اکولوژي کاربردي/ سال دوم / شماره چهارم / تابستان ۱۳۹۲

بررسي تغييرات پوشش اراضي استان مازندران با استفاده از سنجههاي سيماي سرزمين بين سالهاي ۱۳۸۹-۱۳۶۳

محسن ميرزايي، عليرضا رياحي بختياري۱*، عبدالرسول سلمان ماهيني و مهدي غلامعلي فرد۱

(تاريخ دريافت: ۱۹/۱۱/۱۳۹۱ ؛ تاريخ پذيرش: ۲۴/۶/۱۳۹۲)

چكيده
723900819912

پوشش س رزمين در استان مازندران بهعلت تراکم جمعيت نسبتاﹰ بالا، نرخ بالاي مهاجران فصلي و دائمي، شرايط مساعد طبيعـي و فرهنگـي، تعدد واحدهاي صنعتي، دارا بودن مرز ساحلي و بندر گاهها و نيز سير عظيم ساخت و ساز در ساليان اخير با سـرعت در حـال تغييـر اسـت . تغيير پوشش سرزمين م نجر به ايجاد پهروشدگي، سوراخ شدگي، بريدگي، فرورفتگي، سائيدگي و به هم آميختگي در سيما مي گردد کـه هـر کدام داراي مفهوم هاي مهم در علم بومشناسي سيماي سرزمين هستند . در مطالعه حاضر پس از تهيه نقشه هاي پوشش سـرزمين و اسـتخراج سنجهها در دو سطح کلاس و سيما، از تحلي ل م ؤلفههاي اصلي (PCA)، جهت انتخاب سنجه هاي مناسب در تحليل تغييرات سيماي سرزمين شهرستانهاي استان مازندران در خلال سال هاي ۱۳۶۳ و ۱۳۸۹ استفاده شد . در نهايت پنج سنجه شامل، مساحت کلاس (CA)، تعـداد لکـه (NP)، شاخص بزرگترين لکه (LPI)، نسبت چوليدگي لبه (PAFRAC) و شاخص تنوع شانون (SHDI) به عنوان سنجههاي بهينه انتخـاب و مورد ارزيابي قرار گرفتند . نتايج حاکي از افزايش مساحت در پوشش هاي مسکوني، کـشاورزي، مرتـع، جـاده (بـه ترتيـب ۷۳۸۷، ۵۴۶۵۵، ۸۸۹۸۶، ۴۷۶۸ هکتار ) و افت شديد در جنگل هاي استان (۱۶۲۸۶۷ هکتار ) بوده، به طوري که در طـول دوره مطالعـه ميـزان سـنجه LPI در پوشش جنگلي شهرستان هاي نکا، سواد کوه، ساري و تنکابن بهترتيب ۵/۱۷، ۸/۱۳، ۶/۸ و ۹/۴ درصد کاهش يافت و تغييـر بـستر سـيما در رامسر و بهشهر از جنگل به مرتع و کشاورزي ديده شده است . بيشتر تغييرات ناشي از هضم لکه هاي جنگـل در ميـان پوشـش هـاي انـسان ساخت به ويژه يکپارچه سازي اراضي کشاورزي بوده است.

واژه هاي كليدي : پوشش سرزمين، سنجههاي سيماي سرزمين، تحليل مؤلفههاي اصلي، استان مازندران

