2 قابلیت بالایی در تهیه نقشه پوشش گیاهی در مناطق کران رودی کوه های زاگرس دارد و روش طبقه بندی پیکسل مبنا (صحت کلی 83.9%) بهتر از روش شیءمبنا (صحت کلی 76.7%) بوده است. در مجموع، تحقیق حاضر استفاده از روش طبقه بندی پیکسل مبنا روی تصاویر چندزمانه ماهواره سنتینل -2 را به منزله ابزاری ارزان و مناسب در آشکارسازی این پوشش های گیاهی پیشنهاد می دهد. حایز اهمیت است که در این روش، تا جای ممکن، از پیکسل های دارای خلوص بیشتر به منزله پیکسل های آموزشی در توسعه مدل ها استفاده شود.
کلید واژگان: ماهواره سنتینل -2, تصاویر چندزمانه, جنگل تصادفی, پوشش گیاهی, کران رودیDespite the low area coverage, riparian vegetation presents several ecosystem services. But there is no precise spatial information on these ecosystems in Iran. Considering the lack of such information, mapping and providing a spatial database is essential. Due to the mixture of these vegetation types and other land covers, the detection of these types of vegetation is challenging, and choosing an appropriate classification method is of great significance. This study examines the performance of pixel-based and object-based classification approaches for the detection of these vegetation types using freely available Sentinel-2 imagery. Five different riparian areas in Chaharmahal-va-Bkhtiari province were selected and used for training the classification models. We used random forest algorithm and multi-temporal Sentinel-2 data to perform the classification models. The validation of classification models was based on independent validation points spread across the province. Our results showed that multi-temporal Sentinel-2 imagery has a high capability to map riparian vegetation in the Zagros Mountains. Moreover, the pixel-based classification approach (overall accuracy of 83.9%) represents more accurate results compared to the object-based classification approach (overall accuracy of 76.7%). Overall, this study recommends a pixel-based classification approach to map these vegetation types using freely available multi-temporal Sentinel-2 imagery. Note that it is important to use pure pixels for training the classification models.
Keywords: Sentinel-2, Multi-temporal imagery, Random forest, vegetation, Riparian -
This paper aims to conduct a model-based analysis of the spatial patterns of three tree species in a Hyrcanian forest and investigate their associations. There are many known and unknown mechanisms that influence the spatial forest structure and species associations. These complex and mainly unobservable mechanisms can be modeled by hidden Gaussian random fields and log-Gaussian Cox process models are appropriate for linking them to the spatial patterns of tree species. We consider a multivariate log-Gaussian Cox process model that can take into account the overall mixed effects of all influential factors on spatial distributions of species and quantify species associations in terms of some parameters. This construction provides a suitable framework for modeling and analyzing spatial patterns of several species. We also discuss modeling tree diameters, parameter estimation and goodness of fit methods and apply them to the data. Results from fitting the model to the data show that there is a significant negative association between two light-demanding species. Finally, a Gamma intensity-dependent model is considered to model spatial correlation in tree diameters of one of the species.Keywords: Cross-pair correlation function, Hidden Gaussian random field, Intensity dependent marking model, Mark variogram
-
با توجه به اهمیت عوامل بیوفیزیکی جنگل و پایش تغییرات آنها برای مدیریت جنگل ها، توسعه مدل های صحیح برای برآورد این عوامل ضروری است. با در نظر گرفتن محدودیت های آماربرداری های زمینی، استفاده از روش های سنجش از دور برای برآورد این عوامل ارجح است. استفاده از داده های رادار به صورت محدود در جنگل های هیرکانی برای برآورد زیتوده استفاده شده است. در مطالعه حاضر، پتانسیل داده های پلاریمتری PALSAR-2 برای برآورد زیتوده در جنگل های هیرکانی بررسی شد. آماربرداری در چهار رویش گاه مختلف شامل جنگل حفاظت شده، جنگل طبیعی، جنگل تخریب شده و جنگل کاری آمیخته انجام و مقدار زیتوده در پلات های آماربرداری محاسبه شد. پس از استخراج داده های PolSAR با استفاده از تصاویر اخذ شده در فصل بهار و زمستان، میزان و نوع رابطه آن ها با زیتوده بررسی شد. نتایج نشان داد طبقه بندی جنگل های مورد مطالعه براساس محدوده زیتوده و درصد تاج پوشش برای توسعه مدل ها ضروری است به گونه ای که برای هر نوع خاص جنگل، نوع متفاوتی از مشخصه های پلاریمتری کارایی دارند. همچنین نتایج نشان داد داده های حاصل از تصاویر اخذ شده در فصل بهار در حالت بابرگ تاج پوشش ارتباط مناسب تری با زیتوده دارند. نتایج مدل سازی با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه نشان داد مولفه های حاصل از تجزیه پلاریمتری برای برآورد زیتوده مناسب تر عمل می کنند و برای هر رویشگاه، مشخصه های متفاوتی قابل استفاده هستند. نتایج کلی این مطالعه و مقایسه آن با مطالعات دیگر بیانگر آن است که طبقه بندی پوشش درختی براساس میزان زیتوده (حجم) در هکتار، وضعیت تاج پوشش و همچنین وضعیت توپوگرافی منطقه به منظور توسعه مدل های برآورد زیتوده ضروری به نظر می رسد. همچنین نتایج نشان داد برای رویشگاه های مختلف با مشخصات و خصوصیات متفاوت نوع خاصی از داده های پلاریمتری با زیتوده همبستگی نشان می دهد.
کلید واژگان: پلاریمتری, جنگل هیرکانی, زیتوده, PALSAR-2IntroductionEstimation of forest Carbon stocks plays an important role in assessing the quantity of carbon exchange between the forest ecosystem and the atmosphere. Direct methods of measuring carbon stock are not economically efficient. Optical remote sensing methodsalso have limited capability in predicting forest biomass, because the spectral response of optical images is related to the interaction between solar radiation and canopy, especially in mature forests. These obstacles limit the efficiency of optical sensors for forest biomass estimation. Recently, airborne data has received a great deal of scientific and operational attention for estimation of forest features. LiDAR data also faces challengessuch as limited efficiency in large areas, high costs and large data volumes. In contrast to the optical and LiDAR systems, SAR systems have some advantages, such as the possibility of data collection in any weather condition, penetration through clouds and canopy, and easy access. The potential of SAR images with quad polarization for the estimation of Iranian Hyrcanian forests biomass will be investigated. The main purpose of this study was to investigate the efficiency of ALOS-2 /PALSAR-2 backscattering coefficients andpolarimetric features in leaf-on and Leaf-off crown conditions, evaluate the linear regression model and select the most appropriate variables for biomass estimation.
Material and methodsThe study area is located in a part of forests of Mazandaran province. The region forms a part of the deciduous broadleaf temperate plain forests. The forestsunder study was classified into 4 major types: (1) Forest reserve, (2) Natural forest, (3) Degraded forest and (4) Mixed species forest plantations. 115 circular sample plots (each including 0.1 hectares)were collected from the 4 different sites with various forest structures and biomasses. In each sample, tree species and diameter at breast height (DBH) of all trees with DBH > 7.5 cm were recorded. Allometric equations were used to convert tree diameter to biomass. The present study is based on polarimetric L-band PALSAR-2 data collected in spring and winter. Backscattering matrix was generated using the PALSAR data which consists of amplitude and phase information. Speckle noise filtering was performed using the Refined Lee adaptive filter. Following the filtering, all polarimetric features were extracted. After converting the SAR products to NRCS, geometric correction and georeferencingwere performed and the average backscattering coefficient (sigma naught value)was extracted for each sample plot by overlaying the AOI layers on corresponding SAR images. Finally, the relationship between forest biomass and backscattering intensity was investigated.
