سید کاظم علوی پناه

استفاده از پیشرفت های تکنیکی اخیر در شناسایی و نقشه برداری شوری خاک ها، گامی به جلو در مدیریت خاک های شور است. هدف پژوهش حاضر، استفاده و ارزیابی روش های گوناگون برآورد شوری خاک سطحی در عمق صفر تا پنج سانتی متر اطراف دریاچه طشک و بختگان با وسعت 8062 هکتار است. شوری خاک در این ناحیه عامل مهمی در عملکرد محصولات کشاورزی است. در پژوهش حاضر از سه روش متفاوت برای برآورد شوری خاک استفاده شد و نتایج این سه روش با داده های شوری اندازه گیری شده روی زمین مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، 143 نمونه برداشت شد و مقادیر هدایت الکتریکی عصارة استخراج شده از گل اشباع یا ECe آنها تهیه شد. نمونه های مرتبط به صورت منظم روی شبکه ای 750متری برای ارزیابی مدل رگرسیون (RM) و روش کریجینگ معمولی (OK) جمع آوری شدند. برای روش سوم نیز طبقه بندی نظارت شدة (Scl) تصاویر ماهواره ای مربوط به سنجندة LISS-III به کار گرفته شد. در این پژوهش از مدل های رگرسیونی خطی، توانی و نمایی به منظور تخمین مقادیر شوری استفاده شد و مقادیر رقومی تصاویر ماهواره ای در آنها به عنوان متغیر مستقل و مقادیر Ece به عنوان متغیر وابسته در نظر گرفته شدند. برای تولید نقشة تخمین شوری از روش کریجینگ استفاده شد. در مورد تصاویر ماهواره ای، پیکسل های آموزشی با الگوریتم حداکثر احتمال مشابهت، طبقه بندی و سپس نقشة پوشش زمین تهیه شدند. نتایج پژوهش نشان دادند که مدل های رگرسیونی نمی توانند مقادیر شوری را به خوبی تخمین بزنند و شاخص های پوشش گیاهی همبستگی ضعیفی با مقادیر شوری خاک سطحی دارند. در مکان هایی که مقادیر شوری بیشتر از 16 دسی زیمنس بر متر بود، درصدهای شوری منتج از طبقه بندی نظارت شده و روش کریجینگ معمولی تقریباً مشابه بودند اما در سایر کلاس های شوری، مقادیر به دست آمده از این دو روش با یکدیگر تفاوت داشتند. در طبقه بندی نظارت شدة داده های سنجندة LISS-III، سطوح خاک بایر با مقادیر شوری بیش از 16 دسی زیمنس بر متر، با موفقیت شناسایی و تفکیک شدند. مدل رگرسیون، 100درصد محدودة مطالعه شده را شور برآورد کرد و روش کریجینگ، 6/87 درصد از خاک های منطقه را به عنوان خاک شور، <4 دسی زیمنس برمتر، طبقه بندی کرد در حالی که طبقه بندی نظارت شدة داده های سنجندة LISS-III، 5/62 درصد از خاک های منطقه را شور تشخیص داد. هر کدام از این روش ها محدودیت هایی دارند، از این رو به منظور برآورد شوری خاک، تلفیق آنها پیشنهاد می شود.

