بومشناسي کاربردي/ سال پنجم / شماره هفدهم / پاييز ۱۳۹۵

برآورد فراوانی و تراکم گیاهی مراتع با استفاده از عکسهاي هوایی ارتفاع پایین

ملوك رویان1*، عادل سپهري1 و عبدالرسول سلمان ماهینی2

(تاریخ دریافت: 26/1/1392 ؛ تاریخ پذیرش: 2/6/1395)

چكيده
126873903225

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:10 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.5.17.1 ]

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:10 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.5.17.1 ]

سنجش از دور و عکسهاي هوايي، ابزاري براي شناسايي، مطالعه و برآورد متغيرهاي پوشش گياهي مانند فراواني و تراكم گونههاي گياهي در جنگلها و مراتع هستند. تصاوير دورسنجي معمول در ارزيابي پارامترهاي پوشش گياهي، اطلاعات کلي ارائه ميدهنـد و بـراي كسـباطلاعات جزئيتر درباره متغيرهاي گياهي، نياز به تصاوير با مقياس بزرگتر است. مطالعه حاضر بهمنظور اندازهگيري فراواني و تراکم گياهان در مراتع دشتي با استفاده از تصاوير تهيه شده از طريق بالون و تعيين مناسبترين ارتفاع پرواز انجام شده است. فراواني و تـراکم گ يـ اهي گونه غالب منطقه مورد مطالعه، گياه بوته شور (Halocnemum strobilaceum)، در تصاوير برداشت شده در مقياسهاي مختلف از ۱:۵۰ تا ۱:۱۰۰۰ تعيين شد و با فراواني و تراكم بهدست آمده از دادههاي زميني در واحدهاي نمونهبرداري مقايسه گرديد. نتايج نشان داد بين تراکم بوتههاي برآورد شده برروي زمين و تراکم بوتهها در تصاوير تا مقياس 6۰۰:۱ (ارتفاع پرواز ۷۵ متر) اختلاف معنيدار وجود ندارد ولي در مقياسهاي کوچکتر، اين اختلاف معنيدار ميگردد .همچنين، نتايج آناليز واريانس متغير فراواني نشان داد بين درصـد فراوانـي بوتـه هـايبرآورد شده در برداشت زميني و درصد فراواني برآورد شده بوتهها از تصاوير تا آخرين ارتفاع پرواز تهيه شـده توسـط بـالون و سـنجنده(ارتفاع ۱۳۰ متر) اختلاف معنيداري وجود ندارد. بنابراين اين دو ارتفاع بهعنوان مبنا در برآورد تراکم و فراواني گياهان با استفاده از سامانه بالون و دوربين عكسبرداري رقومي مورد استفاده، تعيين ميشوند.

واژههاي كليدي: مراتع بوتهزار، بالون هليومي، دورسنجي، متغيرهاي گياهي

۱. گروه مرتعداري، دانشکده مرتع و آبخيزداري ،دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان
۲. گروه محيط زيست، دانشكده شيلات و محيط زيست، دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان
*: مسئول مكاتبات، پست الكترونيكي: molook.royan@gmail.com
126873903225

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:10 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.5.17.1 ]

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:10 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.5.17.1 ]