۳۷
مقدمه
بحثهاي علمي مربوط به بوم شناسي سيماي سرزمين با مفهـومناحيههاي بـزرگ و نـاهمگن، در دهـه ۱۹۳۰ توسـط کـارل در جغرافيا و گياهشناسـي مطـرح شـد (۱۸). بـوم شناسـي سـيمايسرزمين (Landscape Ecology) برمبناي اين تفکر شکل گرفته است که تغيير در الگوهاي سيماي سرزمين به شدت ويژگي هاي بومشناسي را تحت تـأثير قـرار مـيدهـد (۲۳). سـاختار (نـوع،شکل، اندازه قطعه زمـين و ارتباطـات بـين لکـههـا )، عملکـرد(پويايي جانداران و زيـستگاههـا، غـذا و جريـان آب و هـوا) و تغييـرات (اخـتلالات و تعارضـات، تغييـر اقلـيم و خـرد شـدنزيستگاهها) به عنوان سه اصل پايه در مطالعات بومشناسي سـيمايسرزمين هستند که داراي ارتباط متقابل با همديگر مي باشند (۱۴).
سنجههاي سـيماي سـرزمين (Landscape Metrics) ابـزار هـاييجهت اندازه گيري، کمي سـازي و بيـان وجهـههـاي مختلـف ازالگوي سيماي سرزمين در يک لحظه از زمان هـستند (۱۶و۲۰). تغييرات سيما ميتواند به سبب عوامل طبيعي و انساني به وجود آيند؛ احداث جاده، قطع درختان، تخريـب جنگـل هـا، افـزايشحجم ساخت و سـاز و توسـعه صـنعتي را مـيتـوان از جملـهفعاليتهاي انساني نامبرد که ساختار سيماي سـرزمين را تغييـرداده و عملکرد آن را مختل ميسازد (۱۸). به عنوان مثال ساختو ساز در حواشي رودخانهها و دامنهها قادر است در فرم طبيعي و پوشش گياهي منطقه تغيير ايجاد نمايد و جريانات آب و هـوااز بالادست به پايين دست اکوسيستم را از حالت طبيعي خـارجنمايد و موجب افزايش در نرخ وقوع مخاطراتي از جمله سيل و رانش زمين گردد.
بـه دنبـال توسـعه سـامانههـاي اطلاعـات جغرافيـايي و در دسترس قرار گرفتن تصاوير ماهوارهاي، پيشرفت هاي زيادي درکمي سازي محيط زيست از نظـر معيارهـاي سـيماي سـرزمينصورت گرفتـه اسـت (۱۹و۲۴). در سـال هـاي اخيـر مطالعـاتزيادي از مزاياي سنجههاي سيماي سرزمين جهت برنامهريزي و مديريت سرزمين بهـره بـردهانـد کـه بيـشينه ايـن مطالعـات ازسنجه هاي سيما جهت بررسي تغييرات پوشش سرزمين به ويـژه۳۸
در کشورهاي آمريکا و چين استفاده نمودهاند (۲۵). از اين قبيلدر مطالعه اي ستو و فرگکياس (۲۴) در سـال ۲۰۰۵ از پـردازشت صاوير م اهوارهاي و س نجهه اي س يماي س رزمين جه ـتکمي سازي الگوي تغييرات چهار شهر در چين در طول سالهاي ۱۹۸۸ الي ۱۹۹۹ پرداختند . آنها تغييرات را در سـه بـافر از ايـنشهرها تحليل نمودند و بيان داشتند که سنجههاي تراکم حاشيه،تعــداد لکــه هــا، ميــانگين وزن دار شــده چوليــدگي ابعــاد
(Area Weighted Mean Patch Fractal Dimension) و ضـريبتغييرات اندازه لکههـاي (Patch Size Coefficient of Variation) شهري، قاد رند درک مناسـبي از اشـکال و محورهـاي گـسترششهري نمايش دهند و تـأثير متغيرهـاي اقتـصادي، اجتمـاعي وسياسي را به نحو مناسب تري تفسير نمايند.
در مطالعه اي ديگر لائوسچ و هـرزوگ (۱۷) از سـنجههـايسيماي سرزمين جهت بررس ي تغييرات کاربري در شـرق آلمـاناستفاده نمودند، نتايج مطالعه حاکي از آن است کـه سـنجههـايسيماي سرزمين شـاخص مناسـبي جهـت بررسـي سـرزمين درطول دوره هاي زماني است و بايد در ميان سـنجههـاي موجـودبهينه آنها انتخاب گـردد و مـورد اسـتفاده قـرار گيـرد. دنـگ وهمکاران (۱۳) در سال ۲۰۰۹ از تکنيـکهـاي سـنجش از دور،آشکارسازي تغييرات و سـنجههـاي سـيماي سـرزمين از قبيـلتعداد لکه، تراکم لکه، تراکم حاشيه، شاخص بـزرگتـرين لکـه،ميانگين مساحت لکه، شاخص شکل سيماي سرزمين و شاخصتنوع شانون، به ارزيـابي تغييـرات سـيما در يـک دوره ده سـاله(۱۹۹۶ الــي۲۰۰۶) در شــهر هــانگزو (Hangzhou) واقــع در سواحل شرقي چين پرداختند. نتايج