در مطالعات زمین شناسی و کانی شناسی، وجود پوشش گیاهی سالم و خشک در پیکسل های حاوی اطلاعات طیفی اجتناب ناپذیر است. بنابراین، بازیابی اطلاعات در حد زیرپیکسل، مانند برآورد میزان حضور یک کانی در یک پیکسل از تصاویر سنجش از دور ابرطیفی، مسئله ای مهم محسوب می شود. در این پژوهش، روش عمق پیوستار اصلاح شده اثر پوشش گیاهی (VCCD)، برای کاهش اثر پوشش گیاهی سالم و خشک در تخمین میزان کانی های هدف، با استفاده از داده های طیف سنجی، آزمایشگاهی کانی شناسی و تصاویر هایپریون (Hyperion) اصلاح و در منطقه اوغلانسر در شمال غرب ایران مورد صحت سنجی قرار گرفت. تخمین پوشش گیاهی سالم و خشک در سطح پیکسل، به ترتیب، با شاخص SAVI و عمق عارضه جذبی در ۲۱۰۲ نانومتر انجام شد. اصلاح عمق حذف پیوستارشده (CRBD)، با روش VCCD، تا آستانه حداکثری حضور پوشش گیاهی سالم برابر با ۶۰ و برای گیاه خشک در بازه 60-56 و ترکیب گیاه سالم و خشک در بازه ۷6-۷2% امکان پذیر است. تأثیر وجود نویزهای تصادفی و تغییر نوع پوشش گیاهی در عملکرد روش اصلاح شده بررسی شد و نتایج نشان داد که روش VCCD توسعه یافته، در مقایسه با وجود نویزهای تصادفی در طیف ها و تغییر نوع پوشش گیاهی، حساسیت بیشتری ندارد. بعد از اصلاح ضرایب مدل و پس از تأیید کارآیی آن، روش پیشنهادی برای اصلاح CRBD و کاهش اثر پوشش گیاهی، روی تصویر Hyperion، اجرا شد. طبق نتایج، حضور پوشش گیاهی سالم و خشک در کانی های کائولینیت و مسکویت منجر به تخمین کمتر از مقدار واقعی می شود. میزان بهبود در صحت برآورد کانی با اعمال روش VCCD درمورد کانی های کائولینیت و مسکویت، به ترتیب، معادل 0.25 و 0.13 ضریب تعیین و میزان خطا 0.0108 و 0.0125 است.

فراوانی و شدت وقوع پدیده طوفان های گردوغبار طی چند سال اخیر در منطقه غرب آسیا و به ویژه در کشور ایران، افزایش پیدا کرده است. تاکنون آثار زیانبار این پدیده در مراحل گوناگون زندگی گیاهی، جانوری و انسانی بررسی شده است. در این پژوهش، تأثیر این پدیده در بازتابندگی طیفی گیاه گندم که مهم ترین گونه کشاورزی کشور به شمار می رود، بررسی و باندهای بهینه برای هریک از شاخص های باریک باند در مطالعه تأثیر این پدیده در گندم تعیین شده است. دو رقم از گندم (Triticum aestivum L. ) در محیط گلخانه و در شرایط کنترل شده پرورش داده شد و با استفاده از دستگاه تونل باد در طول روزهای متفاوت، بدون گردوغبار، دو، چهار و شش روز، و دو دوره رشد متفاوت، سه برگی شدن و خوشه دهی، درمعرض گردوغبار قرار گرفتند. اندازه گیری طیفی با استفاده از دستگاه طیف سنج Fieldspec-3-ASD با محدوده طیفی کامل انجام شد. چهار شاخص باریک باند طیفی جدید شامل NDVI، RVI، SAVI و PVI برای کل نمونه ها و همچنین، برای نمونه های مراحل سه برگی شده و خوشه دهی به طور جداگانه محاسبه و همبستگی بین این شاخص ها و تعداد روزهای گردوغباری بررسی شد. دقت نتایج تخمین تعداد روزهای گردوغباری با استفاده از R 2 و RMSE و روش اعتبار متقابل سنجیده شد. فقط باندهای بهینه انتخاب شده در شاخص SAVI2 محاسبه شده برای داده های مرحله خوشه دهی در محدوده طیفی SWIR قرار داشت. نتایج نشان دادند که در کل سه حالت، شاخص PVI ارتباط قوی تری (70/0 =RMSE،80/0=R 2 ) به نسبت دیگر شاخص ها، با تعداد روزهای گردوغباری نشان می دهد. همچنین، شاخص ها قابلیت بهتری در تخمین تعداد روزهای گردوغباری در داده های مرحله سه برگی شدن (77/0 67/0 و 80/0 63/0)، درقیاس با داده های مرحله خوشه دهی (91/0 73/0 و 71/0 62/0) نشان دادند. بنابراین، تعداد روزهای گردوغباری با استفاده از روش شاخص های باریک باند در مراحل ابتدای رشد گیاه با دقت بالاتری تخمین زده می شود.