Results and discussionThe resultsvary regarding to the forest type, the range of biomass and forest canopy cover percentage.Forest type and biomass range as well as canopy cover percentage affect the scattering mechanism and correlations between biomass and SAR backscattering coefficient. Canopy cover percentageofthe 1stand 4thsites were over 90% and consequently, the sensitivity of HV backscatter value to biomass was higher than HH and VV. In the 2nd and especially 3rd sites, the correlation between HH backscattervalueand AGB was better than its correlation with HV backscatter. This is mainly because of the canopy structure in these sites which is not complete and the fact that the sensitivity of HH backscatter value to biomass is higher than HV. Results indicate in the 1st and 4th sites, the correlation between volume scatter component of decomposition methods with AGB was better than its correlation with double-bounce scatter component. In contrast, the double-bounce decomposition componentsexhibited the best results in the 2nd and 3rd sites. These findings are in agreement with the results obtained from the T3 matrix components. The least correlation value was observed between Freeman decomposition components and AGB. The volume scatter component of Cloude and also double-bounce component of Freeman did not provide suitable results. Results also indicate higher efficiency of images collected in spring as compared to those collected in winter.Linear regression results show that in the best possible situation, RMSE of the first forest habitat was 34.68 t/ha, and 30.09, 27.07 and 23.69 t/ha were estimated for the 2nd, 3rd, and 4th forest habitats, respectively. Therefore, it seems that classification of forests is necessary before biomass estimation.
ConclusionThe potential of PALSAR-2 data for Hyrcanian forest biomass estimation was assessed in this study. We demonstrated that L-band data are sensitive to the above-ground biomass (AGB) of Hyrcanianforestsand can be used to provide accurate estimates of biomass. Findings confirmed that decomposition methods are more efficient than backscattering coefficients for biomass mapping.
Keywords: Above-ground Biomass, Polarimetry, Synthetic aperture radar, ALOS-2 PALSAR-2 -
نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال یازدهم شماره 2 (تابستان 1399)، صص 49 -67پیشینه و هدف
با توجه به اهمیت اکوسیستم های جنگل ها در پروژه های تعدیل تغییر اقلیم، روش های دقیق و کم هزینه برای برآورد زی توده روی زمینی موردنیاز است. روش های معمول مورد استفاده برای برآورد زی توده روی زمینی شامل اندازه گیری در عرصه، محاسبه زی توده با استفاده از معادلات آلومتری و استفاده از فنون سنجش از دوری است. سنجش از دور به طور گسترده برای برآورد زی توده جنگل ها در دهه های اخیر مورد استفاده قرارگرفته است. یکی از عوامل بسیار مهم در استفاده از داده های سنجش از دوری برای برآورد زی توده روی زمینی روش مدل سازی آماری مورد استفاده است. تعداد زیادی تحقیق در زمینه استفاده از روش های مدل سازی انجام شده است. به هرحال، این مطالعات با چالش های مختلفی روبرو هستند که برای مثال می توان به موارد زیر اشاره کرد: 1) هیچ روش مدل سازی به عنوان بهترین روش معرفی نشده است، 2) عملکرد این روش ها متاثر از نوع جنگل، ساختار جنگل و میزان آشفتگی های موجود است. 3) ارزیابی عملکرد و مقایسه نتایج آن ها با استفاده از آزمون نکویی برازش و روش های ارزیابی متقابل انجام گرفته است. با توجه به نقش انتخاب روش مدل سازی مناسب، مطالعه حاضر باهدف بررسی نه روش مدل سازی شامل رگرسیون خطی، مدل تجمعی تعمیم یافته، جنگل تصادفی، ماشین بردارپشتیبان، درختان رگرسیون تقویت شده، k-امین نزدیک ترین همسایه، مدل پردازش گوسی و رگرسیون اسپلاین تطبیقی چندگانه با استفاده از فرآیند بوت استرپ برای برآورد زی توده روی زمینی جنگل های زاگرس با استفاده از تصویرهای لندست 8 انجام شد.
مواد و روش هامطالعه حاضر در جنگل های کرمانشاه که در غرب ایران درکوه های زاگرس واقع شده است با گونه درختی غالب بلوط انجام شد. جنگل های زاگرس اغلب به صورت تنک و باز بوده و حدود 20 درصد از سطح ایران و 40 درصد از مناطق جنگلی این کشور را شامل می شود. برای اجرای این مطالعه دو منطقه جنگلی با شدت دخالت های انسانی مختلف انتخاب شد: منطقه سرفیروزآباد با شدت تخریب بالا و منطقه جنگلی گهواره با حداقل تخریب. مختصات جغرافیایی این مناطق به ترتیب برای سرفیروزآباد و گهواره عبارتند از 33 درجه و 57 دقیقه تا 34 درجه و 4 دقیقه شمالی و 47 درجه و 3 دقیقه تا 47 درجه و 17 دقیقه شرقی، و 34 درجه 21 دقیق تا 34 درجه و 24 دقیقه شمالی و 46 درجه و 16 دقیق تا 46 درجه و 23 دقیق شرقی است. برای جمع آوری نمونه های زمینی در دو منطقه مورد مطالعه، از نقشه شاخص سطح برگ تهیه شده از تصویرهای لندست براساس مدل جهانی استفاده شد. هر دو منطقه به سه طبقه کم، متوسط و زیاد شاخص سطح برگ طبقه بندی شده و در هر طبقه موقعیت مکانی نمونه ها با استفاده از آماربرداری منظم در قالب یک شبکه 200×200 متر مشخص گردید. نمونه های زمینی به تعداد 124 نمونه مربعی شکل (63 نمونه در منطقه گهواره و 61 نمونه در منطقه سرفیروزآباد) با ابعاد 30×30 متر به اندازه پیکس ل های تصویر لندست مورد استفاده برداشت شد. مقدار زی توده روی زمینی هر درخت یا جست گروه توسط معادله آلومتری پیشنهاد شده برای گونه های بلوط جنگل های زاگرس محاسبه شد. معادله آلومتری مورد استفاده برای برآورد اندوخته زی توده هر درخت یا جست گروه از دو قطر عمود بر هم تاج درختان استفاده می کند. از جمع اندوخته زی توده تک تک درختان موجود در قطعه نمونه، مقدار قطعه زی توده در سطح قطعه نمونه بر حسب تن در هکتار محاسبه شد. منطقه های مورد مطالعه در یک فریم از تصویرهای لندست 8 به شماره گذر 167 و شماره ردیف 36 قرار داشتند. یک تصویر لندست بدون پوشش ابرناکی مربوط به تاریخ 19 مرداد سال 1394 (10 آگوست 2015) مربوط به زمانی که تاجدرختان کاملا بسته بوده و نزدیک به زمان آماربرداری زمینی از سایت USGS دانلود شد. پیش پردازش تصویر مورد استفاده شامل تصحیحات رادیومتری و توپوگرافی به روش C اعمال شد که در مطالعات قبلی پیشنهاد شده است. برای برآورد زی توده روی زمینی در منطقه های مورد مطالعه با استفاده از سنجش از دور، تعداد 38 متغیر طیفی شامل مقدار های باندی، نسبت های ساده باندی، شاخص های گیاهی و تبدیل های خطی رایج مانند تسلدکپ و آنالیز مولفه های اصلی از تصویر لندست 8 مورد استفاده استخراج شدند. به طورکلی کارایی 9 روش مدل سازی آماری مختلف شامل روش های پارامتری (رگرسیون خطی)، نیمه پارامتری (مدل جمعی تعمیم یافته) و ناپارامتری (جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، k-امین نزدیک ترین همسایه، درختان رگرسیون تقویت شده، رگرسیون اسپلاین تطبیقی چندمتغیره، کوبیست و مدل پردازش گوسی) برای برآورد زی توده روی زمینی مورد مقایسه قرار گرفت. ارزیابی مدل ها با استفاده از روش fold-10 و با 1000 مرتبه تکرار و با محاسبه دو آماره ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا انجام گرفت. این تعداد اطمینان از پایداری نتایج را تامین می کند.
