بررسی رابطه بین واحدهای ژئومورفولوژی و اشکال فرسایشی در حوضه آبخیز رودخانه سقز با استفاده ازGIS و RS
مقدمه
افزایش جمعیت و تغییر در الگوی مصرف مردم، بهره برداری بیشتر از منابع طبیعی خدادادی آب و خاک کشور را ایجاب می نماید. از سوی دیگر محدودیت منابع باعث می گردد تا در ازای این افزایش تقاضا، افزایش بهره وری و بالا بردن راند مان تولید به عنوان یک ضرورت اساسی مطرح گردد. اگرچه در دهه های اخیر افزایش بهره وری با اتکاء به رشد و توسعه علوم آب و خاک دچار تحولات شگرفی گردید، ولی متاسفانه تاکنون نتوانسته است جایگزین روش ساده افزایش بهره وری به ازای فزایش نیاز گردد. حاصل این کاستی ، تشدید فرسایش و هدر رفت بخش زیادی از منابع آب و خاک وپوشش گیاهی کشور بوده که از عوارض آن می توان به نابودی عرصه های جنگلی، سیر قهقرایی مراتع، کاهش حاصلخیزی اراضی، بیابانی شدن عرصه های منابع طبیعی و کشاورزی اشاره نمود.
بنابراین توجه جدی به مسایل فرسایش یکی از موضوعات مهم در محافل علمی و مورد عنایت محققین می باشد. یکی از موضوعاتی که در مسایل فرسایش مورد توجه قرار می گیرد بررسی اشکال فرسایش می باشد. همانگونه که اشاره شد استفاده ناصحیح از منابع آب و خاک باعث تشدید فرسایش و ایجاد لند فرمهای متنوعی می شود. این اشکال را می توان با توجه به عوامل عمده پدیدآورنده آنها به دو دسته فرسایش آبی و بادی تقسیم نمود. فرسایش آبی بیشتر اشکالی مانند فرسایش خندقی ، فرسایش کنار رودخانه ای، فرسایش هزار دره و فرسایش بادی نیز نهشته های بادی و عوارض ماسه ای را ایجاد میکند.از آنجاییکه هر کدام این اشکال نشان دهنده میزان تخریب و فرسایش در سطح زمین می باشند بنابراین با پی بردن به محدوده هایی که این اشکال ظهور پیدا می کنند علاوه بر اینکه می توان بررسی های دقیق برروی آنها انجام داد،برای آینده نیز چشم انداز و نگرش واقع بینا نه تری برای مقابله با این اشکال پیدا نمود. بدون شک بررسی وضعیت کلیه اشکال فرسایش با اندازه گیریها و مشاهدات صحرایی نیازمند صرف وقت ، انرژی و اعتبار بالا ست، که عملاً بسیار مشکل می باشد. در عین حال بررسی پژوهشهای انجام شده در زمینه کاربردهای تصاویر ماهواره ای نشان می دهد، که بکارگیری روشهای پردازش رقومی اطلاعات ماهواره ای می توانند در دستیابی به اهداف این طرح و شناخت اشکال فرسایشی موثر باشد. زیرا تصاویر ماهواره ای به دلیل داشتن سری های زمانی ، هزینه کم ، پوشش زیاد و قابلیت پردازش رقومی می توانند اطلاعات مناسبی از وضعیت اشکال فرسایش در اختیار ما قرار دهند.
از سوی دیگر مطالعات ژئومورفولوژی پایه و اساس بررسی های منابع طبیعی حوزه های آبخیز به شمار می رود و از آنجا که زمینه کاری در حوزه های آبخیز بسیار گسترده بوده و علوم مختلفی از قبیل اقلیم شناسی، خاکشناسی، هیدرولوژی، اکولوژی، زمین شناسی و غیره دخالت دارند، جهت ایجاد هماهنگی و کنترل آنها نیاز به تهیه نقشه واحدی که جوابگوی تمام نیازها جهت شروع مطالعات باشد، لازم به نظر می رسد. در این راستا استفاده از نقشه ژئومورفولوژی منطقه ضروری می باشد. در این مطالعه سعی شده است که ضمن بررسی وضعیت زمین شناسی حوضه، اقلیم، مطالعه فیزیوگرافی، هیدرولوژی و مورفولوژی با استفاده از داده های سنجش از دور و GIS و با یک روش ترکیب نگر رابطه بین واحدهای مورفولوژیکی و اشکال فرسایشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد
فصل اول
کلیات تحقیق
1-1- اهداف تحقیق:
1) شناسایی اشکال فرسایشی حوضه مورد مطالعه
2) تعیین گستره و نوع هر کدام از اشکال فرسایشی در واحدهای ژئومورفولوژی و ارتباط آن با این واحدها.