سنجش از دور حرارتی، با فراهم آوردن قابلیت محاسبه دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره ای، نقش مهمی در مطالعات محیط زیستی از جمله مطالعات اقلیمی، شناسایی گسل های پنهان و یا در مواردی پی جویی منابع زمین گرمایی ایفا می کند. در این مقاله با استفاده از اطلاعات بدست آمده از باند های حرارتی ماهواره لندست 8، دمای سطح زمین در لحظه تصویربرداری از منطقه ای دارای گسل های بیسمنتی محاسبه گردیده است. اطلاعات حرارتی حاصل از منطقه محاط بر گسل شهداد و قسمت جنوبی گسل نایبند، که در محدوده ی شرقی شهرستان کرمان قرار دارند، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. نتایج این تحقیق نشان داد که در نزدیکی زون مرکزی این دو گسل عمیق و بزرگ تجمع های حرارتی سطحی وجود دارد. طبق نتایج بدست آمده از پژوهش حاضر این تجمعات حرارتی با فاصله گرفتن از زون مرکزی گسل کاهش می یابد. بر اساس انطباق موقعیت گسل ها و پیکسل های دمای بالا، تجمع های خطی حرارتی می توانند کلیدی جهت شناسایی گسل های اصلی در مناطق با لیتولوژی و سن مشابه در نقشه های بدست آمده از دمای سطح زمین باشند. در مطالعه حاضر با توجه به موقعیت گسل ها و نقشه های دمایی، دو منطقه ی با حداکثر تمرکز نمودارهای هم دمای مشمول کران بالای طیف دمایی نقشه LST منطقه، استخراج و ارائه گردیده است. با توجه به شیب نمودارهای هم دما به سمت زون مرکزی گسل در مناطق مذکور، و با توجه به نزدیک بودن عمق گسل های بیسمنتی به مواد داغ تشکیل دهنده آستنوسفر زمین، مناطق معرفی شده می توانند به عنوان پتانسیل اولیه وجود منابع زمین گرمایی مورد بررسی تفصیلی واقع شوند.

سیلاب های شدید یکی از فاجعه بارترین حوادث طبیعی به شمار می روند. این سیلاب ها می توانند به تغییرات مورفولوژیک قابل توجهی در چشم انداز منطقه منجر شوند. در این مقاله به پاسخ ژئومورفولوژیک رودخانه های کوهستانی ایلام به سیلاب شدید سال 1394، با ارائه روابط بین تغییرات مورفولوژیک و عوامل کنترل کننده آن در سرشاخه های رودخانه کنجانچم (بالادست سد ایلام)، پرداخته شده است. یک رویکرد یک پارچه از جمله تجزیه و تحلیل تغییرات عرض کانال، برآورد دبی اوج، و شاخص های هیدرولیک در بازه های مورد مطالعه، تعیین درجه رسوب دهی در بازه ها، و بررسی نقش عوامل انسانی در تشدید پاسخ سیلاب در مطالعه این واقعه استفاده شد. روابط بین میزان گسترش کانال و عوامل کنترل کننده در مقیاس بازه با استفاده از مدل های رگرسیون چندمتغیره بررسی شد. نتایج بیانگر این بود که در این مدل ها نسبت عرض رابطه ای نسبتاً قوی با پایداری جانبی، عوارض انسانی، درجه رسوب دهی، و توان واحد جریان محاسبه شده براساس عرض کانال قبل از سیلاب دارد و ضرایب تبیین چندمتغیره (2R) در محدوده بین 73/0 تا 8/0 قرار گرفت. نتایج نشان داد که متغیرهای هیدرولیک به تنهایی قابلیت توضیح پاسخ کانال به سیلاب های شدید را نداشته و گنجاندن فاکتورهای دیگری از قبیل پایداری جانبی، درجه رسوب دهی، و عوامل انسانی برای افزایش قابلیت توضیح مدل های رگرسیون موردنیاز است.

