تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تهیه نقشه درصد پوشش گیاهی مراتع و پایش تغییرات آن در دوره‌های خشکسالی و ترسالی با استفاده از NDVI سنجنده MODIS (مطالعه موردی: مراتع جنوب استان یزد)

نویسندگان
هادی زارع خورمیزی 1
حمیدرضا غفاریان مالمیری 2
1 دانشجو دکتری علوم و مهندسی مرتع دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 استادیار گروه جغرافیا دانشگاه یزد، یزد، ایران
10.61186/jgs.23.69.193
چکیده
آگاهی از خصوصیات پوشش گیاهی مراتع و همچنین عوامل موثر بر آن در برنامه ­ریزی­ های محیطی، آمایش سرزمین و توسعه پایدار بسیار حائز اهمیت است. با این حال نقشه ­های منطقه­ ای و به روز شده درصد پوشش گیاهی مراتع همواره در دسترس و قابل تهیه نیست. در پژوهش حاضر به منظور تهیه نقشه درصد پوشش گیاهی مراتع و پایش تغییرات آن در دوره­ های خشکسالی و ترسالی از شاخص NDVI سنجنده MODIS طی سال­ های 1379 تا 1396 با قدرت تفکیک مکانی 250 متر و قدرت تفکیک زمانی 16 روزه و همچنین شاخص خشکسالی SPI استفاده شد. منطقه مورد مطالعه بخشی از مراتع واقع در جنوب استان یزد ­می­ باشد؛ که در سال 1394 به منظور تهیه داده­ های زمینی، نمونه­ گیری از میزان درصد پوشش گیاهی از سطح مراتع منطقه مورد مطالعه صورت گرفت. بر اساس نتایج، شاخص NDVI دارای قابلیت مناسبی در تهیه نقشه درصد پوشش گیاهی می­ باشد؛ به طوری که ضریب تبیین (R2) بین این شاخص و نقاط نمونه برداری شده 0/71 بدست آمد. بر اساس نتایج، به طور میانگین طی سال­های 1379 تا 1396، پوشش گیاهی منطقه مورد مطالعه 11/3 درصد بوده است. بیشترین و کمترین میزان درصد پوشش گیاهی در سطح منطقه مورد مطالعه به ترتیب مربوط به سال­های 1381 و 1379 که به ترتیب دارای وضعیت­ های ترسالی متوسط و خشکسالی بسیار شدید بودند، با میانگین 14/6 و 9/2 درصد مشاهده شد.
کلیدواژه‌ها
پوشش گیاهی
خشکسالی
شاخص استاندارد بارش
NDVI
یزد

عنوان مقاله English

Preparation of Rangeland vegetation cover map and monitoring its changes in drought and wet periods using NDVI MODIS product (Case Study: Southern Rangelands of Yazd Province)

نویسندگان English

Hadi Zare khormizie 1
Hamid Reza Ghafarian Malamiri 2
1 Tehran University
2 Yazd University
چکیده English

Knowledge of rangeland vegetation characteristics as well as factors affecting it in environmental planning, land management and sustainable development is very important. However, regional and up-to-date maps of pasture vegetation cover are not always available. In this study, in order to plot the vegetation cover percentage of the rangelands and monitor its changes in drought and wet periods, NDVI products of MODIS sensor during the years from 2000 to 2017 with a spatial resolution of 250 m and a 16-day time resolution, and The SPI drought index were used. The study area is the part of the rangelands located in the Southern province of Yazd. In 2013, in order to provide ground truth data, a field work was done to take the sampling rate of vegetation from the rangeland level in the study area. According to the results, the NDVI index has a good ability to map vegetation cover, so the coefficient of determination (R2) between this index and the sample points was 0.71. Based on the results, the average vegetation cover of the studied area was 11.3% during the years 2000 to 2017. The highest and lowest amount of vegetation cover in the study area was in 2000 and 2002, with moderate mild conditions and very severe drought, respectively (14.6% and 9.2% respectively). The most important factors influencing the vegetation cover in the study area are rainfall and drought periods, so that the coefficient of determination (R2) between the SPI drought index and the average vegetation percentage was 0.85. In general, based on the results there is a high potential for assessing and monitoring rangeland vegetation changes using satellite data and remote sensing technique.