3) معرفی واحدهای ژئومورفولوژی که می توانند بیشترین سهم را در فرسایش حوضه داشته باشند.
4) تهیه نقشه ژئومورفولوژی.
1-2- پیشینه تحقیق:
مطالعات کلی که در منطقه و در سطح استان انجام شده عبارتند از:
1- سازمان جغرافیایی نیرو های مسلح(1334) نقشه توپوگرافی 1:50000 شوی که بخشی از حوضه مورد مطالعه را در بر می گیرد، تهیه کرده است.
2- سازمان جغرافیایی نیرو های مسلح (1334) عکس های هوایی منطقه را در مقیاس 1:50000 تهیه کرده است.
3- مهاجر شجاعی و همکاران(1360) نقشه منابع و قابلیت اراضی استان را تهیه کرده اند.
4- سازمان جغرافیایی نیرو های مسلح (1376) چاپ دوم نقشه توپوگرافی میرده را که بخش دیگر حوضه در آن واقع شده است را تهیه کرده است.
5- قصریانی و معروفی(1378) ، طرح شناخت مناطق اکولوژیک کشور – پوشش گیاهی استان کردستان را به انجام رسانده اند.
6- تصاویر ماهواره ای منطقه توسط ماهواره لندست 7 ، (1381) میلادی تهیه شده است.
7- سازمان زمین شناسی کشور (1382) نقشه زمین شناسی آلوت را که بخشی از حوضه مورد مطالعه را در بر می گیرد تهیه کرده است.
8- نقشه زمین شناسی سقز که بخشی دیگر از منطقه مورد مطالعه را در بر می گیرد توسط زنده یاد مهندس علی حریری تهیه شده است.
و تنها کاری که به طور خاص و مدون در حوضه مورد مطالعه انجام شده رساله کارشناسی ارشد جناب آقای رستم پور در سال 1382 است که عوامل موثر بر حرکت دامنه ای حوضه را مطالعه کرده است.
بنابراین نگارنده جهت آشنایی بیشتر با روش تحقیق در موضوع خود (بررسی رابطه بین واحدهای ژئومورفولوژی و اشکال فرسایشی به مطالعه کارهای مختلف در حوضه های متفاوت کشور با استفاده از همین روش پرداخت، که به قرار زیر می باشد:
1- شهاب الدین قوامی (1369) رساله کارشناسی ارشد خود را با عنوان بررسی رابطه ژئومورفولوژی با فرسایش در سازند میوسن حوضه طالقان به انجام رسانده، روش تحقیق نامبرده استفاده از نقشه های توپوگرافی و زمین شناسی و مشاهده میدانی و مطالعه منابع کتابخانه ای بوده است. طبق تحقیقات ایشان اشکال ژئومورفولوژی حوضه عبارتند از فرسایش شیاری ، فرسایش آبراهه ای و بد لند یا هزار دره و پدیده لغزش نیز در منطقه مشاهده شده است. محقق عوامل سنگ شناسی ، خاک شناسی و اقلیم منطقه را در پدید آمدن این اشکال موثر دانسته و نوع رس منطقه را ایلیت کلروکائولینیت تشخیص داده که رسی است با قدرت آبگیری کم، لذا جریان سطحی در آن غالب و منجر به تشکیل شیارها می شود. طبق مطالعات ایشان بارش منطقه از نوع برف بوده، لذا خاک زمان بیشتری برای آبگیری در اختیار دارد و آب را در خود نگه می دارد و این عامل باعث به وجود آمدن پدیده لغزش در منطقه شده است. عارضه دیگر منطقه بدلند است که 63 درصد آنها در دامنه های جنوبی مشاهد ه شده و دلیل آن آفتابگیری بیشتر دامنه های جنوبی و روان شدن آبراهه های با تراکم زیاد بر اثر ذوب برف بیان شده است.
2- الیاس پرورش (1371) در رساله کارشناسی ارشد خود رابطه ژئومورفولوژی با فرسایش را در حوضه آبخیز گزیر شهرستان بندر لنگه (با تاکید بر فرسایش خندقی) مورد بررسی قرار داده است. روش مطالعه نام برده استفاده از نقشه های توپوگرافی منطقه، نقشه های زمین شناسی، مشاهده میدانی و مطالعه منابع کتابخانه ای است. طبق مطالعات ایشان خاک منطقه از نوع رس ورمی کولیت بوده و در آن میزان گچ و نمک، مخصوصا گچ بیش از 50 درصد بیان شده است. این بافت باعث شده که خاک انحلال پذیری بالایی داشته باشد، در نتیجه دو رخساره ژئومورفولوژی غالب منطقه فرسایش خندقی و فرسایش هزار دره یا بدلند می باشند. طبق پژوهش های ایشان در قسمت دیگری از حوزه نیز که در منطقه پلایا قرار گرفته است فرسایش بادی وجود داشته که عارضه ژئومورفولوژی غالب این منطقه نیز نبکا معرفی شده است.
