بررسی تغییر کاربری اراضی استان قم همراه با پارامترهای اقلیمی با استفاده از فناوری سنجش از دور ماهواره ای

مدل سازی و نمایش پوشش اراضی مختلف دید جامعی به محققین حوزه های گوناگون  ازجمله متخصصین محیط زیست و منابع طبیعی ارایه می نماید. یکی از روش های اصلی مطالعات محیط زیستی، بررسی تغییر پوشش زمین، کاربری اراضی و نیز پوشش گیاهی منطقه است. علاوه بر نمایش تغییرات خود به خودی طبیعت، تغییرات متاثر از فعالیت های انسانی نیز شامل این دسته مطالعات می گردد. ساخت و ساز بشر در راستای توسعه خود به ویژه در دهه های اخیر این تغییرات را سرعت بخشیده است. امروزه با گسترش علوم مرتبط با فضا و به طور کلی سنجش از دور و نیز تولید بیش از پیش محصولات ماهوار ه ای، امکان نمایش کاربری اراضی مناطق مختلف بدون نیاز به بازدید های میدانی و به آسانی فراهم شده است. رفتار متفاوت امواج رسیده به سنجنده ماهواره ای از عوارض و پدیده های مختلف که به امضای طیفی معروف است، اساس تشخیص و آشکارسازی کاربری ها در نقشه است. مطالعات اینچنین در استان قم نیز به سبب روند رشد بسیار شهری و نیز وجود چند نوع اقلیم متفاوت در گستره نه چندان وسیع این استان، مورد توجه قرار گرفته است. بررسی و نمایش کیفی و کمی تغییرات محیط زیستی و پیرامونی در استان قم طی بازه زمانی حدودا 30 ساله از اهداف این تحقیق است تا به کمک آن بتوان روند تغییرات کلاس ها و عوارض مختلف را شناخت و بتوان در آینده این تغییرات را مدل سازی نمود.

ابتدا براساس تغییرات پارامترهای اقلیمی/هواشناسی، زمان ها و گام های زمانی مطالعه انتخاب شد. این گام ها به فاصله 5 ساله از سال 1989 میلادی تا 2019 انتخاب گردید. نقطه زمانی مطالعات نیز انتهای فصل بهار و ابتدای فصل تابستان در نظر گرفته شد. سپس تصاویر سنجنده های مختلف ماهواره های لندست در گام های زمانی مشخص شده، اخذ گردید و این تصاویر پیش پردازش، پردازش و در 11 کلاس شامل؛ زمین های بایر، زمین های نمکی، زمین های شنی، درخت، صخره و سنگ، مناطق مسکونی و شهری، زمین های کشاورزی و 3 نوع مرتع طبقه بندی گردید. برطبق داده های حقیقی موجود که به صورت بصری و نمونه برداری از کلاس های مختلف حاصل شد، دو روش طبقه بندی حداکثر احتمال و کمترین فاصله در استان قم مناسب ارزیابی گردید که از بین این دو، روش حداکثر احتمال نتایج نسبتا بهتری را با در نظر گرفتن کل استان با همه کلاس ها در پی داشت و در طبقه بندی نهایی به کار رفت. در مرحله آخر طبقه بندی، تغییرات کلاس ها بین گام های زمانی نیز محاسبه و به صورت ماتریس تغییرات ارایه گردید.