کلیدواژه‌ها English

Vegetation Cover
drought
Standard Precipitation index
NDVI
Yazd
ارزانی، حسین؛ عابدی، مهدی. اندازه گیری و ارزیابی پوشش گیاهی (جلد دوم)، 1394، انتشارات دانشگاه تهران، تهران، 305 ص.
ارزانی، حسین؛ عابدی، مهدی. اندازه گیری و ارزیابی پوشش گیاهی (جلد دوم)، 1394، انتشارات دانشگاه تهران، تهران، 305 ص.
پرویز، لاله؛ خلقی، مجید؛ ولی زاده، خلیل، عراقی نژاد، شهاب و ایران‌نژاد، پرویز. 1390. بررسی کارایی شاخص های منتج از فناوری سنجش‌ازدور در ارزیابی خشک‌سالی هواشناسی؛ مطالعه ی موردی: حوضه ی آبریز سفیدرود. فصلنامه جغرافیا و توسعه، 9 (22): 164-147.
پرویز، لاله؛ خلقی، مجید؛ ولی زاده، خلیل، عراقی نژاد، شهاب و ایران‌نژاد، پرویز. 1390. بررسی کارایی شاخص های منتج از فناوری سنجش‌ازدور در ارزیابی خشک‌سالی هواشناسی؛ مطالعه‌ی موردی: حوضه ی آبریز سفیدرود. فصلنامه جغرافیا و توسعه، 9 (22): 164-147.
جباری، سمیه؛ خواجه الدین، سید جمال‌الدین؛ جعفری، رضا و سلطانی، سعید. 1393، بررسی تغییرات درصد پوشش گیاهی مراتع با استفاده از تصاویر ماهواره ای در منطقه سمیرم اصفهان، بوم‌شناسی کاربردی، 3 (10): 38-27.
جباری، سمیه؛ خواجه الدین، سید جمال‌الدین؛ جعفری، رضا و سلطانی، سعید. 1393، بررسی تغییرات درصد پوشش گیاهی مراتع با استفاده از تصاویر ماهواره ای در منطقه سمیرم اصفهان، بوم‌شناسی کاربردی، 3 (10): 38-27.
دستورانی، مصطفی؛ ولی، عباسعلی، سپهر، عادل و بایرام کمکی، قوچی، 1394، بررسی اثر خشک‌سالی بر روی پوشش گیاهی با استفاده از سنجنده MODIS در خراسان رضوی، مجله علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، 4 (7): 8-1.
دستورانی، مصطفی؛ ولی، عباسعلی، سپهر، عادل و بایرام کمکی، قوچی، 1394، بررسی اثر خشک‌سالی بر روی پوشش گیاهی با استفاده از سنجنده MODIS در خراسان رضوی، مجله علمی پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، 4 (7): 8-1.
راهداری، وحید؛ سفیانیان، علیرضا؛ خواجه الدین، سید جمال‌الدین و ملکی نجف‌آبادی، سعیده، 1392، بررسی قابلیت داده های ماهواره ای در تهیه نقشه درصد تاج پوشش گیاهی مناطق خشک و نیمه‌خشک (مطالعه موردی پناهگاه حیات‌وحش موته)، علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، 15(4): 54-43.
راهداری، وحید؛ سفیانیان، علیرضا؛ خواجه الدین، سید جمال‌الدین و ملکی نجف‌آبادی، سعیده، 1392، بررسی قابلیت داده های ماهواره ای در تهیه نقشه درصد تاج پوشش گیاهی مناطق خشک و نیمه‌خشک (مطالعه موردی پناهگاه حیات‌وحش موته)، علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، 15(4): 54-43.