نتایج و بحثمشخصه های آماری اندازه گیری شده از قطعه نمونه های زمینی نشان داد که میانگین زی توده روی زمینی برای منطقه های سرفیروزآباد و گهواره به ترتیب 12.6 و 20.5 تن در هکتار است. تجزیه واریانس نشان داد که اختلاف معنی داری در سطح 0.001 برای مشخصه های ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطای محاسبه شده برای 1000 مرتبه تکرار توسط fold-10 وجود دارد. روش مدل سازی کوبیست در منطقه سرفیروزآباد با میانگین ضریب تبیین محاسبه شده 0.61 نتایج بهتری نسبت به سایر روش ها ارایه کرد. این نتایج برای منطقه گهواره بیانگر کارایی بهتر روش های رگرسیون خطی، مدل جمعی تعمیم یافته و k-امین نزدیکتریین همسایه با میانگین ضریب تبیین 0.87 بود. مقایسه های روش های مختلف مدل سازی در مورد جذرمیانگین مربعات خطای برآوردها با استفاده از آزمون تکی Tukey نشان داد که در منطقه سرفیروزآباد روش کوبیست با مقدار میانگین 3.3 تن در هکتار و روش های k-امین نزدیکترین همسایه و جنگل تصادفی با میانگین 5.8 تن در هکتار اختلاف معنی داری با سایر روش ها داشت. به طورکلی، نتایج این تحقیق بیانگر کارایی مناسب تصویر لندست 8 در برآورد زی توده روی زمینی جنگل های زاگرس است. این موضوع می تواند به دلیل مقدار کم زی توده در منطقه های مورد بررسی و نرسیدن آن ها به نقطه اشباع به عنوان یکی از چالش های استفاده از تصویرهای نوری مانند لندست باشد. نتایج دیگر این تحقیق ارزیابی اثر روش مدل سازی برای افزایش صحت برآورد سنجش از دوری زی توده روی زمینی است. برخلاف نتایج پژوهش های قبلی، رگرسیون خطی نتایج بهتری نسبت به روش های ناپارامتری ارایه کرد که دلیل آن می تواند وجود رابطه خطی زی توده روی زمینی و متغیرهای طیفی استخراج شده از تصویرهای لندست باشد. در بین متغیرهای طیفی مختلفی که استفاده شد مقدارهای باند قرمز، مادون قرمز نزدیک و مادون قرمز با طول موج کوتاه 1 و 2 به عنوان متغیر نهایی در اغلب روش های مدل سازی استفاده شدند.
نتیجه گیریدر این تحقیق، کارایی روش های مختلف مدل سازی را در برآورد زی توده روی زمینی با استفاده از تصویرهای لندست مورد بررسی قرار گرفت. برآوردهای زی توده با استفاده از 9 روش پارامتری، نیمه پارامتری و ناپارامتری و با استفاده از ارزیابی متقابل fold-10 و با 1000 مرتبه تکرار مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج بیانگر قابلیت خوب تصویرهای لندست برای برآورد زی توده روی زمینی جنگل های بلوط زاگرس با هزینه کم است. برآورد زی توده در منطقه جنگلی گهواره با دست خوردگی کمتر صحت بالاتری نسبت به منطقه جنگلی سرفیروزآباد با تخریب بالاتر داشت.
کلید واژگان: زی توده روی زمینی, بوت استرپ, مدل سازی آماری, جنگل های زاگرس, لندستBackground and ObjectiveConsidering the increasing importance of forest ecosystems in climate change mitigation projects, reliable and cost-effective methods are required to estimate the aboveground biomass (AGB). Common methods used to estimate the aboveground biomass (AGB) include in-situ measurement, the biomass calculation using aalometric equations and using remote sensing techniques. Remote sensing has been widely used to estimate the biomass of forests in recent decades.The used statistical modeling method is one of the most important factors to use remotely-sensed data for estimation of the aboveground biomass. A large number of researches have been carried out about using the modeling methods. However, these studies face the following different challenges: 1) no modeling method has been recommended as the best method 2) the performence of these modeling methods is affected by forest type, the forest structure, and the present disturbance intensity 3) the performance evaluation and the comparion of the results of these methods were done by using goodness-of-fit test and cross-validation methods. The purpose of this study is to considering the role of choosing statistical modeling methods to estimate remotely-sensed aboveground biomass, the current study was conducted to investigate nine statistical modeling methods including linear regression (LR), generalized additive model (GAM), random forest (RF), support vector machine (SVM), boosted regression tree (BRT), k-nearest neighbor (kNN), cubist regression (CR), Gaussian process model (GPR), multivariate adaptive regression spline (MARS) using bootstrap process and 1000-repeated 10-fold cross-validation approach to estimate the aboveground biomass of Zagros forests using Landsat 8 images.
Materials and MethodsThe cuurent study was conducted in Kermanshah forests which is mostly dominated by oak species trees (Quercus spp.) and is located in western Iran on the Zagros Mountains. Zagros forests are generally sparse and open and comprise approximately 20% of Iran’s area and 40% forest regions of Iran. In order to conduct this study, two forest regions with different levels of human disturbances were chosen; SarfiruzAbad region with highly degraded (HD) forests, and Gahvareh forest region with minor degradation (MD). Geographical coordinates of SarfiruzAbad and Gahvareh regions are 33º57′-34º04′N / 47º03′-47º17′E & 34º21′- 34º24′N / 46º16′-46º23′ E respectively. The Leaf area index (LAI) map derived from the Landsat images based on a global model was used to collect field-based sample plots in both regions of the study. Both regions were divided into three low, moderate and high Leaf area index (LAI) strata, and the locations of the sample plots were located by using a systematic inventory at the intersections of a 200m×200 m grid in each stratum. 124 georeferenced square plots of field-based sample plots (63 plots in Gahvareh region and 61 plots in SarfiruzAbad region) with 30m×30m dimensions the same size as a Landsat 8 image’s pixel were collected. Allometric equation developed for oak tree in Zagros forests was used to calculate the amount of the aboveground biomass of each individual tree or sprout-clump. The allometric equation used in this study uses two vertical tree crown diameters to estimate the amount of the biomass of each individual tree or sprout-clump. The sum of the amount of the biomass of each individual tree in sample plot was used to calculate the amount of the biomass plot in sample plot level at a ton per hectare. Our study regions were located in a frame of Landsat 8 images (path/row:167/36). A cloud-free Landsat image relating to 19th Mordad 1394 (10th August 2015) relating to the time when the tree canopies are completely closed and near to the date of land inventory was downloaded from earthexplorer.usgs.gov site. Based on the previous studies, the pre-processing of the used image comprising the radiometric and topographic corrections was done.using C method. To estimate the aboveground biomass in the study areas by using remote sensing, 38 spectral variables including band values, simple band ratios, vegetation indices and common linear transformations like tasseled cap and principle component analysis were extracted from the used Landsat 8 image. Generally, the efficiency of nine different statistical modeling methods including parametric methods (Linear Regression, LR), semiparametric (Generalized Additive Model, GAM), and nonparametric Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), K-nearest neighbor (KNN), Boosted regression trees (BRT), multivariate additive regression splines, cubist regression (CR), and Gaussian processes regression/model) were compared in order to estimate aboveground biomass. To assess the models, two common quality statistics: (i) determination coefficient and (2) root mean square error via 10 fold cross validation repeated 1000 times approach were calculated. This number of repeats helps to ensure an acceptable assessment of robustness of the results.
Results and DiscussionThe measuredstatistical characteristics of the field sample plots showed that the mean aboveground biomass of SarfiruzAbad and Gahvareh regions were 12.6 ton/ha and 20.5 ton/ha respectively. ANOVA indicated significant differences between modelling methods (treatment effect: p< 0.001) for both R2 and RMSPE calculated in 1000-time repeats using 10-fold cross- validation.The Cubist modeling method with the mean determination coefficient of 0.61 outperformed other methods in SarfiruzAbad region.These resultsfor Gahvareh region showed better efficiency of linear regression (LR), generalized additive model (GAM), and k-nearest neighbor (KNN) with the mean determination coeffieient of 0.87.The multiple comparisons of different models by using Tukey test concerning RMSE showed that in SarfiruzAbad region, cubist method with the mean of RMSE 3.3 ton/ha and kNN and RF methods with the mean of RMSE 5.8 ton/ha had a significant difference in comparison to the other methods. Totally, the results of the research revealed the suitable efficiency of Landsat 8 image for AGB estimation in Zagros forests. The acceptable results are due to the low AGB in our study regions that did not reached the saturation point as one of challenges of using optical images like Landsat. The other results of this research is the assessment of the effiecieny of modeling method in order to increase the accuracy of the estimation of remotely-sensed aboveground biomass.Unlike the results of the previous studies, linear regression yielded better results compared to nonparametric methods that can be due to the presence of the linear relationship between aboveground biomass and spectral variables derived from Landsat images. Among the used various spectral variables, red, near infrared, and shortwave infrared 1 and 2 band ratios were selected as the final variable in most modeling methods.