3- محمد فرجی(1373) پایان نامه کار شناسی ارشد خود را با عنوان بررسی رابطه شدت فرسایش و تولید رسوب با واحدهای ژئومورفولوژی (کیفی) و روشهای E.P.M.و P.S.I.A.C(کمی) در حوضه آبخیز بابا احمدی خوزستان به انجام رسانده است. در این تحقیق منطقه از نظر پستی و بلندی، شیب، جهت، اقلیم، سنگ شناسی، ژئومورفولوژی، خاک شناسی، پوشش گیاهی، فرسایش و تولید رسوب مورد بررسی قرار گرفته است بر اساس مطالعات ایشان در واحدهای کاری با رخساره توده سنگی هر اندازه شیب کمتر بوده سرعت رواناب محدودتر و آب فرصت نفوذ بیشتر را در درزها و شکافها پیدا کرده و این عامل اثر مثبت روی گسترش پوشش گیاهی و حفاظت خاک داشته است. و از سوی دیگر در مناطق بدون پوشش گیاهی باعث خزش یا لغزش قسمت هر چند کوچکی از خاک شده در نتیجه خاک را جا بجا کرده یا باعث فرسایش خاک شده است.
4- محسن ملکی(1382) در رساله کارشناسی ارشد خود پیرامون فرسایش آبی با استفاده از روشهای ژئومورفولوژی در حوضه آبخیز طالقان رود به تحقیق و پژوهش پرداخته است. نام برده جهت پژوهش از نقشه های توپوگرافی، زمین شناسی و تصاویر ماهواره ای و همچنین نرم افزارهای GIS بهره برده است. بر اساس تحقیقات ایشان 16 رخساره ژئومورفولوژی در منطقه مشاهده شده که عبارتند از: فرسایش آبراهه ای ضعیف، فرسایش آبراهه ای شدید، فرسایش انحلالی، فرسایش سطحی، فرسایش رودخانه ای ،حرکات توده ای، تراست، بدلند یا هزار دره، دامنه منظم، بیرون زدگی سنگی، توده سنگی، آبراهه برفی، لغزشهای قدیمی، آبراهه برفی به همراه پشته های لغزشی ، بیرون زدگی به همراه توده سنگی و فرسایش واریزه ای. نتایج به دست آمده نشان داده که از کل مساحت منطقه 25/6 درصد از کل حوضه دارای حساسیت نا چیز به فرسایش،91/71 در صد حوضه دارای حساسیت کم،50/5 درصد حوضه دارای حساسیت متوسط، 08/6 درصد حوضه دارای حساسیت زیاد و 71/10 درصد حوضه دارای حساسیت شدید به فرسایش می باشد.
1-3- روش تحقیق:
1- جمع آوری و تهیه اطلاعات و آمار مربوط به منطقه مشتمل بر اطلاعات و آمار مربوط به هواشناسی و اقلیم، توپوگرافی و زمین شناسی، ژِِِِِِِِئومورفولوژی، خاکشناسی، پوشش گیاهی، کاربری اراضی و هیدرولوژی با استفاده از نتایج طرحهای توجیهی، تفصیلی و اجرایی انجام شده در منطقه تحقیق توسط واحدهای اجرایی واحد مدیریت آبخیز سازمان جهاد کشاورزی استان کردستان، سازمان آب منطقه ای کردستان و ادارات کل منابع طبیعی ، محیط زیست و هوا شناسی کردستان.
2- مرور منابع و بررسی نتایج پژوهشی و مطالعاتی پیشین انجام شده در رابطه با موضوع تحقق با استفاده از منابع کتابخانه ای در دانشگاهها و غیره.
3- جمع آوری و تهیه نقشه های پایه مورد نیاز شامل نقشه های موقعیت مکانی تحقیق، توپوگرافی و فیزیوگرافی (شیب، ارتفاع، شبکه آبراهه ها)زمین شناسی و تصاویر ماهواره ای لندست
4- وارد کردن نقشه های پایه و تصاویر ماهواره به محیط GIS .
5- انجام تصحیحات هندسی و رادیومتریک تصاویر ماهواره ای.