زارع خورمیزی، هادی؛ حسینی، سید زین العابدین؛ مختاری، محمدحسین و غفاریان مالمیری، حمیدرضا. 1396. بازسازی سری‌های زمانی NDVI سنجنده MODIS با استفاده از الگوریتم تجزیه‌وتحلیل هارمونیک سری‌های زمانی (HANTS)، (مطالعه موردی: استان یزد). برنامه‌ریزی و آمایش فضا، 21 (3): 221-255.
زارع خورمیزی، هادی؛ حسینی، سید زین العابدین؛ مختاری، محمدحسین و غفاریان مالمیری، حمیدرضا. 1396. بازسازی سری‌های زمانی NDVI سنجنده MODIS با استفاده از الگوریتم تجزیه‌وتحلیل هارمونیک سری‌های زمانی (HANTS)، (مطالعه موردی: استان یزد). برنامه‌ریزی و آمایش فضا، 21 (3): 221-255.
زارع خورمیزی، هادی؛ غفاریان مالمیری، حمیدرضا. 1396. پایش خشک‌سالی و تأثیر آن بر پوشش گیاهی با استفاده از تکنیک های سنجش‌ازدور مطالعه موردی: استان یزد، سال های 1994 تا 2014، مدیریت بیابان، 5 (10): 86-68.
زارع خورمیزی، هادی؛ غفاریان مالمیری، حمیدرضا. 1396. پایش خشک‌سالی و تأثیر آن بر پوشش گیاهی با استفاده از تکنیک‌های سنجش‌ازدور مطالعه موردی: استان یزد، سال‌های 1994 تا 2014، مدیریت بیابان، 5 (10): 86-68.
شکوهی، علیرضا. 1391. مقایسه شاخص های RDI و SPI برای تحلیل خشک‌سالی در مقیاس ایستگاهی با تکیه‌بر خشک‌سالی کشاورزی (مطالعه موردی: قزوین و تاکستان)، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، 3 (9): 122-111.
شکوهی، علیرضا. 1391. مقایسه شاخص‌های RDI و SPI برای تحلیل خشک‌سالی در مقیاس ایستگاهی با تکیه‌بر خشک‌سالی کشاورزی (مطالعه موردی: قزوین و تاکستان)، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، 3 (9): 122-111.
شیرانی، فرزانه؛ مزیدی، احمد و خداقلی، مرتضی. 1388. پهنه‌بندی اقلیمی استان یزد با استفاده روش های آماری چند متغیره، مجله جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای، 7 (13): 157-139.
شیرانی، فرزانه؛ مزیدی، احمد و خداقلی، مرتضی. 1388. پهنه‌بندی اقلیمی استان یزد با استفاده روش های آماری چند متغیره، مجله جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای، 7 (13): 157-139.
غفاریان مالمیری، حمیدرضا و زارع خورمیزی، هادی. 1396. بازسازی سری های زمانی داده های ماهواره ای دمای سطح زمین با استفاده از الگوریتم تجزیه‌وتحلیل هارمونیک سری‌های زمانی (HANTS). سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 8 (3): 55-37.
غفاریان مالمیری، حمیدرضا و زارع خورمیزی، هادی. 1396. بازسازی سری های زمانی داده های ماهواره ای دمای سطح زمین با استفاده از الگوریتم تجزیه‌وتحلیل هارمونیک سری‌های زمانی (HANTS). سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 8 (3): 55-37.
مصداقی، منصور. 1389. مرتع داری در ایران، انتشارات آستان قدس رضوی، چاپ ششم، مشهد، 336 ص.
مصداقی، منصور. 1389. مرتع‌داری در ایران، انتشارات آستان قدس رضوی، چاپ ششم، مشهد، 336 ص.
مقدم، محمدرضا. 1390. مرتع و مرتع داری، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ هفتم، تهران، 470 ص.
مقدم، محمدرضا. 1390. مرتع و مرتع داری، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ هفتم، تهران، 470 ص.