بین گام زمانی سال 2014 میلادی تا سال 2019 میلادی، کلاس های شهری، پهنه های آبی، کشاورزی و مراتع نوع 1 و 3 رشد قابل توجهی داشته اند. همچنین بین دو گام زمانی 2009 تا 2014 میلادی، به طور میانگین حدود 30 درصد از کل مراتع یعنی 3 نوع مرتع مختلف طبقه بندی شده به زمین های بایر تبدیل شده اند. همچنین در این گام زمانی عمده تغییر مشاهده شده تغییر زیاد پهنه های ماسه ای به زمین های بایر بود. بررسی تغییرات بین سال های 2004 تا 2009 نشان می دهد که رشد منفی مناطق شهری عمدتا به علت کیفیت پایین تصاویر ماهواره ای لندست 7 و تشابه رفتار طیفی زمین های نمکی و مناطق شهری ارزیابی می گردد. کلاس های با رشد منفی دیگر از جمله دریاچه که بیشتر به زمین های نمکی تبدیل شده و مناطق سنگی به مناطق بایر و همچنین مناطق نمکی به بایر و ماسه ای تبدیل شده است. تغییرات در بازه زمانی 1999 تا 2004 نشان می دهد که تغییرات منفی کلاس درخت به علت رفتار طیفی پوشش گیاهی است و این کلاس عمدتا به کلاس های زمین های کشاورزی و مراتع تبدیل شده است. در کلاس دریاچه نیز، تغییرات 4 درصدی به کلاس زمین های نمکی و سنگی تشخیص داده شده است. عمده تغییرات در کلاس زمین های بایر در حدود 12 درصد به کلاس سنگی و ماسه ای تشخیص داده شده است. همچنین بیش از 50 درصد از مجموع مساحت کلاس مراتع به کلاس زمین های بایر تبدیل شده که قابل توجه است. تغییرات 1994 تا 1999 نشان می دهد که فقط 3 کلاس رشد مثبت دشته اند و مابقی کلاس ها رشد منفی را شاهد بوده اند که بیشترین آن مربوط به کلاس شهری است و عمده تغییرات معطوف به زمین های بایر بوده است. کلاس های پوشش گیاهی همگی رشد منفی داشتند و همچنین به دلیل شباهت طیفی این کلاس ها با یکدیگر، تفکیک مناسبی بین آن ها انجام نگرفته است. 12 درصد کلاس زمین های بایر نیز به کلاس زمین های ماسه ای تبدیل شده است. طبقه بندی تصاویر و نمایش تغییرات از سال 1989 به سال 1994 نشان می دهد که زمین های ماسه ای، مرتع نوع 1، درخت، زمین های نمکی و دریاچه رشد منفی داشته اند. در مجموع حدود 34 درصد انواع مختلف مراتع به زمین های بایر تبدیل شده است که با توجه به تغییر منفی در پهنه های آبی (دریاچه) منطقی می نماید و به نوعی بیانگر روند سریع تر خشکسالی است. میزان تغییرات سایر طبقه ها، به طبقه زمین های بایر که اعداد به نسبت بزرگی را شامل می گردد.

با توجه به موقعیت جغرافیایی استان قم و سطح زیادی از این استان به ویژه در نیمه شرقی آن را که زمین های بیابانی شامل کلاس های زمین های بایر، نمکی و ماسه ای در برگرفته است، انتخاب کلاس های ذکرشده در این تحقیق منطقی می نماید. با توجه به پوشش عمده استان یکی از معضلات حاکم بر پژوهش حاضر این موضوع بود که تقریبا قریب به اکثریت پیکسل های پوشش دهنده استان، دارای تشابه رفتار طیفی زیادی بودند و این موضوع روند طبقه بندی را دچار مشکل می کرد. به طور کلی نتایج طبقه بندی مربوط به تصاویر اخذشده در سال 2019 میلادی که مربوط به زمانی نزدیک است، رشد مثبت مشهود در کلاس های شهری، کشاورزی، انواع مرتع و پهنه های آبی را نشان می دهد که با توجه به بارندگی های ابتدای بهار 2019 منطقی می نمود. از دیگر نکات حایز اهمیت مربوط به این سال، تغییر گسترده و تبدیل کلاس زمین های سنگی یا صخره به انواع مرتع است. با توجه به تصویر اصلی اخذ شده از سال 2019 و همچنین تصاویر طبقه بندی شده، خطای مربوط به درجات خاکستری در آن مشهود است که تشابه درجات خاکستری و طیف یکسان کلاس های شهری و زمین های نمکی تقریبا توسط نرم افزار به عنوان یک عارضه در نظر گرفته شده و همچنین این خطاها در کلاس های زمین های بایر و ماسه ای نیز مشهود است.