6- انجام پردازش های لازم بر روی تصاویر ماهواره ای.
7- مشخص کردن اشکال فرسایش آبی در منطقه تحقیق.
8- تهیه نقشه ژئومورفولوژی.
9- تلفیق لایه های اطلاعاتی ژئومورفولوژی و اشکال فرسایش.
10- تهیه گزارش نهایی.
1-4- بیان مسئله:
فرسایش اشکال متنوعی را بر روی زمین ایجاد می کند این اشکال متاثر از عوامل مختلفی می تواند باشد که از همه مهمتر می توان به نقش ژئومورفولوژی اشاره نمود. زیرا به نظر می رسد
واحدهای ژئومورفولوژی، واحدهای همگنی می باشند که لزوماً با توجه به شرایط و عوامل دخیل در آنها اشکال خاص را به وجود می آورند. بنابراین پی بردن به رابطه بین ژئومورفولوژی حوضه و اشکال فرسایشی علاوه براینکه عوامل ایجاد اشکال را را در واحد های ژئومورفولوژی بیان می کند، اولویت های اجرایی جهت کنترل فرسایش را نیز پیشنهاد می نماید.
1-5- فرضیات:
1) ارتباط بین واحدهای ژئومورفولوژی و اشکال فرسایشی در حوضه مورد مطالعه وجود دارد.
2) اشکال فرسایشی در حوضه متناسب با خصوصیات و ویژگیهای ژئومورفولوژی توسعه می یابد.
1-6 مسائل و مشکلات تحقیق:
بدون شک انجام هر کار تحقیقی مسائل و مشکلات خاص خود را در پی دارد که رساله حاضر نیز از این مسئله مستثنی نمی باشد، مهم ترین مشکلات عبارت بودند از :
1- صعب العبور بودن منطقه و عدم دسترسی آسان به حوضه به دلیل کوهستانی بودن.
2- عدم وجود مطالعات جامع و کاربردی در حوضه.
3- کمبود و ناقص بودن اطلاعات پایه.
4- قدیمی بودن تاریخ عکس های هوایی که دقت مطالعات را کم می کرد.
5- عدم دسترسی به برخی اطلاعات به دلیل مرزی بودن منطقه.
1-7- موقعیت حوضه مورد مطالعه:
موقعیت حوضه مورد مطالعه با استفاده از نقشه های توپوگرافی 1:50000 شماره 5262 (میرده) و5192 (شوی) مشخص و از طریق تصاویر ماهواره ای و بازدیدهای صحرایی کنترل گردید. بر این اساس، حوضه مورد نظر دارای طول شرقی 00 50 45 تا 45 3 46 و عرض شمالی 00 3 36 تا 20 12 36 می باشد. از لحاظ تقسیم بندی استانی جزو استان کردستان، شهرستان سقز محسوب می شود. منطقه مورد مطالعه دارای آب و هوای کاملاً کوهستانی با زمستان های سرد و پوشیده از برف و تابستان های معتدل است آن چنان که حداقل برودت هوا در زمستان بیش از 30 درجه سانتیگراد و حد اکثر درجه حرارت آن در تابستان بیش از 40 درجه سانتیگراد می رسد. پست ترین نقطه آن بیش از 1538 متر ارتفاع از سطح دریا و بلندترین نقطه آن با ارتفاع 2700 متر در کوه وزنه واقع شده. میانگین بارندگی سالیانه در منطقه از 350 تا 650 میلی متر در سال متغیر است و رطوبت نسبی آن نیز از 14 تا 95 درصد است. این وضعیت آب و هوایی حاکم باعث شده است پوشش گیاهی جنگلی- نیمه جنگلی در قسمتهایی از منطقه توسعه یابد که به سمت جنوب و جنوب غرب گسترده شده در حالیکه در مناطق شمال و شمال شرقی، خشک و تهی از پوشش گیاهی است و تنها در پیرامون روستاها که بطور عمده درون دره ها جای دارند و اطراف چشمه های آب می توان گواه بر درختکاری بود.