ConclusionIn this study, we evaluated the effieincy of different statistical modeling methods to estimate AGB in Zagros forests by using Landsat images. The biomass estimations were compared by using nine parametric, semi-parametric, and non-parametric methods and using 1000-repeated 10-fold cross-validation. The results illustrated the acceptable potentiality of Landsat images for cost-efficient AGB estimating in Zagros oak forests. The accuracy of AGB estimation in Gahvareh region with low-degraded forest stands was higher than SarfiruzAbad region with highly degraded stands.
Keywords: Aboveground biomass, Bootstrap, Statistical modeling, Zagros forest, LANDSAT 8 -
نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال دهم شماره 3 (پاییز 1398)، صص 106 -119پیشرفت های اخیر در زمینه وسایل پرنده و قابلیت نصب سنجنده های سبک بر روی آن ها، امکان برآورد مشخصه های ساختاری درختان و توده های جنگلی را از راه دور با هزینه های نسبتا کم در مقایسه با روش های سنتی مهیا کرده است. در این پژوهش، دقت و صحت برآورد ارتفاع تک درختان با استفاده از تصاویر یک پرنده هدایت پذیر از دور (پهپاد) ارزان قیمت بررسی شد. برای این منظور 854 تصویر از ارتفاع 100 متری برداشت شد و پس از پردازش ها، با استفاده از الگوریتم ساختار حرکت مبنا (SFM)، ابر نقاط متراکم تهیه گردید. منطقه موردمطالعه شامل 34.79 هکتار از پارک جنگلی سیسنگان بود که به منظور نمونه برداری، 28 قطعه نمونه 30×30 متر در آن طراحی گردید و نوع گونه و ارتفاع درختان ثبت شد. مدل سازی ارتفاع واقعی در مقابل ارتفاع برآوردی از مدل ارتفاعی تاج توسط تحلیل رگرسیون انجام گرفت. دقت و صحت برآوردها با معیار های اریبی نسبی و جذر میانگین مربعات خطا نسبی بررسی شد. بر اساس نتایج، اختلاف ارتفاع اندازه گیری شده زمینی و مستخرج از مدل ارتفاعی تاج ازنظر آماری معنی دار بود. همچنین جذر میانگین مربعات خطا نسبی برای برآورد ارتفاع شمشاد، ممرز، انجیلی و سایر گونه ها به ترتیب 20.39، 20.39، 20.57 و 20.52 درصد محاسبه شد. درمجموع، اندازه گیری ارتفاع با استفاده از ابر نقاط تولیدشده از تصاویر پهپاد و روش های بکار برده شده در این تحقیق، اریب بود و برآورد ها دارای عدم قطعیت زیادی بود.کلید واژگان: پهپاد, الگوریتم ساختار حرکت مبنا, مدل ارتفاعی تاج, مدل رقومی سطح زمین, سیسنگانRecent advances in unmanned aerial vehicles (UAVs) technology, as well as the development of lightweight sensors, offers a great possibility for the measurement of different tree features with relatively low costs compared to traditional methods. In this research, the precision and accuracy of tree height measurement and estimation using imagery by a low-cost UAV were studied. For this aim, 854 images with an altitude of 100 m above the ground were taken and the images were processed and dense point cloud was extracted by applying Structure from Motion (SFM) algorithm. The study was conducted in 34.79 ha of Sisangan forest park and 28 sample plots (30 × 30 m) were located in the field and tree heights were measured. Also, tree height was measured using the canopy height model. Linear regression was applied to estimate the actual tree heights based on CHM derived tree eights. The accuracy and precision of the estimates were assessed using relative bias and relative root mean square error. The differences between the field measured and CHM derived tree heights were statistically significant. Based on the results, the relative root means the square error of the height estimation of Buxus hyrcana, Carpinus betulus, Parrotia persica, and other species was 20.39, 20.39, 20.57 and 20.52 percent, respectively. The results showed that tree height measurement based on UAV images and methods that were applied in this research, is biased and the estimations are highly uncertain.Keywords: Unmanned aerial vehicle (UAV), Structure from Motion (SFM) algorithm, Crown height model, Digital terrain model, Sisangan
-
مجله جنگل ایران، سال دهم شماره 4 (زمستان 1397)، صص 431 -447این پژوهش به منظور درک بخشی از پویایی های زادآوری شاخه زاد بلوط وی ول در زاگرس شمالی انجام گرفت. در این زمینه، تاثیر تیمارهای تنک کردن بر مقدار زی توده جست ها و جست گروه های جوان وی ول بررسی شد و مقدار زی توده جست ها و اندام های آنها با استفاده از روابط آلومتریک به عنوان هدف های اصلی برآورد شد. 45 اصله درخت وی ول در پنج رویشگاه و سه طبقه قطری قطع و کنده های آنها برای بررسی چگونگی جست دهی حفاظت شدند. در سال دوم پس از قطع، تیمارهای تنک کردن ملایم (اندوخته گیری شش جست در جست گروه) و شدید (اندوخته گیری سه جست در جست گروه)، روی دو سوم جست گروه ها اعمال شد و بقیه جست گروه ها به عنوان شاهد دست نخورده نگه داشته شدند. زی توده جست ها به تفکیک اندام های مختلف پس از هفت سال رویشی (مرحله زادآوری) اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بیشترین زی توده جست ها مربوط به تنه (4/57 درصد) بود و پس از آن به ترتیب شاخه، برگ و سرشاخه ها قرار گرفتند. میانگین رطوبت جست ها 42 درصد و بیشتر آن متعلق به شاخه ها بود. تجزیه واریانس نشان داد که طبقه های قطری کنده های مادری بر زی توده جست و جست گروه ها اثر معنی داری نداشت، اما اختلاف زی توده جست ها در رویشگاه های مختلف معنی دار بود. براساس مقایسه تیمارهای تنک کردن، بیشترین زی توده در جست های تنک کردن ملایم وجود داشت و اختلاف معنی داری بین تنک کردن شدید و شاهد وجود نداشت. مدل برآوردکننده زی توده جست کامل و اندام های آن، با استفاده از رابطه توانی برازش داده شد. با توجه به نمایه های R2، STDEV، RMSE، rRMSE و nRMSE و اعتبارسنجی مدل به روش Leave one-out مشخص شد که از بین متغیرهای مستقل، قطر یقه بهترین متغیر پیش بینی کننده زی توده در همه موارد بود.کلید واژگان: جست گروه, زی توده, شاخه زاد, مدل های آلومتریکThis study was carried out to understand the dynamics of Lebanon oak coppice regeneration. In this regard, the effect of thinning on both individual sprouts and stools as well as estimation of sprout biomass using allometric equation were investigated. 