مقدمه
استفاده از تصاویر ماهوارهاي براي ارزیابی و شناسایی جنگلهـا و مراتع و همچنین بررسی کمیتهاي گیاهی در مناطق غیرقابـلدسترس، راه را براي مدیریت درستتر مراتع هموار کرده است.
تعـدادي از عوامـل ، اسـتفاده از عک س هـاي هـوایی را مح دود میکنند که یکی از آنها، هزینۀ زیاد تهیه عکسهاي هوایی است.
همچنین، بعضی از تصاویر تهیه شده از یـک منطقـه خـاص یـاقدیمی هستند و یا در مقیـاس هـاي محلـی مـورد نیـاز، قـدرتتفکیک مکانی خوبی ندارند .همچنین، نمیتوان تغییرات مـوقتیمانند تغییرات فصلی گیاهان را با آنها ارزیابی نمود( 6).
عدم دسترسی آسان و هزینه بـالاي تهیـه تصـاویر بـا تـوانتفکیک مکانی بالا مانند تصـا ویر مـاهواره هـا ي کوئیـ ک ویـ و و کوئیک برد و نظیر اینهـا، امکـان اسـتفاده از اطلاعـات تصـاو یر ماهوارهاي براي اندازهگیريهاي جزئـی را محـدود مـیکنـد. درصورت استفاده از سیستمهاي سادهتر و کم هزینهتـر بـا قابلیـ ت تفکیک مکانی بالا میتوان در زمان کوتـاه، اطلاعـات جزئـی رابهصورت صحیح فراهم آورد.
رم زي و ارواس میت( 13) از ب الون و دورب ین دیجیت ال کنترل از راه دور براي عکسبرداري از پوشش گیاهی منطقـهمورد مطالعه که دچار آتشسوزي شـد ید شـده بـود اسـتفادهکردند. فراوانی و تراکم گیاهی با استفاده از عکسهاي هوایی بزرگ مقیاس و نمونهبرداري زمینی توسط لـی و ورك( 10) مورد آزمون قـرار گرفـت. نتـایج آنهـا نشـان داد کـه تعیـین فراوانی و تراکم گیاهی در عکسهاي هوایی بـزرگ مقیـاسکاملاکاملاً امکانپذیر است. تراکم و توزیع ویژگـ یهـاي پـراکنشگونه بید با استفاده از عکسهاي تهیه شده توسط هواپیما در ارتفاع پایین در جنوب شرقی ایالت اورگون توسط پترسـونو همکاران در سال 2005 انجام شد. نتایج آنها نشان داد کـهتعیین تراکم، ترکیب جامعه گیـ اهی، روابـط بـین گونـه هـا و رابطه جامعه گیاهی بـا و یژگـ یهـا ي محیطـ ی بـا اسـتفاده ازعکسهاي هوایی با مقیاس1:2400 قابل انجـام اسـت (12). بویــک و یوشــی کــاوا (7) پوشــش گیــاهی واحــدهاي ژئومورفولوژیک مجاور یخچالی آلاسکا را با استفاده از کایت و بالون مطالعه کردند. ناپ و همکاران( 9) در جنوب غربـ ی آریزونا، پوشش گیاهی درختان و کاکتوسها را با اسـتفاده ازعکسهاي هـوا یی بـا مق یـ اس 1:1200 بـرآورد کردنـد. آنهـادریافتند بین پوشش گیاهی برآورد شده از عکسهاي هوایی بزرگ مقیاس و برداشت صحرایی، همبستگی بـالا یی وجـوددارد. لوهایچی و همکاران در سال 2010 با استفاده از بـالابرو دوربین دیجیتالی، عکسهایی از ارتفاع 1 تا 5 متري، جهت پایش پوشش گیاهی مرتعی تهیه کردند. آنها بیان کردنـد کـهاین روش نمونهبرداري میتوانـد بـه عنـوان روشـ ی سـر یع و ارزانتر جهت پایش و ارزیابی در مقیاسهـا ي محلـ ی مـورداستفاده قرار گیرد و باعث سرعت بخشـ یدن بـه جمـعآوري، پردازش و ذخیرهسـاز ي شـاخص هـا ي سـلامت اکوس یسـتممرتعی شود (11). بوث و همکاران( 8) با استفاده از هواپیمـااز اراضــی تحــت چــراي دام در مراتــع وایومینــگ آمریکــا عکسهاي هوایی با مقیاس1:200 گرفتند. نتایج آنها نشان داد در این مقیاس، درصد تاج پوشش برآورد شده از عکسهـا ي هوایی و برآورد درصد تاج پوشـش بـر روي زمـ ین، تفـاوت ی وجود ندارد. آنها همچنین بیان داشـتند عکـسهـا ي هـوا یی خیلی بزرگ مقیاس با هزینه کم، با قدرت تفکیک مکانی بالا (جزئیات زیاد) و دقت خـوب قـادر بـه بـرآورد پارامترهـاي پوشش مراتع میباشند. استرند و همکاران در سال 2006 در جن وب ش رقی آی داهو ب ا اس تفاده از عک سه اي ه وایی چندزمانه به بررسی تغییرات تاج پوشـش گ یاهـان در فاصـلهسالهاي 1939 تا 1998 پرداختنـد . نتـا یج آنهـا نشـان دهنـده قابلیت بالاي عکسهاي هوایی در بررسی تغییرات بلندمدت تاج پوشـش گ یاهـان اسـت (14). رویـ ان و همکـاران (4) و سپهري و رویان (5) بـا اسـتفاده از بـالون و تصـاویر بـزرگمقیاس برداشت شده از ارتفاعات مختلف به بررسـ ی درصـدتاج پوشش بوتهاي و مطالعه سطح لکههاي گیاهی در منطقـهاینچهبرون پرداختند. نتایج مطالعۀ آنها نشان داد بـ ین درصـد
126873903225