از رودهای مهم در حوضه مطالعاتی رودخانه های "میرده"،"شیخ چوپان"و"میرگه نقشینه" را می توان نام برد. و رود "چم سقز" که قسمت بالا دست آن حوضه مورد را در بر می گیرد از ارتفاعات مشرف به بانه (کوههای پیربداغ و وازنه) سرچشمه گرفته و با یک روند شمال شرق - جنوب غرب پس از گذشتن از شهر سقز و پیمودن مسافتی طولانی به رودخانه زرینه رود پیوند می خورد. به علت بارش برف در زمستان، چشمه های فراوان اما کوچک در سر تا سر منطقه یافت می شود. این چشمه ها بقای روستاهایی که به شمار نسبتاً زیاد در منطقه پراکنده اند، تضمین می نماید. کوهستانی بودن منطقه و فقدان زمین های مناسب کشاورزی مانع از گسترش و رونق آبادیها در منطقه شده است و چه بسا روستاهایی که در20 سال اخیر متروکه و خالی از سکنه شده اند. شغل اصلی مردم منطقه دامپروری و در درجه دوم کشاورزی است، محصولات کشاورزی آن هر چند کم ولی به طور عمده شامل گندم، جو، نخود و تخم آفتابگردان است.
فصل دوم:
اصول سنجش از دور
و تصاویر ماهواره ای
مقدمه:
با افزایش جمعیت در جهان نیاز انسان به مواد غذایی نیز به طور محسوس افزایش می یابد و انسان به طور مداوم برای شناخت سریع منابع زمینی که تأمین کننده اصلی مواد غذایی هستند تلاش می کند. حدود 90 سال قبل اولین عکس هوایی توسط برادران رایت به وسیله هواپیما از سطح زمین برداشته شد و در حال حاضر، ماهواره های تحقیقاتی منابع زمینی با سرعتی حدود 27000 کیلومتر در ساعت ضمن گردش به دور زمین، اخذ اطلاعات از سطح زمین را عهده دار هستند.
فن استفاده از هوا و فضا برای جمع آوری اطلاعات زمینی و مطالعه و شناسایی این منابع بدون تماس فیزیکی با آنها، امروزه به عنوان تکنولوژی سنجش از دور، به صورت گسترده مورد استفاده کشور های مختلف قرار می گیرد و در زمان های کوتاه، حجم قابل ملاحظه ای از اطلاعات زمینی جمع آوری گردیده که این اطلاعات اساس برنامه ریزی های مختلف را تشکیل می دهد.
در ایستگاه های گیرنده زمینی برخی پردازش های اولیه برای جبران خطاهای تصویر برداری بر روی اطلاعات دریافت شده صورت می گیرد و تولیدات اطلاعات هوایی و فضایی به صورت فیلم و عکس با مقیاس های مختلف یا به فرم اطلاعات رقومی و قابل تفسیر با کامپیوتر و نرم افزار های خاص، برای مطالعه و شناسایی منابع زمینی تهیه و در اختیار استفاده کننده ها قرار می گیرد.
در این فصل (با توجه با اینکه حوضه مورد مطالعه با استفاده از GIS و RS مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته) سعی شده اطلاعاتی هر چند کلی در دو بخش اصول سنجش از دور و تفسیر تصاویر ماهواره ای گرد آوری و جهت آشنایی بیشتر در اختیار خوانندگان قرار گیرد.
2-1-1 تعریف سنجش از دور:
سنجش از دور دلالت دارد بر سنجیدن اشیاء از یک فاصله؛ یعنی، تشخیص و اندازه گیری ویژگی ای از یک جسم بدون اینکه در تماس مستقیم با آن جسم باشیم.
سنجش از دور علم و هنر به دست آوردن اطلاعات درباره یک شیء، منطقه یا پدیده از طریق تجزیه و تحلیل داده های حاصله به وسیله ابزاری است که در تماس فیزیکی با شیء منطقه و یا محدوده تحت بررسی نباشد.
وسیله ای که انرژی بازتابیده یا گسیل شده از یک شیء یا پدیده را آشکار سازی می کند"سنجنده" نامیده می شود. و وسیله ناقلی که سنجنده را حمل می کند"سکو"نام دارد.که معمولا هواپیما یا ماهواره به عنوان سکو مورد استفاده قرار می گیرند.
2-1-2- سیستم سنجش از دور:
هر سیستم سنجش از دور که از تابش الکترومغناطیسی استفاده می کند چهار قسمت اساسی دارد:منبع، برهم کنش با سطح زمین، بر هم کنش با جو زمین، و سنجنده.
منبع: منبع تابش الکترومغناطیس می تواند طبیعی باشد، مانند نور بازتابیده خورشید یا گرمای گسیل شده از سطح زمین، یامصنوعی باشد، مانندرادارمیکروموج.
برهم کنش با سطح زمین: مقدار و مشخصه های تابش گسیلی یا باز تابیده از سطح زمین است و به مشخصه های اشیای روی سطح زمین بستگی دارد.
بر هم کنش با جو زمین: انرژی الکترومغناطیسی که از جو زمین عبور می کند برگردانده و پراکنده می شود.