45 Lebanon oak trees with different sizes (i.e. DBH from 25 to 65< cm) in five sites were cut and individual stumps were fenced to monitor the sprouting behavior. In the second year after the cutting, light (six sprouts reserved in each stool) and heavy thinning (three sprouts reserved in each stool) were conducted in two third of stools equally and the rest un-thinned ones were considered as control. Data analysis, five years after thinning, showed that the most portion of individual biomass allocated to main stem (57.4%), main branches, leafs and fine branches, respectively. On average 42% of total fresh mass of sprouts were reduced due to water loss in drying process. Analysis of variance indicated that stump size has no significant effect on biomass of individual sprout either stools while it was significantly different among sites. Comparison of thinning treatments and control one showed that light thinning resulted in sprouts with the most biomass while no significant difference was observed between heavy thinning and un-thinned. Using a basic power model, allometric equation was fitted to estimate the sprout biomass. Based on regression analysis as well as derived indicators (R2, STDEV, RMSE, rRMSE and nRMSE) and models validation by leave one-out method, the collar diameter was found as the best explanatory variable in young sprouts biomass.Keywords: Allometric models, Biomass, Coppice, Stool
-
نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال نهم شماره 4 (زمستان 1397)، صص 73 -89هدف این مطالعه، بررسی اثر روش های مختلف پیش پردازش تصویرهای لندست و روش های مدل سازی بر صحت برآورد اندوخته کربن روی زمینی در جنگل های زاگرس در دو منطقه گهواره با حداقل تخریب و سرفیروزآباد با شدت تخریب بالا در استان کرمانشاه است. مقایسه روش های مختلف پیش پردازش رقومی بر روی تصویرهای لندست 8 را در قالب سناریوهای مختلف پیش پردازش های تصحیحات رادیومتری، اتمسفری، توپوگرافی و ترکیب آن ها اجرا شد. برای هر سناریو چهار روش مدل سازی رگرسیون خطی، مدل جمعی تعمیم یافته، جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان مورد آزمون قرار گرفتند. در اغلب موارد تصحیح رادیومتری با ضریب تبیین اصلاح شده 0.71 (0.71=R2adj) و درصد ریشه میانگین مربعات خطای 30 درصد (0.30% =RMSe) نتایج بهتری ارائه کرد. مقایسه چهار روش مدل سازی بیانگر صحت پایین تر برآوردها در منطقه سرفیروزآباد با شدت تخریب بیشتر (0.58% =RMSe) در مقایسه با منطقه گهواره با تخریب کمتر (0.74=R2adj) است. روش جنگل تصادفی برای منطقه گهواره و روش رگرسیون خطی و مدل جمعی تعمیم یافته برای منطقه سرفیروزآباد نتایج بهتری ارائه نمود. به هرحال، نتایج نشان داد که انتخاب روش پیش پردازش و مدل سازی مناسب تاثیر قابل ملاحظه ای بر صحت برآورد مشخصه های کمی جنگل با استفاده از تصویرهای لندست دارد.کلید واژگان: پیش پردازش تصاویر, روش مدل سازی آماری, لندست 8, اندوخته کربن روی زمینی, جنگل های زاگرسThe aim of this study, was to evaluate the effectiveness of different preprocessing methods and modeling techniques on the accuracy of aboveground carbon stock estimates in two forest stands with different degradation levels (Gahvareh forest and SarfiruzAbad), in Zagros forests in Kurdistan province. Comparison of different digital pre-processing methods on Landsat 8 images was carried out in different scenarios of radiometric, atmospheric, topographic and their combination. In each scenario, we used four modeling methods included linear regression, generalized additive model, random forest, and support vector machine. In most cases, radiometric correction with improved correction coefficient was 0.71 (R2adj =0.71) and the root means square error of 30% (RMSe% =0.30) was outperformed. Comparison of four modeling methods indicates the lower accuracy of estimates in the SarfiruzAbad area with more degradation severity (R2adj =0.58) compared to the less damaged Gahvareh area (RMSe% =0.74). The random forest method for Gahvareh area and linear regression and a generalized additive model for SarfiruzAbad provides better results, respectively. However, our findings showed that selection of suitable preprocessing and modeling method have a noticeable effect on the accuracies of characteristics estimates in forest ecosystems by Landsat imagery.Keywords: Images preprocessing, Statistical modeling method, Landsat 8, Aboveground carbon stock, Zagros forests
-
زمینه و هدفاین تحقیق به منظور بررسی تاثیر فعالیت جنگل شناسی گزینشی بر کربن آلی (SOC) و ذخیره کربن آلی خاک (SOCP) در توده های آمیخته راش-ممرز در سری یک طرح جنگلداری دکتر بهرام نیا استان گلستان انجام گرفت.روش بررسینمونه خاک سطحی (20-0 سانتی متری) جهت اندازه گیری کربن آلی (OC) و درصد سنگ و سنگریزه و80 نمونه خاک با استفاده از سیلندر جهت تعیین وزن مخصوص ظاهری، از چهار توده یک هکتاری (عمق 20-0 سانتی متری) در سال 1393 برداشت گردید. تیمارها شامل سه جنگل مدیریت شده (شیوه گزینشی) با مدت زمان 1، 7 و 10 سال گذشته از آخرین دخالت (به ترتیب تیمارهای مدیریت شده 1، 2 و 3) و جنگل مدیریت نشده (شاهد) بودند. سپس کربن آلی و ذخیره کربن آلی خاک محاسبه و با استفاده از آنالیز واریانس یکطرفه مقایسه گردید.یافته هانتایج نشان داد میزان کربن آلی و ذخیره کربن آلی خاک در بین چهار تیمار از اختلاف معنی داری در سطح 5 درصد برخوردار بوده و در تیمار مدیریت نشده بیشترین و تیمار مدیریت شده 1 کمترین مقدار را داشت. همچنین همبستگی خصوصیات خاک با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون بررسی و نشان داد، ماده آلی با وزن مخصوص ظاهری و درصد سنگ و سنگریزه همبستگی منفی دارد. تیمار مدیریت نشده و تیمارهای مدیریت شده 1، 2 و 3 به ترتیب 021/280 و 046/124، 497/143 و 298/181 تن دی اکسیدکربن اتمسفر را برای ذخیره 3/76، 8/33، 1/39 و 4/49 تن کربن در خاک یک هکتار جنگل (20-0 سانتی متر)، جذب نمودندکلید واژگان: شیوه گزینشی, جنگل مدیریت شده, ذخیره کربن آلی خاک, توده راش - ممرزBackground And ObjectiveIn the present study the impact of silviculture activities on soil organic carbon (SOC) and soil organic carbon pool (SOCP) in the mixed beech-carpinus forest located in district one of Shastkolate forest, Golestan province, was investigated.MethodIn the first month of growth season in 2014, from 4 one-hectare treatments, 80 soil samples were randomly collected (up to depth of 20 cm) for organic carbon and coarse fragments estimation and 80 soil sample cylinders were collected for bulk density measurement. Treatments were 3 managed forests (selection system) in time periods of 1, 7 and 10 after the last disturbance and 1 unmanaged forest (control). Amounts of SOC and SOCP in different treatments were compared by one-way variance analysis.