آنها رشد سـريع شـهري راناشي از تغيير لکههايي از ساير کاربريها (مرتـع، کـشاورزي وآب) به کاربري شهري نمايش داد و بيان داشتند در طول اين دهسال، پس زمينه سيماي سرزمين از کـشاورزي بـه شـهري تغييـرکردهاست. در مطالعه اي ديگر ديبـاروس و همکـاران (۱۲) بـااستفاده از سنجههاي اندازه، شکل، تـراکم، توزيـع و همـسايگيتخريب سريع جنگلهاي آمازون را در رونـدونيا (Rondoˆnia) برزيل بررسي نمودند و اظهار داشتند در صورت ادامه اين روند تا سال ۲۰۲۰ وسعت چشمگيري از اين جنگلها رو به نـابوديخواهند رفت.
هرولد و همکاران (۱۶) در سال ۲۰۰۲ با ايـن توضـيح کـهسنجه هاي سيماي سرزمين قادرند تکيه شدگي در اجزاي همگنسيماي سرزمين را نمايش دهند، به پردازش تصاوير مـاهواره واستخراج سنجه هاي سـيماي سـرزمين در منطقـه سـانتا باربـاراپرداختند. آنها از سنجههاي مساحت لکه، شاخص بـرزگتـرينلکه، تراکم لکه و فراواني لکهها بـراي تحليـل تغييـرات (رشـدشهري) استفاده نمودند. در ايران نيز مطالعاتي مبني بر استفاده ازسنجههاي سيماي سرزمين صورت گرفته اسـت. بـهطـور مثـال
تحليل تخريب سيماي سـرزمين حـوزه آبخيـز نکـا بـا اسـتفاده از سنجههـاي اکولـوژي سـيماي سـرزمين توسـط طـالبي اميـري و همكاران (۸) مورد بررسي قرار گرفت. تحقيق نشان داده با توجـه به وقوع سيلابهاي متعدد در حوزه آبخيـز نکـا احتمـا ﹰلا تخريـب پوشش گياهي طبيعي، افزايش وسعت اراضي باير و چراي بي رويه دام با افزايش سطوح اراضي نفوذناپذير و کاهش قابليت نگهداشت بارش، ضريب رواناب سـطحي را در منطقـه افـزايش داده اسـت .
سلاجقه و همکاران (۶) در يک دوره ۱۴ ساله تغييـرات کـاربريو اثر آن بر کيفيت آب رودخانه کرخه را بررسـي کردنـد. آذري دهکردي و خزاعي (۱) از سنجه هاي سيماي سرزمين و پـردازشتصاوير ماهواره اي جهت ارزيابي پيامدهاي فعاليتهاي انساني درحوزه آبخيز شفارود پرداختند. در تحقيقاتي ديگر نيز (۴ ، ۵ و ۹)، به طريقه هاي مختلف با استفاده از بوم شناسي سيماي سرزمين بهتحليـل تخريـب وارد شـده بـه سـاختار کولـوژيکي در منـاطق مختلف و کاربرد سنجهها در بارزنمايي اين تخريبها پرداختند .
بنابراين، فر آيندهاي طبيعي و فعاليتهاي انساني سبب دگرگونيسيماي سرزمين ميشوند، تغيير پوشش سرزمين منجر به ايجـادپهرو شدگي (Fragmentation)، سوراخ شدگي (Perforation)، بريــدگي (Dissection)، فرورفتگــي (Shirinkage)، ســائيدگي (Attrition) و بــه هــم آميختگــي (Coalescence) در ســيما ميگردد کـه هـر کـدام داراي مفهـومهـاي مهـم در زمينـههـاياکولوژيکي و مسائل انساني هستند (۳).
مازندران به علت قرارگرفتن در نوار ساحلي درياي خزر، تـراکمجمعيت نسبتﹰا بالا، نرخ بالاي مهاجران فصلي و دائمـي، شـرايطمساعد طبيعي و فرهنگي، تعدد واحدهاي صنعتي و سـير عظـيمساخت و ساز در طول سال هاي اخير، پوشش سـرزمين در ايـناستان با سرعت در حال تغيير است. هر چه سيما به سوي تغييرو تحول پيش ميرود، کمـيسـازي و تفـسير سـيماي سـرزمينضرورت بيشتري پيدا خواهد کرد. بنابراين استفاده از ابزارهـايمکاني جهت پايش، برنامـهريـزي و مـديريت تغييـرات در ايـناستان مي تواند به عنوان راهکاري مناسب جهت آگاهي از وضعيتموجود و به حداقل رساندن آسيبهاي زيـست محيطـي قلمـدادنمود. مطالعه حاضر با هـدف تحليـل تغييـرات سـيماي سـرزمينشهرستانهاي اسـتان مازنـدران در يـک دوره ۲۶ سـاله (۱۳۶۳ و۱۳۸۹) و مقايــسه وضــعيت تخريــب ســيماي طبيعــي در ايــنشهرستانها با تکيه بر پوشش جنگلي انجام شد. جهـت دسـتيابيبه اين هدف از مزيتهاي سنجه هاي سيماي سرزمين در بررسـي تغييرات منطقه در سطح کلاس و سيما استفاده شده است.