سنجنده: تابش الکترومغناطیسی که با سطح و جو زمین برخورد میکند و باز تابیده می شود به وسیله سنجنده ای مانند تابش سنج یا دوربین عکاسی ثبت می شود. مکانیسم سیستم سنجش از دور به صورت زیر می باشد.[1]
شکل(2-1) یک سیستم سنجش از دور
مأخذ:اصول سنجش از دور- حائز
2-1-2-1 انرژی الکترومغناطیسی:
عامل ارتباط بین قسمتهای اساسی سیستم سنجش از دور، انرژی الکترومغناطیسی است. از سه کمیت برای توصیف موجهای الکترومغناطیسی استفاده می شود، این سه کمیت عبارت اند از: طول موج که فاصله بین دو قله موج متوالی است؛ فرکانس یا بسامد که تعداد قله های موج گذرنده از نقطه ای معین در فضا در واحد زمان است؛ و سرعت که در یک محیط معین ثابت و برابر با نور است.(شکل 2-2)
نظر به اینکه طول موج رابطه ای مثبت و معکوس با فرکانس دارد، موج الکترومغناطیسی می تواند هم به وسیله طول موج خود و هم فرکانس خود مشخص شود، زیرا این دو کمیت به یکدیگر تبدیل می پذیرند اما مرسوم است که در سنجش از دور اغلب به جای فرکانس از طول موج برای مشخص کردن موج الکترومغناطیسی استفاده کنند[2].
شکل (2-2) یک موج الکترو مغناطیسی
2-1-2-2- طیف الکترو مغناطیسی:
تابش الکترومغناطیسی به صورت مجموعه ای پیوسته از طول موجها و فرکانسها، از طول موج کوتاه و فرکانس بالای موجهای کیهانی، تا طول موج بلند و فرکانس پایین موجهای رادیویی انجام می گیرد. طول موج هایی که در سنجش از دور بیش از همه مورد توجه هستند، طول موجهای مربوط به تابش مرئی و مادون قرمز نزدیک در باند موج 4/0 تا 3 ، تابش مادون قرمز در باند موج 3 تا 14 و تابش میکرو موج در باند موج 5 تا 500 هستند. شکل زیر سیستم طیف الکترومغناطیس را به طور کامل توصیف می کند[3].
شکل (2-3) طیف الکترو مغناطیسی
2-1-3- اصول تابش و منابع انرژی:
نور یک حرکت موجی است که با سرعت فوق العاده زیاد در هوا حرکت می کند. در حقیقت تمام تشعشعات الکترومغناطیسی با سرعتی حدود 300000000 متر در ثانیه(186000 مایل در ثانیه)حرکت می کنند. امواج کوتاه مانند اشعه ایکس، نور قابل رویت، پرتوی مادون قرمز و گاهی هم میکروویو را از طریق طول موجشان مشخص کنیم در حالی که امواج بلند در قسمت رادیویی طیف را معمولا با فرکانسشان معین می کنیم. در شکل زیر طرح طیف تشعشع الکترو مغناطیسی نشان داده شده است.این طیف از طول موجهای خیلی کوتاه مثل امواج گاما و امواج ایکس تا طول موجهای بلند مثل امواج رادیویی توسعه پیوسته دارد.
.
شکل (2-4) طیف تشعشع الکترو مغناطیسی
در شکل نشان داده شده است که قسمتی از طیف که بر چشم ما اثر می کند و ما آنرا نور می نامیم، بخش بسیار کوچکی از تمام طیف را تشکیل می دهد. در هر طرف این نور قابل رویت منطقه ای وجود دارد غیر قابل رویت و بسیار نزدیک به مرئی بود. قسمت قابل رویت طیف از 400 تا 750 نانومتر توسعه پیوسته دارد. تنها این قسمت از طیف وسیع تشعشعات الکترومغناطیس است که می تواند جهت انتقال پیامهای تصویری از چشم به مغز مورد استفاده قرار گیرد.