Findings: Result showed that the amounts of SOC and SOCP in 4 treatments were different significantly (pKeywords: Selection system, managed forest, soil organic carbon pool, beech-hornbeam stand -
پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر آمیختگی در جنگل کاری های خالص و آمیخته با گونه های صنوبر دلتوئیدس (Populus deltoids) و توسکای ییلاقی (Alnus subcordata) بر مشخصه های کمی توده و خواص خاک منطقه چمستان انجام گرفت. آزمایش در قالب طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی با پنج تیمار آمیختگی شامل 1. صنوبر خالص (100 درصد)، 2. صنوبر 67 درصد: توسکا 33 درصد، 3. صنوبر 50 درصد: توسکا 50 درصد، 4. صنوبر 33 درصد: توسکا 67 درصد، و 5. توسکای خالص (100 درصد) در چهار تکرار در سال 1374 در ایستگاه تحقیقات چمستان مازندران اجرا شد. در سال 1393 ویژگی های رویشی آماربرداری شد و نمونه های خاک به صورت مرکب از عمق 0 تا 20 سانتی متر برداشت شد. نتایج تحلیل واریانس یک طرفه نشان داد پس از گذشت 20 سال از جنگل کاری، اختلاف درختان از نظر قطر برابرسینه، ارتفاع، عرض تاج و شاخص سطح برگ و توده ها از نظر سطح مقطع، حجم و سطح برگ در هکتار در تیمارهای مختلف معنی دار است. بیشترین رویش قطری صنوبر در تیمار صنوبر 33 درصد: توسکا 67 درصد با میانگین 0/35 سانتی متر مشاهده شد. توسکا نیز بیشترین رویش قطری را در تیمار خالص با میانگین 0/25 سانتی متر نشان داد. بین خصوصیات اسیدیته، قابلیت هدایت الکتریکی، جرم مخصوص ظاهری، ماده آلی، کربن آلی، نیتروژن، فسفر و پتاسیم خاک در تیمارهای مختلف آمیختگی صنوبر و توسکا اختلاف معنی داری مشاهده نشد. بر اساس نتایج، تیمار صنوبر 33 درصد: توسکا 67 درصد مناسب ترین گزینه برای جنگلکاری است.کلید واژگان: توسکا, جنگل کاری, چمستان, خاک, رویش, کاشت آمیختهThe aim of the present study is to assess the effect of pure and mixed plantations of Eastern Cottonwood (Populus deltoides) and Alder (Alnus subcordata) on quantitative stand characteristics and soil properties. The experiment was established in 1994 using randomized block design with five treatments (1- P100%, 2- P67%-A33%, 3- P50%-A50%, 4- P33%-A67%, and 5- A100%) and four replicates in Chamestan Forest Research Center, Mazandaran province. All trees were measured and mixed soil samples were taken from 0-20 cm depth in all treatments in 2014. Result of ANOVA showed that after 20 years, there are significant differences in tree attributes including diameter at breast height, height, crown width, and leaf area index as well as stand attributes including basal area, volume and leaf area per hectare. The maximum growths of poplar were recorded in P33%:A67% treatments with an average of 35.0 cm DBH, and the maximum growth of Alder were recorded in 100%A treatment with an average of 25 cm. No significant difference was observed in soil properties between different treatments. Based on the results, P33%:A67% treatment is the best treatment for future plantations.Keywords: Alnus subcordata, Plantation, Chamestan, Soil, Growth, Mixed plantation
-
ساخت جاده های جنگلی به عنوان یکی از عوامل موثر در ایجاد تغییرات اکولوژیکی می تواند بر تنوع و ترکیب گونه ها در حاشیه جاده تاثیر گذار باشد. این پژوهش به منظور بررسی تنوع گونه های علفی و استقرار زادآوری درختی در فواصل مختلف از کناره جاده و با هدف بررسی تاثیر جاده، در بخش پاتم و نمخانه جنگل خیرود انجام شد. به همین منظور در شش فاصله 0، 5، 10، 25، 50 و 100 متر (از محور وسط جاده) و در سمت ترانشه خاکبرداری و خاکریزی ماکروپلات های 100)5×20 متر) مترمربع برای نمونه برداری گونه های علفی و درون آنها، میکروپلات های m2×2 برای نمونه برداری زادآوری درختی استفاده شد (78 قطعه نمونه گونه علفی و 156 قطعه نمونه زادآوری درختی). در داخل هرکدام از قطعات نمونه اطلاعات مربوط به رویشگاه ، نوع گونه های گیاهی و نهال ها و فراوانی آنها بر اساس مقیاس لوندو برداشت شد. برای بررسی تنوع از شاخص های سیمپسون و شانون- وینر، شاخص غنا تعداد گونه(s) و شاخص یکنواختی پیلو استفاده و آنالیز داده ها در قالب طرح بلوک کاملا تصادفی انجام شد . آنالیز واریانس نشان داد که فاصله از جاده به طور معنی داری بر ترکیب و تنوع گونه-های علفی و زادآوری درختی تاثیر دارد. همچنین نتایج حاصل از آنالیز چندمتغیره(CCA) نشان داد که از بین عوامل محیطی موثر، کربن، اسیدیته و نیتروژن بیشترین اثر را در پراکنش گونه ها دارد. این نتیجه می تواند برنامه ریزان را در طراحی دقیق و مناسب جاده جنگلی در جهت به حداقل رساندن خسارات وارده به رویشگاه و درنتیجه استقرار زادآوری و نیز انتخاب گونه های مناسب زیست مهندسی کمک نماید.کلید واژگان: جاده های جنگلی, تنوع زیستی, غنا, یکنواختی, زادآوری درختی, گیاهان علفیRoad construction is one of the effective factors for ecological changes which affects diversity and species composition in forest roads edges. This research was performed in Kheirud forest to evaluate herbaceous diversity and tree regeneration establishment in different distances from road edge. For this purpose, we sampled herbaceous and tree species regeneration in 0,5,10,25, 50 and 100 m distances from road in down and up-hill sides. Biodiversity indices (Shannon and Simpson), richness index (species number )s)) and evenness index (Pielou) were calculated to determine the degree and magnitude of road effects on herbaceous and regeneration diversity. The results showed that, the species diversity, richness and evenness indices were not significantly related to down and up slope while these attributes were significant to distance from the road. Distance from road edge was a significant factor which affect composition and distribution of herbaceous plants and tree regenerations. In road edges, the first plots (0, 5, 10 m distance) had significantly greater number of light demanding species like Rubus hirtus, Carex remota ,Sumbucus ebulus , Acer velutinum and Alnus glutinosa than interior plots. Based on results, among the environmental factors, light condition was major determinant of species distribution and abundance of road to forest interior gradient. These results are expected to provide critical information for decision makers to design carefully and appropriate forest roads to minimum damages of habitats to establishment of regeneration and also help to select the proper species bioengineeringKeywords: Evenness, Diversity, Forest roads, Herbaceous plants, Richness, Tree regenerations
-
امروزه آلودگی خاک ها توسط کادمیوم به نگرانی بزرگی تبدیل شده است. گیاه پالایی روشی ساده، اقتصادی و سازگار با محیط زیست برای پالایش محیط های آلوده به شمار می آید. در این تحقیق، اثر بافت خاک (رسی، رسی- لومی و رسی- لومی- شنی) بر انباشت کادمیوم در اندام های برگ، ساقه، شاخه و ریشه نهال های یک ساله گونه های اقاقیا (Robinia pseoudoacacia L.)، زبان گنجشک (Fraxinus rotundifolia Miller) و سرو نقره ای (Cupressus arizonica Greene) در قالب طرح فاکتوریل با چهار فاکتور (گونه، اندام، غلظت و بافت خاک) با پایه طرح کاملا تصادفی مورد مطالعه قرار گرفت. در پایان فصل رویشی میزان تجمع فلز کادمیم در اندام های مورد بررسی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بین سه گونه مورد بررسی برای جذب کادمیم در سطح اطمینان 99 درصد اختلاف معنی دار وجود داشت. همچنین تفاوت معنی داری بین میزان جذب توسط اندام های سه گونه در سطح اطمینان 99 درصد مشاهده شد. غلظت های 1000، 2000، 3000 و 4000 میلی گرم بر کیلوگرم نیز در میزان جذب کادمیم در همین سطح دارای اختلاف معنی دار بودند. با توجه به تنظیم بافت خاک مبتنی بر رویشگاه های اصلی وهمچنین مناطق مناسب کاشت آنها، فاکتور بافت خاک در این مطالعه فاقد اثر معنی داری در جذب کادمیم بود. درمجموع، اقاقیا بیشترین میزان جذب نسبت به دو گونه دیگر را به خود اختصاص داد که این امر به دلیل ویژگی های ژنتیکی آن است.کلید واژگان: اقاقیا, بافت خاک, زبان گنجشک, زیست پالایی, سرو نقره ای, کادمیمSoil pollution caused by cadmium has recently become a major concern. Phytoremediation is a convenient, cost-effective and eco-friendly method for remediation of polluted environments. In this study, the effect of soil texture (clay, clay-loam and silty- clay- loam) on the cadmium accumulation by leaves, stems, and roots of black locust (Robinia pseoudoacacia L.), round-leaf ash (Fraxinus rotundifolia Miller) and Arizona cypress (Cupressus arizonica Greene) was surveyed. The study was carried out in a complete random-based factorial design with four factors (plant species, plant organs, soil texture and cadmium concentration level). At the end of the growing season, the cadmium concentration in the organs was measured. Analysis of variance showed significant deference (PKeywords: Robinia pseoudoacacia, soil texture, Fraxinus rotundifolia, biofiltration, Cupressus arizonica, Cadmium
-
The length-weight relationships, (LWRs) were calculated for 14 fish species belonging to five families (Cyprinidae, Cobitidae, Nemacheilidae, Salmonidae, and Gobiidae) collected from the Tajan River, north of Iran. Significant length-weight relationships with high correlation coefficients were found for all species.Keywords: LWRs, Caspian Sea, Biomass Estimations
-
روش های مبتنی بر نمونه برداری با احتمال به نسبت اندازه جدید ترین و بهترین روش های معرفی شده برای برآورد کمیت های مختلف پسماند چوبی درشت در سال های اخیر هستند. این روش ها هر قطعه پسماند چوبی درشت را با احتمال متناسب با پارامترهای مختلف (طول، مربع طول، حجم و غیره) انتخاب می کنند. در پژوهش پیش رو ضمن معرفی نمونه برداری با فاصله محدود و پروتوکلی از نمونه برداری با سطح ثابت (پروتوکل Sausage) که قطعات پسماند چوبی درشت را با احتمال متناسب با طول آنها انتخاب می کنند، دقت و صحت هر دو روش برای برآورد حجم پسماند چوبی درشت بررسی و مقایسه شد. برای این منظور در یک توده بهره برداری نشده، یک قطعه 250×250 متر به صورت صددرصد آماربرداری شد و نقشه قطعات به دست آمد، سپس با استفاده از بسته SampSurfدر محیط نرم افزار R روش های مورد بررسی شبیه سازی شد و دقت و صحت روش ها بررسی شد. برای بررسی دقت از شاخص درصد ضریب تغییرات و برای صحت از شاخص اریبی نسبی استفاده شد. نتایج نشان داد که هر دو روش مورد بررسی برای برآورد حجم پسماند چوبی درشت نااریب هستند (مقادیر اریبی برای شعاع و فاصله های مختلف کمتر از یک بود). ازنظر دقت، دقت نمونه برداری با سطح ثابت (پروتوکل Sausage) نسبت به نمونه برداری با فاصله محدود برای برآورد حجم پسماند چوبی درشت بیشتر بود. بنابراین با توجه به نتایج به دست آمده می توان نمونه برداری با سطح ثابت (پروتوکل Sausage) را روشی مناسب ازنظر دقت و صحت برای برآورد حجم پسماند چوبی درشت در یک جنگل هیرکانی معرفی کرد.