مواد و روشها ۱. منطقه مورد مطالعه
تــراکم نــسبي جمعيــت اســتان مازنــدران ۱۲۷ نفــر در هــر کيلومترمربع است که نسبت ب ه جمعيت کشور تـراکم بـالايي را در خ ود دارد. مازن دران از امكان ات و جاذب هه اي طبيع ي و فرهنگـي فراوانـي در توسـعه صـنعت گردشـكري و مبـادلاتفرهنگي در سطح منطقهاي و ملـي برخـوردار اسـت و بـه دليـلموقعيت طبيعي و جغرافيايي مناسب ، در بخش طبيعـت گـرديجزء استان هاي برتر كشور محسوب مي شود. استان مازندران ازغرب به شرق بهترتيب در بـر گيرنـده شهرسـتانهـاي رامـسر،تنکابن، عباس آباد، چـالوس، نوشـهر، نـور، محمودآبـاد، آمـل،فريدون کنار، بابل، بابلسر، قائمشهر، سوادکوه، جويبـار، سـاري،نکا، بهشهر و گلوگاه مـيباشـد . پوشـش غالـب در ايـن اسـتانجنگل بود ه، ميانگين بارندگي ساليانه در نوار ساحلي استان برابربا ۹۷۷ ميلي متر است. توزيـع مكـاني آن از غـرب بـه شـرق بـا
۳۹
كاهش همراه است در حالي كه توزيع زماني آن وضـعيتي مـنظمدارد. براساس طبقه بندي دومارتن نواحي غربي مازندران بـسيارمرطوب، نواحي مركزي مرطوب، نـواحي شـرقي مديترانـهاي ونواحي كوهستاني مازندران نيمـه مرطـوب مـي باشـد ، موقعيـتجغرافيايي منطقه مورد مطالعه بـا وسـعت ۲۳۶۷۴۵۰ هکتـار درشکل ۱ نمايش داده شده است.