در این پژوهش هدف بررسی توانمندی و قابلیت سنجش ازدور و تصاویر ماهواره ای در بررسی تغییرات طیفی گیاه گندم و تشخیص امراض و استرس آن در منطقه دشت مغان در شهرستان پارس آباد هست. دستیابی به چنین قابلیتی می تواند در پیش بینی به موقع امراض و آفت ها و هم چنین جلوگیری از گسترش آن و استفاده به موقع از قارچ کش ها و سموم دفع آفات نباتی مفید واقع شود. در راستای نیل به این هدف خصوصیات طیفی گندم و گیاهان دیگر موجود با استفاده از ماهواره های IRS و لندست 8 موردبحث و بررسی قرار می گیرد. گیاه گندم دارای گونه های مختلفی هست که در این منطقه گندم آتیلا و گندم کوهی بیشتر کشت می شود که در این تحقیق رفتارهای طیفی آن ها مورد ملاحظه قرار می گیرد. در این پژوهش از 146 نقطه کنترل زمینی استفاده شد که بیشترین درصد منطقه ازلحاظ درجه استرس به طبقه 2 و کمترین آن به درجه صفر یا طبقه سالم تعلق گرفت. پس از اعمال تصحیحات اتمسفری و هندسی بر روی تصاویر ماهواره ای موجود ؛ نسبت های باندی مختلفی به منظور شناسایی بهترین ترکیب باندی و تفکیک پذیری کلاس های سالم و درجه های استرس یک ، دو و سه مدنظر قرار گرفت. جهت نیل به این هدف از شاخص های استرس و سبزینگی پوشش گیاهی مختلفی استفاده شد. از بین شاخص ها، شاخص GNDVI بیشترین کارایی را داشت و توانست 81% وضعیت مناطق را درست برآورد کند. شاخص GVI دارای بیشترین مقدار ضریب کاپا و صحت کلی به ترتیب با 94/0 و 3/95 است که نشان از کاربرد بالای این شاخص در درجه بندی استرس گیاه گندم می باشد. هم چنین این شاخص بیشترین مساحت را به درجه استرس یک اختصاص داد.

تعیین دقیق نیاز آبی محصولات گوناگون و همچنین میزان آب مصرفی در سطحی پهناور و در زمان واقعی یکی از مهم ترین نیازهای متخصصان آب وخاک است. پیش نیاز آن نیز تعیین تبخیروتعرق مرجع است. معمولاً محاسبه این پارامتر براساس استفاده از داده های اقلیمی و حل معادلات تجربی انجام می شود اما، به دلیل محدودبودن و توزیع نامناسب ایستگاه های هواشناسی، اغلب استفاده از داده های آنها سبب ایجاد خطا در محاسبه این پارامتر می شود. بهترین گزینه، به منظور برطرف کردن این محدودیت، استفاده از داده های سنجش از دوری است. بدین منظور می توان از محصولات گوناگون ماهواره ای بهره برد و با ترکیب آنها، برای تهیه نقشه های به روز تبخیروتعرق مرجع و واقعی اقدام کرد. ازاین رو تحقیق حاضر به منظور بررسی امکان استفاده از محصولات سامانه های WaPOR و ERA5 با هدف محاسبه میزان تبخیروتعرق مرجع روزانه، برمبنای روش تجربی پنمن مانتیث و ارزیابی و صحت سنجی خروجی های آن در سطح استان سیستان و بلوچستان ایران انجام شده است. نتایج تحقیق نشان داد که سامانه