کلید واژگان: اریبی, پروتوکل Sausage, نمونه برداری با سطح ثابت, نمونه برداری با فاصله محدودA variety of new methods have been proposed by ecologists and biologists for data collection on different attributes of coarse woody debris (CWD). Amongst others methods based on probability proportional to size are the newest techniques. These approaches are based on selecting individual logs into the sample unite using some forms of unequal probability sampling. In the present study, we aimed to introduce “Distance Limited Sampling” (DLS) and “Sausage protocol” of “Fixed Area Method” as well as assessing their precision and accuracy for estimating volume of CWD. These methods select individual logs into the samples using probability proportional to length of the logs. To collect the data, a set of attributes including location, top and bottom diameter and length of all logs in a 250×250 m plot in an un-harvested temperate forest were fully inventoried, and the location of logs were mapped. Then different methods with different sample unit sizes were simulated in R programming language environment using SampSurf package. Results indicated that both methods are unbiased. Considering precision of the estimates, Sausage protocol of fixed area sampling led to more precise estimates of volume of the loges than those estimated by DLS. Consequently, Sausage protocol is concluded for further usage as a promising method in the field due to its unbiasedness and production of highly-precise estimates.
Keywords: Bias, Sausage protocol, fixed area sampling, distance limited sampling -
امروزه اندازه گیری زیتوده درختان جنگلی از جنبه های گوناگون مورد توجه است و در این میان برآورد زیتوده درختان کم قطر به عنوان بخش فراموش شده در اندازه گیری ها دارای اهمیت است. هدف این تحقیق توسعه مدل های رگرسیون توانی برای برآورد زیتوده ساقه، شاخه، برگ، پوست و کل در درختان کم قطر گونه های ممرز، راش و انجیلی است. به این منظور 9 پایه سالم از هر گونه با قطر برابر سینه 2 تا 8 سانتی متر به طور تصادفی انتخاب و قطر یقه، قطر در ارتفاع برابر سینه، قطر در ارتفاع شروع تاج، قطر تاج و ارتفاع اندازه گیری شد. سپس درختان قطع شده و وزن تر بخش های مختلف اندازه گیری شد. از هر بخش نمونه ای به آزمایشگاه منتقل و درصد وزن خشک به دست آمد. با استفاده از تحلیل رگرسیون توانی مناسب-ترین معادلات برای برآورد زیتوده بخش های مختلف درختان انتخاب شدند. نتایج نشان داد که از بین متغیرهای مستقل، قطر برابر سینه مناسب ترین برآوردکننده زیتوده برای بخش های چوبی درختان کم قطر است و با استفاده از آن می توان معادلاتی با ضریب تبیین بالا تولید نمود. اما ارائه مدل های رگرسیونی برای اندام های غیر چوبی درختان کم قطر با دقت مناسب ممکن نیست.
کلید واژگان: زیتوده, درختان کم قطر, ممرز, راش, انجیلیToday، measurement of the forest biomass is important from different aspects. The biomass estimation of small diameter trees as missing part of measurements is significant. The main objective of this study is to develop allometric equations for estimating the stem، branches، leaf، bark and total biomass of small diameter trees including Carpinus betulus، Fagus orientalis and Parrotio persica. To achieve this purpose، 10 intact trees from each species that have 2-8 cm diameter were randomly selected and collar diameter، diameter at breast height، diameter where crown started، crown diameter and height were measeured. Then trees were felled down and different parts were weighted. One sample from each part was transferred to lab and percent of dry weight was calculated. The most appropriate equations for estimating different parts of the trees biomass were selected by using power regression model. The results show that among the variables، diameter at breast height is the most appropriate estimator for estimating woody parts biomass of small diameter trees in all three species and equations can be produced by heigh R2. But، regression models for non-woody parts of small diameter trees can not be produced by sufficient accuracy.Keywords: Biomass, Small diameter trees, Carpinus betulus, Fagus orientalis, Parrotio persica -
استان خراسان جنوبی با داشتن مراتع وسیع با آب و هوای خشک و نیمه خشک و گونه های خاص گیاهی یکی از نواحی مستعد زیست و پرورش شتر می باشد. علی رغم اهمیت شترداری در این استان تا بحال در زمینه گزینش گونه های گیاهی توسط شتر و بخصوص ارتباط آن با فاکتور های شیمیایی گیاهان تحقیقی انجام نشده است. از این رو تحقیق حاضر به همین منظور و با هدف کلی بررسی رابطه بین خوشخوراکی و ارزش غذایی گونه ها در منطقه سرچاه عماری واقع در جنوب بیرجند صورت گرفت. برای این منظور در منطقه مورد مطالعه در سه مرحله رشد رویشی، گلدهی و بذردهی انتخاب گیاهان توسط 5 شتر و به روش زمانی مطالعه شد. در هر مرحله مطالعه در طی سه روز و در دو نوبت صبح و عصر انجام شد. در این تکنیک هر حیوان برای مدت 30 دقیقه در طول تغذیه اش دنبال شد. همزمان با تعیین ارزش رجحانی گیاهان در هر مقطع زمانی از گونه های گیاهی مورد چرای شتر به میزان لازم جهت آنالیز شیمیایی برداشت گردید برای تجزیه و تحلیل اطلاعات حاصل از این تحقیق از نرم افزار آماری SPSS 15 استفاده شد. نتایج بیان داشت ارتباط معنی داری بین ترجیح چرایی دام و ترکیبات شیمیایی گونه ها وجود ندارد. در بین گونه ها Seidlitzia rosmarinus ضمن دارا بودن بالاترین مقادیر DMD و ME و مقادیر بالای CP، همچنین کمترین مقدار CF، ADF و NDF، در تمام مراحل بالاترین میزان ارزش رجحانی را نیز داشته است. با توجه به نتایج می توان بیان کرد اثرات عناصر شیمیایی بر خوشخوراکی گیاهان از یک گونه به گونه گیاهی دیگر متفاوت است و اگر چه که ترکیبات شیمیایی عامل مهمی در انتخاب علوفه توسط دام می باشند اما تاثیر آنها به عوامل مختلفی از جمله ترکیب گیاهی منطقه، میزان دسترسی دام به علوفه، نحوه پراکنش گیاه، ذائقه دام و... وابسته می باشد.