۲. تهيه نقشه پوشش سرزمين
سيستم مختصات آنها بـه سيـستمLambert Conformal Conic اندازه گيري شـدند کـه خـصوصيات برخـي از آنهـا در جـدولجهت موزاييک سازي تصاوير و برش محدوده مطالعه معرفـيشماره ۱ آورده شده است. يکي از مسائل در امر استفاده از ايـنگرديد. درمرحله بعـد، يـک فر آينـد ترکيبـي چنـد مرحلـهاي سنجهها، انتخاب سنجه مناسب از ميـان تعـدد سـنجههـا اسـت همراه با بهره گيري از منابع متعدد شامل تصاوير سنجندههـاي(۲۶، ۱۵ و ۱۷). بايد توجه داشت سنجهها در بسياري از مـواردTM و +ETM مــاهواره لندســت، تــصاوير رنــگ مجــازيداراي هم پوشاني هستند و اطلاعات مشابهي از وضعيت سيماي
Google Earth و نق شهه اي طبق هبنـدي س نجنده م وديس سرزمين ارائه مينمايند، براي مثـال اطلاعـات ارائـه شـده از

219456-2352881

شکل ۱. منطقه مورد مطالعه، شهرستانهاي استان مازندران همراه با سطر و ستون تصاوير ماهواره لندست
(تصوير رنگي کاذب ماهواره لندست ۱۳۸۹)

جهت تهيه نقشه پوشـش سـرزمين، نخـست تـصاوير مـاهوارهلندست مربوط به اسـتان مازنـدران، در ۶ فـريم تهيـه شـدند ونظارت شده و نظارت نشده و نيز تحليلهاي Tasseled Cap، Isocluster ،NDVI در محـيط نـرم افزارهـايGoogle Earth ، Erdas Imagine و Idrisi Taiga اسـتفاده گرديـد و در نهايـت بهترين نقشههاي پوشش براي منطقه مورد مطالعه تهيه شدند (۷).

۳. استخراخ و انتخاب سنجههاي سيماي سرزمين
پس از تهيه نقشههاي پوشش سرزمين از نرم افـزارFragstat 4.1 (۲۱) جهت استخراج سنجههاي سيماي سـرزمين در دو سـطحک لاس و س يما اس تفاده ش د. در مجم وع ۲۸ سـنجه جهـت کمــي ســازي ســيماي ســرزمين در ســالهــاي ۱۳۶۳ و ۱۳۸۹
(International Geosphere-Biosphere Programme)(IGBP) ماهوارهTerra جهت دستيابي به بالاترين صحت نقشه پوششسرزمين مربوط به سال هاي ۱۳۶۳ و ۱۳۸۹ استفاده شد. در اين فرآينـد از روشهـاي تفـسير و مقايـسه چـشمي، طبقـه بنـدي
۴۰
سنجه هاي کل حاشيه و تراکم حاشـيه رونـد تغييراتـي کـاملاﹰ مشابه دارد و اين امر مفسر را از دستيابي سريع به جنبـه هـايمختلف تغييـرات سـيماي سـرزمين بـاز مـيدارد. روشهـايتحليل عاملي منجر به کاهش حجم دادهها و منجر بـه تعيـين
جدول ۱. خلاصه اطلاعات مربوط به برخي سنجههاي محاسبه شده در تحقيق (۱۸) (A:مساحت کل سيماي سرزمين، a: مساحت لکه، k,i:
شماره لکهها، j: شماره کلا سها، n: تعداد لکه، ׳m: کل تعداد لکههاي موجود در سيما، cr: ارزش مجاورت،V: مجموع ارزشهاي قاب
محيط لکه ها، p: سهم لکه از کل سيما)
واحد دامنه تغييرات
مساحت کلاس هکتار ≤ ۰ بدون محدوديت
-3782-1015637

۳
*
۳

،
e
:
مخفف

سنجه

نام

سنجه

نام

محاسبه

فرمول

CA
Class Area
A

ED
Edge Density

NumP

۳

*

۳

،

e

:

مخفف

سنجه



قیمت: تومان


پاسخ دهید