مهدیاری، فاطمه؛ پورخباز، محمدرضا؛ توکلی، مرتضی و اقدر، حسین. 1393، تهیه نقشه پوشش گیاهی و پایش تغییرات آن با استفاده از تکنیک های سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: شهرستان بهبهان)، اطلاعات جغرافیایی، 23 (92): 34-23.
مهدیاری، فاطمه؛ پورخباز، محمدرضا؛ توکلی، مرتضی و اقدر، حسین. 1393، تهیه نقشه پوشش گیاهی و پایش تغییرات آن با استفاده از تکنیک های سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: شهرستان بهبهان)، اطلاعات جغرافیایی، 23 (92): 34-23.
مؤذن‌زاده، روزبه؛ ارشد، صالح؛ قهرمان، بیژن و داوری، کامران. 1391. پایش خشک‌سالی در کشت های غیرآبی با استفاده از تکنیک سنجش‌ازدور، مدیریت آب و آبیاری، 2 (2):52-39.
مؤذن‌زاده، روزبه؛ ارشد، صالح؛ قهرمان، بیژن و داوری، کامران. 1391. پایش خشک‌سالی در کشت‌های غیرآبی با استفاده از تکنیک سنجش‌ازدور، مدیریت آب و آبیاری، 2 (2):52-39.
میرموسوی، سید حسین؛ کریمی، حمیده. 1392. مطالعه ی اثر خشک‌سالی بر روی پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS (مطالعه موردی: استان کردستان)، فصلنامه جغرافیا و توسعه، 11 (31): 76-57.
میرموسوی، سید حسین؛ کریمی، حمیده. 1392. مطالعه ی اثر خشک‌سالی بر روی پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS (مطالعه موردی: استان کردستان)، فصلنامه جغرافیا و توسعه، 11 (31): 76-57.
هادیان، فاطمه؛ حسینی، سید زین‌العابدین و سید حسنی، منصوره. 1393. پایش تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از اطلاعات بارندگی و تصاویر ماهواره ای NOAA AVHRR در استان کرمانشاه، نشریه مرتع‌داری، 1 (1): 62-46.
هادیان، فاطمه؛ حسینی، سید زین‌العابدین و سید حسنی، منصوره. 1393. پایش تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از اطلاعات بارندگی و تصاویر ماهواره‌ای NOAA AVHRR در استان کرمانشاه، نشریه مرتع‌داری، 1 (1): 62-46.
Dutta, D. Kundu, A. Patel, N.R. Saha, S.K. Siddiqui, A.R. 2015, Assessment of agricultural drought in Rajasthan (India) using remote sensing derived Vegetation Condition Index (VCI) and Standardized Precipitation Index (SPI), The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences 18, pp: 53-63. [DOI:10.1016/j.ejrs.2015.03.006]
Dutta, D. Kundu, A. Patel, N.R. Saha, S.K. Siddiqui, A.R. 2015, Assessment of agricultural drought in Rajasthan (India) using remote sensing derived Vegetation Condition Index (VCI) and Standardized Precipitation Index (SPI), The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences 18, pp: 53-63. [DOI:10.1016/j.ejrs.2015.03.006]
Hagen, S.C., Heilman, P., Marsett, R., Torbick, N., Salas, W., Ravensway, J. and Qi, J. 2012. Mapping Total Vegetation Cover Across Western angelands With Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer Data, Rangeland Ecology & Management, 65 (5): 456-467. [DOI:10.2111/REM-D-11-00188.1]
Hagen, S.C., Heilman, P., Marsett, R., Torbick, N., Salas, W., Ravensway, J. and Qi, J. 2012. Mapping Total Vegetation Cover Across Western angelands With Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer Data, Rangeland Ecology & Management, 65 (5): 456-467. [DOI:10.2111/REM-D-11-00188.1]
Lu, D., P Mausel, E. Brondizio, and E. Moran. 2004. Change detection techniques. International Journal of Remote Sensing, 25 (12): 2365-2407. [DOI:10.1080/0143116031000139863]
Lu, D., P Mausel, E. Brondizio, and E. Moran. 2004. Change detection techniques. International Journal of Remote Sensing, 25 (12): 2365-2407. [DOI:10.1080/0143116031000139863]
McKee, T.B., Doesken, N.Y. & Kleist, J.Y. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. Eighth Conference on Applied Climatology, American Meteorological Society: Anaheim, CA, 174-184.