کلید واژگان: خوشخوراکی, ترکیبات شیمیایی, روش زمانی(کورنومتر), مراتع تحت چرای شتر, بیرجندSouth Khorasan province with vast rangelands with an arid and semi-arid climate and specific species is one of the most suitable areas for camel breeding. Despite the importance of camel in the province, no research has been conducted on species selection by camel as well as its relation to chemical factors of plants. Therefore this research was aimed to investigate the relationship between palatability and nutritive value of range species in south of Birjand. For this purpose, the selection of range species by camel was investigated in three phenological stages of vegetative, flowering and seeding using chronometer. For each stage, the study was conducted during three days in the morning and evening. In this technique, each camel was followed for 30 minutes during the feeding. In addition, plant samples were collected for chemical analysis. Data analysis was performed using SPSS 15 software. Results indicated that there were no significant differences between preference value and chemical composition of species. The highest values of DMD, ME and CP as well as the lowest CF, ADF and NDF were recorded for Seidlitzia rosmarinus. According to the obtained results, the effects of chemical composition on species palatability varied from one species to another one. However, these effects depend on different factors including vegetation composition, available forage, species distribution, livestock taste and so forth.Keywords: Palatability, Chemical composition, chronometer, rangelands, camels grazing, Birjand -
اندازه گیری زی توده درختی یک شاخص بسیار مهم برای ارزش گذاری فرآیندهای اقتصادی و بوم شناختی مانند چرخه عناصر غذایی، تولید جنگل و ذخیره سوختی محسوب می شود. این تحقیق با هدف اندازه گیری مقدار زی توده و اندوخته کربن روی زمینی در دو فرم رویشی بلوط ایرانی (Quercus brantii) در جنگل های استان چهارمحال و بختیاری انجام شد. به این منظور قطعات نمونه آماربرداری یک هکتاری تعیین و به صورت منظم- تصادفی پیاده شدند. سپس در هر قطعه نمونه یک پایه بلوط (تک پایه یا جست گروه) در طبقات قطری و تاجی مختلف انتخاب شد. در مجموع 30 قطعه نمونه آماربرداری و 30 پایه بلوط (16 درخت تک پایه و 14 جست گروه) مشخص شد. درختان نمونه نشانه گذاری شده و صفات کمی موردنیاز اندازه گیری شدند، سپس عملیات قطع و جداسازی درختان به قسمت های مختلف انجام شد. قسمت های مختلف درختان بلافاصله پس از قطع در عرصه توزین شده و نمونه برداری برای اندازه گیری وزن خشک و مقدار کربن انجام شد. نتایج این پژوهش ضمن اینکه میانگین زی توده و اندوخته کربن دو فرم رویشی بلوط ایرانی را به تفکیک قسمت های درخت نشان می دهد، این مقادیر را در طبقه های قطری و تاجی مختلف ارائه می دهد که در واقع نوعی تاریف زی توده و کربن به حساب می آیند. متوسط زی توده روی زمینی در هر درخت در فرم تک پایه و جست گروه بلوط به ترتیب 374/1 و 146/3 کیلوگرم به دست آمد که نشان دهنده 2/5 برابربودن متوسط زی توده در درختان تک پایه نسبت به جست گروه هاست. تخصیص زی توده به قسمت های مختلف درختان تک پایه و جست گروه از دیگر نتایج این پژوهش است.
کلید واژگان: بلوط ایرانی, چهارمحال و بختیاری, زی توده, فرم رویشی, کربنEstimates of tree biomass are useful in assessing forest structure and evaluating ecological and economic processes such as nutrient cycle، forest productivity and fuel inventories. The information on tree biomass is required to assess the amount of carbon held in trees. This research was conducted in order to measure biomass and Carbon stocks of two vegetation forms of Brant''s oak (Quercus brantii) in Chaharmahal & Bakhtiari Forests in west of Iran. Therefore، sample trees were selected to be felled using 30 randomized systematic plots. Thirty trees including 16 individuals with single stem and 14 sprout-clumps were randomly selected. Quantitative and qualitative traits were measured before felling. The felled trees were separated into six different components and weighed on a portable hanging scale in the field in order to obtain the fresh weight. Samples were taken from each tree component. The samples were weighed on a scale with 0. 01 gr accuracy and transported to a laboratory. According to results، biomass of single stem trees was 2. 5 times more than coppice forms. Moreover، biomass allocation of single stem trees and coppice trees were identified.Keywords: Quercus brantii, Chaharmahal, Bakhtiari, biomass, vegetation form, Carbon -
تغییرات مکانی تاج بارش به دلیل ساختار ناهمگن تاج پوشش و الگوهای متغیر بارندگی بسیار زیاد است. مطالعات موجود در زمینه تعیین تعداد نمونه مناسب برای برآورد این متغیر بسیار ناچیز است. هدف این پژوهش، تخمین تعداد جمع آوری کننده های موردنیاز برای برآورد میانگین تجمعی تاج بارش پنج تک درخت بلوط ایرانی (Quercus brantii) با درصد خطای معین در جنگل های زاگرس نزدیک شهر ایلام است. در جنگلی در نزدیکی شهر ایلام به مدت 14 ماه و در طول دوره رویش، اندازه گیری تاج بارش توسط 16 عدد جمع آوری کننده در هشت جهت زیر تاج پوشش هر تک درخت انجام شد و میزان بارندگی نیز توسط شش عدد جمع آوری کننده باران مشخص شد. در این دوره، 23 مورد بارندگی با مجموع عمق 257/4 میلی متر اندازه گیری شد که به طور متوسط 68/9 درصد آن به صورت تاج بارش از تاج پوشش عبور و به کف جنگل رسید. میانگین تعداد جمع آوری کننده های لازم با درصد خطای پنج، 10 و 15 درصد از میانگین تجمعی تاج بارش و با حدود اعتماد 95 درصد به ترتیب 70 (41 تا 138 عدد)، 18 (10 تا 35 عدد) و 8 (5 تا 15 عدد) عدد تخمین زده شد. بنابر نتایج این مطالعه، تعداد 16 عدد جمع آوری کننده مورداستفاده برای اندازه گیری میانگین تجمعی تاج بارش با خطای 15 درصد کافی است و برای تخمین آن با درصد خطای کمتر باید تعداد جمع آوری کننده ها افزایش یابد.
کلید واژگان: استراتژی نمونه برداری, بلوط ایرانی, تاج بارش, جنگل های زاگرسThroughfall (TF) has a large spatial variability due to the heterogeneous canopy structure and variable rainfall patterns. In this study، the aim was to estimate the optimum number of collectors needed to obtain a mean cumulative TF value within certain error limits for five individual Brant’s oak trees (Quercus brantii) in the Zagros forests of Ilam in western Iran. Sixteen TF manual gauges were placed beneath the five selected tree canopies in eight geographic directions and the gross rainfall (GR) was measured by the mean of six homemade gauges for a period of 14 months in leaf-on condition. During this period، 23 rainfall events with cumulative depth of 257. 4 mm were collected، of which an average TF rate of 68. 9% reached the forest floor. An average of 70 (range between 41-138)، 18 (range between 10-35)، and 8 (range between 5-15) gauges would be required to estimate mean cumulative TF to within ±5، ±10، and ±15% percent errors at the 95% confidence level، respectively. Based on the results of this study، 16 gauges are sufficient to estimate mean cumulative TF with an error of 15% and a confidence interval of 95%. However، the number of gauges should be increased if a lower error rate for the mean cumulative TF estimations is required.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.