های سنجش از دوری با دقت بالای 80%، در محل ایستگاه های هواشناسی، مقدار تبخیروتعرق مرجع را برآورد کرده اند و در تمامی ایستگاه ها خطای کمتر از 2 میلی متر گزارش شد. همچنین فصل زراعی پانزدهم خرداد تا پانزدهم آبان، در مقایسه با فصل زراعی اول آذر تا پانزدهم اردیبهشت، تبخیروتعرق مرجع به دست آمده از داده های ماهواره ای همبستگی بالاتری را نشان می دهد. ازآن جاکه مقادیر برآورد و صحت سنجی شده دقت مورد قبولی داشتند، در گام بعدی می توان، در هر نقطه از استان، از این سامانه ها استفاده کرد

شاخص سطح برگ نقش مهمی در تبادل ماده و انرژی بین زمین و اتمسفر دارد. مانند سایر گیاهان، شاخص سطح برگ نیشکر معیار خوبی برای وضعیت سلامت و رشد این محصول است که به دلیل نقش آن در صنایع غذایی و انرژی، اهمیت اقتصادی بسیاری دارد. ماهواره PRISMA که در سال 2019 پرتاب شد، یکی از جدیدترین منابع داده های ابرطیفی را فراهم کرده است که به ویژه، در تهیه نقشه متغیرهای گیاهی کاربرد دارد. در پژوهش حاضر، نوع جدیدی از شبکه های عصبی مصنوعی، موسوم به شبکه عصبی تنظیم شده با روش بیزین (BRANN) که قانون بیز را برای غلبه بر مشکل بیش برازش شبکه های عصبی به کار می برد، استفاده می شود. مدل یادشده روی مجموعه ای داده، متشکل از طیف دریافت شده ازطریق ماهواره PRISMA به منزله متغیر مستقل و مقادیر اندازه گیری شاخص سطح برگ نیشکر به منزله متغیر وابسته، اجرا شد. اندازه گیری های زمینی شاخص سطح برگ نیشکر در 118 واحد نمونه برداری زمینی، روی مزارع کشت و صنعت نیشکر امیرکبیر در استان خوزستان و در هفت تاریخ متفاوت طی یک دوره رشد نیشکر در سال 1399، انجام شد. مقایسه عملکرد BRANN با یک روش متعارف شبکه عصبی، یعنی شبکه آموزش دیده با روش لونبرگ مارکوارت (LMANN) در بازیابی شاخص سطح برگ نیشکر از طیف PRISMA، حاکی از این است کهRMSE  بازیابی از 26/2 (m 2 /m 2 ) به روش LMANN به 67/0 (m 2 /m 2 )، با استفاده از روش BRANN کاهش یافته است. در این پژوهش، به منظور کاهش ابعاد داده نیز از تبدیل مؤلفه های اصلی استفاده شد. در بازیابی شاخص سطح برگ از بیست مؤلفه اصلی اول نیز RMSE از 41/1 (m 2 /m 2 ) با استفاده از روش LMANN به 71/0 (m 2 /m 2 ) طبق روش BRANN کاهش یافت. استفاده از مؤلفه های اصلی باعث کاهش چشمگیر زمان محاسباتی شد. با اجرای مدل آموزش دیده BRANN روی تصاویر PRISMA به صورت پیکسل به پیکسل، نقشه شاخص سطح برگ نیشکر تولید شد. ارزیابی این نقشه نشان داد که این نقشه تغییرات مکانی شاخص سطح برگ نیشکر را به خوبی نشان می دهد. نتایج این تحقیق بیانگر قابلیت بالای روش BRANN و تصاویر PRISMA برای بازیابی شاخص سطح برگ نیشکر است.