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:10 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.5.17.1 ]

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:10 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.5.17.1 ]

تاج پوشش برآورد شده برروي زمین و درصد تـاج پوشـشحاصل از تصاویر تا ارتفاع100 متري اختلاف معنیدار وجود ن دارد و م یت وان ب رآورد ن ااریبی از درص د ت اج پوش ش بوتهزارها با دقـت و صـحتی معـادل بـرآورد زمینـی امـا دروسعت بیشتر و در زمان کمتر بهدست آورد .هـم چنـین طبـقتحقیقات آنها همبستگی قوي و معنیداري در تمام ارتفاعات مورد مطالعه (تا 130 متر) در مورد سـطح لکـههـا ي گیـ اهی وجود دارد. خوشبخت در سال1390 با استفاده از عکسهاي هوایی ارتفاع پایین (5 متري) به بررسی تأثیر فشار چراي دام بر الگـو ي پـراکنش گ یـ اهی، بـه مطالعـه تفـاوتهـا ي میـ ان شاخصهـا ي الگـو ي پـراکنش گ یاهـان در شـرایط مختلـفچرای ی (ق رق، چ راي متوس ط و چ راي ش دید) در مرات ع اینچــهبــرون، پرداخــت. نتــا یج ایشــان نشــان داد تمــام ی شـاخص ه اي مـورد بررس ی، در محـدود ة ق رق بـا ه ر دومحــدودة چــراي متوســط و چــراي شــدید داراي تفــاوت معنیداري هستند؛ در صـورت یکـه ایـ ن تفـاوت هـا م یـ ان دو محدودة چـرا ي متوسـط و چـراي شـد ید معنـ یدار نیسـت.
همچنـین بـا اسـتفاده از عکـسهـا ي هـوا یی ارتفـاع پـایین ،توانست تأثیر چراي دام بر الگوي پـراکنش گ یاهـان را در دومنطقـه ق رق و خـارج از ق رق نشـان ده د. نتـایج حاص له ،نشاندهنده وجود ارتباط میـ ان فشـار چـراي دام و تغییـ رات الگوي پراکنش لکههاي گیاهی است (1).
تا آنجا که بررسی منابع علمی مرتبط با علـوم گیـاهی نشـانمیدهند، تحقیقی در زمینه کاربرد تصاویر خیلی بـزرگ مقیـاسجهت مطالعه متغیرهاي پوشش گیاهی ماننـد فراوانـی و تـراکمگیاهی مراتع در کشور انجام نشده است. این تحقیـق بـا هـدفتعیین فراوانی و تراکم گیاهی بوتهاي منطقه اینچهبرون با استفاده از تصاویر بهدست آمده از دوربین رقومی مستقر بـرروي بـالون در ارتفاعات متفاوت پرواز انجام گرفته است.

مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه
مطالعه حاضر در ایستگاه تحقیقاتی منطقه قـرق اینچـه بـرون در شهرستان آققلا در استان گلستان انجام گرفته است (شـکل 1). مختصــات نقطــهاي ایــن ایســتگاه 276742=x طــول شــرقی و 4123725=y عرض شمالی در مبناي UTM از شـرق بـه جـادهآققلا (شهر مرزي اینچهبرون و دریاچـه آلاگـل)، از غـرب بـهمراتع همجوار و از جنوب به جاده پاسـگاه مـرزي صـوف ی کـممنتهی میشود. ایـ ن مطالعـه در قسـمت شـمالی قـرق ایسـتگاهتحقیقاتی اینچهبرون در ابعاد یک هکتار انجام شـده اسـت (3).
منطقه مطالعاتی، مسطح و با شیب کم (1 تا 2 درصـد ) و جهـتآن، جنـوب شـرقی بـه شـمال غربـی اسـت. هـم چنـین هنگـامتصویربرداري، سرعت باد کمتـر از 4 متـر بـر ثانیـ ه بـود . تیـپگیاهی غالب منطقـه (بـیش از 70 درصـد ) را گیـاه بوتـه شـور
Halocnemum Strobilaceum تشکیل میدهد. این گیاه بوتهاي ،داراي برگهاي تحلیل رفته و انشـعابات متنـاوب و معمـولامعمـولاً در سال اول گوشتی میباشد. مدت زمان رویش این گونه از بهمـنتا مهرماه است (2).

روش نمونه برداري

شکل 1. نقشه موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در استان گلستان

(الف) (ب)
شکل 2. الف) نمایی از محدوده 25 مترمربعی و ب) شاخص و میخ کوبی براي نشانهگذاري محدودهها

126873903225

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:10 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.5.17.1 ]

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:10 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.5.17.1 ]

براي تهیه تصاویر هـوایی در ارتفاعـات 5، 10، 25 ،50 و 100 متري از سطح زمین و مقایسه اطلاعـات کسـب شـده از طریـ ق تصویر با اطلاعات زمینی، باید محل محدودههاي نمونهبـردار ي هم برروي زمین و هم بـرروي تصـو یر مشـاهده گردنـد. بـدین ترتیب امکان تعیین رابطۀ بین کمیت مورد اندازهگیـري بـررو ي تصویر و برروي زمین امکانپذیر میگردد. بنابراین با اسـتفاده ازدوربین نقشهبرداري (تئودولیـت)، پـنج محـدوده بـه ابعـاد 25، 100، 625، 2500، 10000 مترمربعی در محدوده مورد مطالعـهبرروي زمین نقشهبرداري و توسط میخ کوبی، نشانهگذاري شـد.تعداد بوته در هر محدوده شمارش و تراکم بوتهها (تعداد بوتـهدر واحد سطح) و فراوانی بوتهها (تعداد دفعات رویت شده) در داخل هر یک از محدودهها بـرآورد گردیـد . شـکل 2 نمـا یی از یکی از محدودهها و نشانهگذاري توسط میخ کوبی در منطقـه رانشان میدهد. تصاویر مطالعه حاضر با توجـه بـه رسـیدن بوتـههالکنموم به حداکثر رشد رویشی سـال گذشـته خـود (تکمیـ ل فنولوژي گونه) در مهرماه در ساعات بین 10 صبح تـا 4 عصـر،گرفته شد .بهمنظـور ته یـ ه عکـس بـا کیفیـ ت مناسـب، اسـتفاده ازدوربین با قابلیت تفکیک بالا از ضروریات است. در این مطالعـه از سکوي سنجنده کـه حامـل دوربـین رقـومی مـدل -SONY DSC110W،2/7 مگاپیکسل، سیستم کنتـرل عکـسبـردار ي و انتقـالاطلاعات شامل: دوربین فیلمبـردار ي، گیرنـده و یـ دویی، کـارتدریافت و ذخیره اطلاعات و یک دستگاه لپتاپ، جعبه مـدار ها شامل: مدارهاي گیرنده و فرسـتنده فرمـان بـه سـنجنده در امـرروشن و خاموش کردن و عکس گرفتن دوربین عکسـبردار ي و تأمین انرژي سیستمها استفاده شد( 3). براي انجام این مطالعـه،بالونی از جنس لاتکس با گاز هلیوم تا قطر 134 سـانتی متـر پـرشد. سکوي سنجنده ساخته شده با وزن 700 گرم به زیر بـالوننصب و سپس بالون با هـدا یت نـخ بـه هـوا فرسـتاده شـد و ازمحدودههاي نقشهبرداري شده در مقیاسهـاي 1:50 تـا 1:1000 تصــویربرداري گردیــد. بــه منظــور پا یــداري عرشــه، سیســتم تصویربرداري بهگونهاي طراحی گردید کـه علـیرغـم موقع یـ ت هندسی بالون، همواره به حالت قائم باقی بماند. شکل 3 بالون و سنجنده و یکـ ی از تصـو یرهاي تهیـ ه شـده توسـط آن را نشـان میدهد.
تصاویر رقومی بـا فرمـتjpg وارد نـرم افـزارGIS شـدند.تصحیح هندسی تصاویر با توجه به مختصات کنتـرل زم ینـ ی بـهتعــداد 9 نقطــه بــا اســتفاده از معادلــه تبــدیل خطــی و روش نزدیکترین همسایه با مجذور میـ انگین مربـع خطـاي (RMSE) کمتر از 37/0 مترمربـع انجـام شـد. تعـداد بوتـههـاي مشـاهده