ما اشیاء را به خاطر اختلاف در طول موج های نوری به رنگهای مختلف می بینیم. اگر نوری با طول موجی حدود 450 نانومتر به پرده شبکیه چشم ما برخورد کند نور آبی را می بینیم، با طول موجی درحدود 550 نانومتر نور را سبز می بینیم، با طول موجی در حدود 700 نانومتر نور را قرمز می بینیم.[4]
2-1-4- توان تفکیک زمانی:
یکی از خصوصیات مهم سیستمهای سنجش از دور که منفک از خود سیستم نیز هست توان تفکیک زمانی است. یعنی مدت زمانی که بین دو دوره پشت سر هم تصویربرداری سپری شود این زمان برای ماهواره های ثابت به زمین در حد دقیقه می باشد و برای ماهواره های قطبین مداری کمتر از روز باشد. ماهواره های متئوست از انواع ماهواره های ثابت به زمین است، در حالی که ماهواره های نوع تیروس رنوا، نیمباس، و اسپات و لندست که تصاویر منطقه مورد مطالعه از آن تهیه شده است، ازجمله ماهواره های قطبین مداری هستند که هر کدام دوره چرخشی با توان تفکیکی معین دارند.[5]
2-1-5- توان تفکیک فضایی(مکانی):
برای تعریف توان تفکیک فضایی چهار معیار 1- خصوصیات هندسی سیستم تصویری 2- توانایی تشخیص اهداف نقطه ای 3- توانایی اندازه گیری دوره تکرار پدیده های مکرر 4- توانایی تفکیک و اندازه گیری خصوصیات طیفی در نظر گرفته می شود.
روش متداول بیان توان تفکیک مکانی، براساس خصوصیات هندسی سیستم تصویر، میدان دید لحظه ای[6](IFOV) یک سنجنده است. میدان دید لحظه ای به عنوان بخشی از سطح زمین تعریف می شود که به کمک ابزار، از یک ارتفاع فرضی در هر لحظه از زمان قابل رویت باشد. میدان دید لحظه ای واقعی، که متمایز از میدان دید لحظه ای اسمی است به چندین عامل بستگی دارد. هیچ ماهوارهای مدار کاملا ثابتی ندارد، ارتفاع مداری ماهواره ها گاهی تا دهها کیلومتر نوسان دارد. ارتفاع اسمی لندست 1-3 ،913 کیلومتر است ولی ارتفاع واقعی آن بین 880 تا 940 کیلومتر در نوسان است.
در ارتفاع کم، میدان دید لحظه ای کوچک و با افزایش ارتفاع بزرگ می شود؛ بنابر این اگر چه توان تفکیک اسمی لندست 1-3 MSS ،79 متر قید شده است ولی توان واقعی آن از76 تا 81 متر در نوسان است. میدان دید لحظه ای هر چند که مفید ترین روش نیست اما متداولترین روش بیان توان تفکیک است.[7]
2-1-6- انواع ماهواره ها:
تا فاصله 180 کیلومتری بالای سطح زمین غلظت هوا اجازه نگهداری ماهواره در مدار ثابت را نمی دهد و هر گونه جسمی تا این ارتفاع به جهت اینکه برای خنثی کردن نیروی جاذبه زمین بایستی به سرعت حرکت کند، فوراً بر اثر اصطکاک با هوا داغ شده خواهد سوخت. بنابراین کلیه مدار ماهواره ها را برای این منظور بالاتر از 200 کیلومتر در نظر می گیرند.. اصولا ماهواره ها را به دو دسته مشخص می توان تقسیم کرد.
دسته اول شامل ماهواره هایی هستند که در ارتفاع 200 تا 500 کیلومتر بالای سطح زمین قرار دارند و به جمع آوری اطلاعات مشغول اند. این دسته شامل ماهواره های جاسوسی و بعضی ماهواره های کاسموس شوروی سابق می باشند.
گروه دوم شامل ماهواره های منابع زمینی و هوا شناسی هستندکه در ارتفاع 500 تا 1000 کیلومتر بالای سطح زمین در گردش بوده و مدار آنها با حرکت وضعی زمین در نتیجه با خورشید هماهنگ است و بدین جهت آنرا خورشید آهنگ گویند. این ماهواره ها از 83 درجه شمال عرض جغرافیایی تا 83 درجه جنوب عرض جغرافیایی را طی می کنند، ماهواره های لندست جزء این گروه قرار می گیرند، به این دسته ماهواره های قطبی نیز می گویند.[8]
2-1-7- ماهواره های منابع زمینی[9]:
دو گروه عمده از ماهواره های منابع زمینی وجود دارد. اول، ماهواره های سر نشین دار که سنجنده های عکسبردار را حمل می کند و ماهواره های بدون سرنشین که سنجنده های غیرعکسبردار متنوعی برای تولید تصویر هایی از سطح زمین دارند.
چهار گروه از ماهواره های منابع زمینی بدون سرنشین وجود دارد، گروه یک و دو سنجنده هایی را با خود حمل می کنند که طول موجهای مرئی و فرو سرخ نزدیک را ثبت می کنند؛ گروه یک شامل سری ماهواره های لندست است که اولین نسل ماهواره های منابع زمینی بودند و گروه دو شامل نسل دوم ماهواره های منابع زمینی می باشد.[10]
2-1-8- ماهواره های لندست:
لندست که قبلا ماهواره فنی منابع زمینی نامیده می شد نام یک سری ماهواره است که به وسیله سازمان فضایی آمریکا(NASA)[11]به فضا فرستاده می شوند تا در باره امکان استفاده از فنون فضایی در مطالعه منابع زمینی تحقیق کنند. وضعیت عملیاتی ماهواه های سری لندست در جدول زیر نشان داده شده است.