محدوده مورد مطالعه بخشی از رودخانه کارون واقع در استان خوزستان است که از تنگ عقیلی شوشتر تا محل ورود کارون به اروند رود امتداد دارد.تغییرات رودخانه کارون در جلگه آبرفتی خوزستان و تفاوتهای محلی بازه ها با توجه به عوامل زمین ساختی(تکتونیکی)، هیدرولوژیکی و انسانی، سبب آسیب ها و مخاطرات رودخانه ای در طول زمان شده است و کنترل این مخاطرات تنها با شناخت محیط رودخانه و تعیین تغییرات آن به روشهای مناسب امکان پذیر است. برای بررسی ویژگیهای مورفومتریک رودخانه کارون جهت پیش بینی تغییرات، با استفاده از تصاویر ماهواره ای IRS، سنجنده LISSIII با قدرت تفکیک مکانی 23.5 متر مربوط به تاریخ 29 ژولای سال 2007، و تصاویر ماهواره لندست سال 1991 مسیر رودخانه ترسیم شد و در نرم افزار های GIS اندازه گیری های مورد نیاز، انجام و مورد تجزیه و تحلیل مکانی قرار گرفت. برای این منظور کل رودخانه کارون با توجه به تعداد پیچهای آن (100 پیچ)، به محدوده های کوچکتری تقسیم شد و نقاط عطف پیچها به عنوان محدوده بالایی و پایینی هر پیچ انتخاب گردید و پارامترهای شعاع انحناء، نقاط میانگین مرکزی هر پیچ، جهت پیچ ومیزان مهاجرت سالیانه آن اندازه گیری شد نتایج روش پیش بینی مسیر رودخانه نشان می دهد که بازه های مآندری بیشترین تهدید را دارند و اگر تغییرات کاربریها و مناطق حساس رودخانه به فرسایش بخصوص در راس پیچها و مناطق با تغییر پذیری بالا کنترل نشود مساحت زیادی از اراضی کشاورزی، تاسیسات انسانی و جاده ها در معرض تهدید و تخریب جدی قرار می گیرند

اثر جزیره گرمایی شهری به دلیل تلاقی با چالش های محیط زیستی مهم قرن بیست و یکم یکی از مهم ترین بررسی ها در مورد پدیده های محیط زیستی است. در همین راستا، مطالعه دمای سطح زمین (LST)، چشم انداز واضحی از بررسی جزایر گرمایی در شهرها به دست می دهد که با توجه به اقلیم گرم و خشک شهر یزد، بررسی وضعیت و عوامل اثرگذار بر LST در این شهر را ضروری می نمایاند. این پژوهش با استفاده از تصویر فیوژن شده طیفی و مکانی لندست-8 برای ماه آگوست سال 2020 میلادی و با بهره گیری از الگوریتم های یادگیری ماشین سعی دارد تا تغییرات LST را با محاسبه پارامترهای مختلف مرتبط با چشم انداز سطح زمین شهری مدل کند. بر اساس نتایج این پژوهش، فیوژن طیفی-مکانی تصویر لندست-8 با سنتینل-2 به روش بارزسازی پن، موجب افزایش 10.7%ی دقت کلی و 16.5%ی ضریب کاپا در طبقه بندی این تصویر شد. این پژوهش همچنین نشان داد که اکثر پارامترهای مرتبط با همسایگی با پوشش اراضی در رده 1 تا 11 تأثیرگذاری بر LST شهر یزد قرار دارند. دراین بین، مجاورت با پوشش زمین های بایر در شعاع 100، 50 و 150 متر به ترتیب رتبه 1 تا 3 مهم ترین پارامترهای اثرگذار بر LST را از آن خود کردند. این پژوهش نشان داد که تغییر آرایش پوشش اراضی می تواند بر LST اثرگذار بوده و تغییر پوشش زمین های بایر به مناطق ساخته شده، تا °C 1.1، به پوشش گیاهی، تا °C 2.1 و تغییر 30% از زمین های بایر به پوشش گیاهی، تا °C 1.6 می تواند میانگین LST را در شهر یزد کاهش دهد. همچنین این پژوهش با بررسی دو رویکرد مختلف شبیه سازی ایجاد پوشش گیاهی در سطح شهر یزد نشان داد که رویکرد صرفه جویی در زمین می تواند میانگین LST را در شهر یزد تا 1.3 درجه و رویکرد تقسیم زمین تا °C 1.4 کاهش دهد.