(الف)

(ب)

(ج)
شکل 3. الف) بالون حین پرواز، ب) سکوي سنجنده و ج) تصویر گرفته شده در مقیاس 1:200

شده در هر تصویر رقومی، شمارش شد و تراکم در واحد سطح (هکتار) و فراوانی براي هر یک از محدودههاي مطالعاتی تعیـینگردید. فراوانـ ی و تـراکم گ یـ اهی محاسـبه شـده از تصـویر بـا فراوانی و تراکم گیاهی متناظر خود در پیمایش زمینی با اسـتفادهاز آزمون تجزیه واریانس، مقایسه شد.

نتایج
خلاصه نتایج حاصل از آزمون تجزیه واریانس و حـدود اعتمـادهر یک از ارتفاعات در متغیر تراکم گیـ اهی در جـدول 1 آورده شده است.
همانطور که در جـدول 1 مشـاهده مـی شـود، مقـدارF محاسباتی( 44/2) براي تراکم برآورد شده در مقیـاس 1:600 از ع دد فیش ر (F) ج دول( 11/4) در س طح خط اي 05/0 کوچکتر است. از اینرو، بین تراکم برآورد شده در این مقیاس و تراکم برآورد شده برروي زمین در هکتار اختلاف معنیدار وجود ندارد. این نتیجهگیري میتواند با ارزیابی مقدار سـطحخطاي معنیداري (P) بهدست آید. مشاهده میشود که کلیـهمقادیر P براي مقیاسهاي بزرگتـر از 1:600 از مقـدار سـطحخطاي معنیداري 05/0 بزرگترند. بهعبـارت دیگـر، تفـاوتمعنیدار آماري بین بـرآورد زمینـی تـراکم بـا آنچـه از رويعکس برآورد شده، وجود ندارد. براي مقیاسهـاي کـوچکتراز 1:600، مقادیر P از سطح خطاي استاندارد 05/0کـوچکتراست.
براي بررسی تفاوت تصاویر در برآورد تراکم، آزمون تجزیه واریانس انجام شد. نتایج جدول تجزیه واریانس در جداول 2 و
3 آورده شده است.
126873903225

Downloaded from ijae.iut.ac.ir at 16:10 IRST on Saturday October 28th 2017 [ DOI: 10.18869/acadpub.ijae.5.17.1 ]



قیمت: تومان


پاسخ دهید