جدول(2-1) وضعیت ماهواره های لندست
|
ماهواره
|
تاریخ پرتاب
|
تاریخ از کار افتادن
|
تاریخ به کار افتادن
|
تاریخ کنار گذاشته شدن
|
|
لندست 1
|
ژوئیه 1972
|
-
|
-
|
ژانویه 1978
|
|
لندست 2
|
ژانویه 1975
|
نوامبر 1979
فوریه 1982
|
ژوئن 1985
|
ژوئیه 1983
|
|
لندست 3
|
مارس 1978
|
دسامبر1985
مارس 1983
|
آوریل 1981
|
سپتامبر 1983
|
|
لندست 4
|
ژوئیه 1982
|
فوریه 1983
|
دسامبر1983
|
-
|
|
لندست 5
|
مارس 1984
|
-
|
-
|
-
|
لندست شش با سنجنده های باز نگری شده در سال 1993 (مهر 13کتبر 72) به فضا پرتاب شد ولی نتوانست در مدار خود استقرار پیدا کند از کنترل خا رج شده و سقوط نمود. در شکل زیر دو نسل ماهواره های لندست مشاهده می شود. لندست 7 یک ماهواره در حال انجام وظیفه میباشد که قدرت تفکیک رنگ آن در حدود 15 متر است این ماهواره می تواند تصاویر کم هزینه ای از عوارضی همچون خطوط ساحلی و تراکم پوشش گیاهی تهیه کند.[12]تصویر ماهواره ای حوضه مورد مطالعه از این ماهواره گرفته شده است.
شکل(2-5) پیکره ماهواره های لندست(اقتباس از ناسا)
2-1-9- مدار گردش ماهواره های لندست:
مدار چرخش نسل اول ماهواره های لندست، جنب قطبی، دایره ای ، تکراری و خورشید آهنگ می باشد. مدار جنب قطبی پوشش کاملی را از سطوح خشکی و دریایی سطح زمین (بین 82 درجه عرض شمالی و جنوبی) تهیه می کند. حرکت مداری این نوع هر 18 روز یک تصویر از سطح زمین تهیه می کند. نسل دوم ماهواره های لندست دارای دوره چرخش 16 روزه است. سنجنده های این نسل ماهواره ها یکی MSS با توان تفکیک 80 متر پایین تر از لندست های نسل اول، و دیگری TM با توان تفکیک 30 متر است.[13]
شکل(2-6) مدار لندست 4 و 5
2-1-10- سنجنده های لندست[14]:
لندست 1،2و 3 دو نوع وسیله ضبط تصویر با خود حمل می کردند که نام یکی از آنها یا[15] MSSو دیگری [16]RBV بود. نسل دوم ماهواره های لندست یعنی لندست 4 و 5 دو نوع سنجنده برروری خود حمل می کنند که یکی همان MSS با همان قدرت تفکیک 79x56 متر، با چهار باند طیفی و دیگری نقشه بردار موضوعی [17]TM یا با قدرت تفکیک 30 x30متر در هفت باند طیفی می باشند. منظور از حفظ MSS برروی ماهواره ها فراهم آوردن امکان مقایسه اشکال تشکیل دهنده سطح زمین در سالهای متمادی می باشد. مثلا با مقایسه تصاویر اخذ شده در سال 1996با تصاویر برداشته شده در سال 1972 که در بایگانی موجود هستند، می توان به تغیرات اتفاق افتاده بر روی زمین از قبیل فرسایش خاک، جلو آمدگی وپس رفتگی جنگل، کویر، پهنه سیلابها، اراضی کشاورزی، سواحل دریاچه ها و هر نوع تغییر در کار بری زمین پی برد. سنجنده TM کمک شایانی در طبقه بندی جنس مصالح روی زمین نموده است. با داشتن هفت تصویر همزمان در هفت باند طیفی متفاوت به دانشمندان اجازه می دهد تا نسبت به طبقه بندی جنس و کار بری زمین دست بزنند.
جهت دریافت فایل بررسی رابطه بین واحدهای ژئومورفولوژی و اشکال فرسایشی در حوضه آبخیز رودخانه سقز با استفاده ازGIS و RS لطفا آن را خریداری نمایید