McKee, T.B., Doesken, N.Y. & Kleist, J.Y. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. Eighth Conference on Applied Climatology, American Meteorological Society: Anaheim, CA, 174-184.
Mukherjee, T. Mukherjee, S. Mukhopadhaya, A. Roy, A. K. and Dutta, S. 2014, Drought Monitoring of Chhattisgarh Using Different Indices Based on Remote Sensing Data, Climate Change and Biodiversity, pp 85-101. [DOI:10.1007/978-4-431-54838-6_7]
Mukherjee, T. Mukherjee, S. Mukhopadhaya, A. Roy, A. K. and Dutta, S. 2014, Drought Monitoring of Chhattisgarh Using Different Indices Based on Remote Sensing Data, Climate Change and Biodiversity, pp 85-101. [DOI:10.1007/978-4-431-54838-6_7]
Rouse, J.W., Haas, R.H., Schell, J.A. and Deering, D.W. (1973). Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS. In 3rd ERTS Symposium, NASA SP-351 I, pp. 309-317.
Rouse, J.W., Haas, R.H., Schell, J.A. and Deering, D.W. (1973). Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS. In 3rd ERTS Symposium, NASA SP-351 I, pp. 309-317.
Tigkas D., Vangelis, H., & Tsakiris, G. (2015). DrinC: a software for drought analysis based on drought indices. Earth Science Informatics, 8 (3): 697-709. [DOI:10.1007/s12145-014-0178-y]
Tigkas D., Vangelis, H., & Tsakiris, G. (2015). DrinC: a software for drought analysis based on drought indices. Earth Science Informatics, 8 (3): 697-709. [DOI:10.1007/s12145-014-0178-y]
Verhoef, W. 1996. Application of Harmonic Analysis of NDVI Time Series (HANTS). In S. Azzali & M. Menenti (Eds.), In: Fourier analysis of temporal NDVI in southern Africa and America continent. The Netherlands, DLO Winand Staring Centre, Report 108, pp. 19-24.
Verhoef, W. 1996. Application of Harmonic Analysis of NDVI Time Series (HANTS). In S. Azzali & M. Menenti (Eds.), In: Fourier analysis of temporal NDVI in southern Africa and America continent. The Netherlands, DLO Winand Staring Centre, Report 108, pp. 19-24.
Wiesmair, M., Feilhauer, H., Magiera, A., Otte, A., and Waldhardt, R. 2016. Estimating Vegetation Cover from High-Resolution Satellite Data to Assess Grassland Degradation in the Georgian Caucasus, Mountain Research and Development, 36 (1): 56-65. [DOI:10.1659/MRD-JOURNAL-D-15-00064.1]
Wiesmair, M., Feilhauer, H., Magiera, A., Otte, A., and Waldhardt, R. 2016. Estimating Vegetation Cover from High-Resolution Satellite Data to Assess Grassland Degradation in the Georgian Caucasus, Mountain Research and Development, 36 (1): 56-65. [DOI:10.1659/MRD-JOURNAL-D-15-00064.1]
Zhang, X., Liao, C., Li, J., and Sun, Q. 2012. Fractional vegetation cover estimation in arid and semi-arid environments using HJ-1 satellite hyperspectral data, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 21: 506-512. [DOI:10.1016/j.jag.2012.07.003]
Zhang, X., Liao, C., Li, J., and Sun, Q. 2012. Fractional vegetation cover estimation in arid and semi-arid environments using HJ-1 satellite hyperspectral data, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 21: 506-512. [DOI:10.1016/j.jag.2012.07.003]