پایش و پیش بینی روند تغییرات اراضی مرتعی با استفاده از تصاویر ماهواره ای و مدل زنجیره مارکوف در حوزه آبخیز نوررود-استان مازندران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم مرتع، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران

2 استادیار گروه مرتع داری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران

3 دانشیار، گروه مرتع‌داری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری ، ایران

4 استاد، گروه جنگل داری، دانشکده جنگل داری وفناوری چوب، دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی گرگان، ایران

5 دانشیار گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری، ایران

چکیده

پیش‌بینی روند تغییرات کاربری و وضعیت پوشش‌گیاهی در اکوسیستم‌های مرتعی از طریق تصاویر ماهواره‌ای، به مدیران منابع‌طبیعی در تصمیم‌گیری کمک خواهد نمود. هدف از این مطالعه پایش و پیش‌بینی تغییرات کاربری و وضعیت پوشش اراضی مراتعی حوزه آبخیز نوررود با استفاده از مدل تلفیقی زنجیره مارکوف در یک دوره‌ی ۶۰ ساله (۱۳۶۷- ۱۴۲۷) می‌باشد. در این پژوهش بعد از پیش‌پردازش تصاویر ماهواره‌ای لندست از سنجنده‌های TM (۱۳۶۷، ۱۳۷۷ و ۱۳۸۷) و OLI (۱۳۹۷) از ماه‌های مشابه (تیر)، طبقه‌بندی تصاویر با استفاده از الگوریتم حداکثر احتمال انجام گرفت. نتایج با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی با مقیاس 25000:‌1، عکس‌های هوایی موجود و برداشت‌های زمینی (1397) مورد ارزیابی صحت قرار گرفت. بطوریکه بیشترین و کمترین ضریب کاپا به ترتیب مربوط به تصاویر سال‌های 1377 و1367 با مقادیر 86/0 و 81/0 بوده است. با استفاده از ماتریس احتمال تبدیل طبقات کاربری اراضی و اعمال مدل تلفیقی زنجیره‌های مارکوف در سه مقطع ده‌ساله طی سال‌های (۱۳۹۷-۱۴۲۷)،‌ پیش‌بینی گردید. نتایج این بررسی طی سال‌های ۱۳۶۷ تا ۱۳۹۷ نشان داد که مناطق جنگلی و مراتع درجه یک و سه در حوزه آبخیز نوررود روند کاهشی و مراتع درجه دو و اراضی سنگلاخی و مسکونی نیز روند افزایشی را داشته است. سطح کل مراتع از ۱۱۶۲۰۶ هکتار در سال ۱۳۶۷ به ۱۰۶۳۳۶ هکتار در سال ۱۳۹۷ کاهش یافته است. مدل پیش‌بینی مارکوف با دقت بیش‌ از ۸۵ درصد نشان می‌دهد روند تغییرات کاربری اراضی طی سال‌های ۱۳۹۷-۱۴۲۷، همانند دوره‌های قبل خواهد بود. به این صورت که کاربری‌های وضعیت پوشش مرتعی درجه یک (پرتراکم)، روند کاهشی (کاهش ۳۵۳۷ هکتار) و کاربری‌های نواحی سنگلاخی و مسکونی نیز روند افزایشی را تا سال ۱۴۲۷ خواهند داشت. پیش‌بینی روند تغییرات کاربری اراضی طی سال‌های ۱۳۹۷-۱۴۲۷ (۳۰ سال) نیز به این صورت خواهد بود که کاربری‌های وضعیت پوشش مرتعی درجه یک، روند کاهشی و کاربری‌های نواحی سنگلاخی و مسکونی روند افزایشی خواهند داشت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Monitoring and predicting the trend of changing rangelands using Satelite images and CA-Markov model (Case study: Noor-rood basin, Mazandaran proince)

نویسندگان [English]

  • Nematollah Koohestani 1
  • Shafagh Rastgar 2
  • Ghodratollah Heidari 3
  • Shaban Shatai Joybari 4
  • Hamid Amirnejad 5
1 PhD student of Range Management, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
2 Assistant Professor, Department of Rangeland, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
3 Associate Professor, Department of Rangeland, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
4 Professor, Department of Forestry, Faculty of Forestry and Wood Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
5 Associate Professor, Department of Agricultural Economics, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Predicting the trend of land use/land cover chenges in natural range ecosystem via remote sensing techniques and evaluating their potentials by modeling, plays an important role in decision making. The goal of this research is monitoring and predicting land use/land cover changes in Nour-rood basin by CA-Markov in a 60 year periods (1988-2048). Landsat TM (1988, 1998, 2008) and OLI (2018) imagery of similar months (in July) were classified by maximum likelihood method algorithm. Terrestrial reality derived from topographic at scale 1:25000 and aerial photos available in the (GDNR) and (WMM) during 1988-2008 and field visits (2018) were evaluated for accuracy. The accuracy of the production maps calculated with Kappa coefficient. So that the highest and lowest ratio were related to the images of 1998 and 1988, respectively with the values of 0.86 and 0.81. The results were compared with field ground truth to determine the accuracy of results. Random matric used to convert land use classes and the map of land cover of Nour-rud basin predicted, in (2018-2028). The results showed that in (1988-2018), forests and rangelands with excellent and fair cover conditions had decreasing and ranges with good condition, rocks and residential areas had increasing trend. Total area of rangelands decreased from 116206 hectares in 1988 to 106336 hectares in 2018. Moreover, the results of Markov model with more than 85% precision showed the same trend of land use changes from 2018-2048. Excellent rangeland cover conditions, showed decreasing trend, rocky and residential areas will also have an increasing trend until 2048. Markov's prediction model also shows an accuracy of more than 85%. The trend of land use changes during 2018-2048 will be the same as in previous. In whitch case, excellent range condition will have decreasing trend; rocky and residential areas will have an increasing trend until 2048.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land cover
  • Normalized difference vegetation index (NDVI)
  • Landuse
  • CA-Markov model
  • Nour-rud river basin