پهنه‌بندی تراکم درختی جنگل های بلوط زاگرس به روش کریجینگ با استفاده از تصاویر ماهواره ای Worldview-2 برگرفته از پایگاه اطلاعاتی گوگل ارث

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه ایلام

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد دانشگاه گیلان

3 دانشیار، موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور

چکیده

سابقه و هدف: ﺗﻌﺪاد درﻫﮑﺘﺎر در ﯾﮏ ﺟﺎﻣﻌﻪ ﺟﻨﮕﻠﯽ ﺑﯿﺎﻧﮕﺮ وﺿﻌﯿﺖ ﻣﻮﺟﻮد ﺑﻮده و ﭘﺎﯾﺶ آن در ارزﯾﺎﺑﯽ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﺗﻮده ﻫﺎی ﺟﻨﮕﻠﯽ ﺑﺴﯿﺎراﻫﻤﯿﺖ دارد. به طور کلی آگاهی از وضعیت تراکم درختی در توده های جنگلی یکی از نخستین اقدامات در مدیریت جنگل می باشد. در این تحقیق به‌منظور بررسی ساختار مکانی و پهنه‌بندی متغیر تراکم درختی در جنگل های بلوط زاگرس به روش زمین‌آمار و همچنین امکان استفاده از تصاویر ماهواره ای Worldview-2 برگرفته از پایگاه داده گوگل ارث برای کاهش عملیات میدانی، منطقه ای به مساحت 450 هکتار از پارک جنگلی چغاسبز واقع در شهرستان ایلام انتخاب شد.
مواد و روش ها: بدین منظور ابتدا تصویر یکپارچه‌ای از داده های ماهواره ای سنجنده Worldview-2 موجود در پایگاه داده گوگل ارث با قدرت تفکیک مکانی 46/0 متر از کل منطقه تهیه و زمین مرجع شدند. نمونه‌برداری با استفاده از روش منظم تصادفی با شدت 10 درصد و قطعات نمونه 25 آری مربعی شکل بر روی شبکه‌ای به ابعاد 100×250 متر بر روی تصویر انجام گرفت. در مجموع 180 قطعه‌نمونه بر روی تصویر پیاده و تعداد پایه‌های درختی در هر یک از آن ها شمارش شد. به‌منظور ارزیابی صحت اندازه‌گیری تراکم درختی بر روی تصویر، تعداد 30 قطعه‌نمونه به‌صورت تصادفی از بین قطعات نمونه انتخاب و در عرصه پیاده شد. پس از انجام تجزیه و تحلیل های زمین آماری واریوگرام تجربی متغیر تراکم محاسبه و مدل نظری مناسب بر آن برازش داده شد. در نهایت نقشه تراکم پایه های درختی با استفاده از روش کریجینگ تهیه شد و نقشه حاصله مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته ها: نتایج ارزیابی اندازه‌گیری تراکم درختی بر روی تصویر و عرصه نشان داد که اختلاف معنی‌داری آماری بین درختان شمارش‌شده در روی تصویر و عرصه وجود ندارد. تجزیه‌وتحلیل مکانی داده ها نشان داد که متغیر تراکم درختی دارای ساختاری قوی و ناهمسانگرد است. در نهایت، واریوگرام تجربی ناهمسانگرد برای متغیر تراکم جنگل محاسبه و مدل نمایی ناهمسانگرد در جهت‌های مختلف بر واریوگرام تجربی برازش داده شد. سپس برآوردها به روش کریجینگ معمولی و بلوکی با ابعاد 50×50 متر انجام گرفت. نتایج ارزیابی صحت کریجینگ به روش ارزیابی متقابل نشان داد که براساس معیارهای تعیین صحت برآوردها نااریب بودند (42/0-% = MEr و 07/21% = RMSEr). بنابراین، می‌توان نقشه تراکم جنگل را با دقت مناسبی تولید نمود. همچنین هزینه بسیار اندک نمونه برداری از روی تصاویر مذکور و عدم وجود اختلاف معنی دار با نمونه برداری زمینی که از نتایج تحقیق حاضر بود، یکی از نقاط قوت این روش بوده که می تواند برخی از محدودیت های کار در عرصه و هزینه های اجرایی تحقیق را به حداقل برساند .
نتیجه گیری: براساس نتایج حاصله می توان اظهار داشت که استفاده از چنین نقشه هایی می‌تواند امکان تجزیه‌ و تحلیل مکانی را به‌سرعت افزایش دهد. همچنین برای مشخصه های خاص استفاده از این گونه تصاویر به‌منظور کمک به نمونه‌برداری زمینی می تواند سرعت و هزینه انجام پژوهش ها را کاهش داده و در نتیجه زمینه را برای تحقیقات وسیع تر فراهم نماید. در نهایت می‌توان استفاده از روش کریجینگ را به‌منظور پهنه‌بندی متغیر تراکم در جنگل‌های زاگرس با استفاده از نمونه‌های برداشت‌شده از تصاویر ماهواره ای Worldview-2 موجود در پایگاه اطلاعاتی گوگل ارث مناسب ارزیابی نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Mapping tree density of Zagros oak forests using Kriging and Worldview-2 satellite images from Google Earth database

نویسندگان [English]

  • Ali Mahdavi 1
  • Jalal Aziz 2
  • Reza Akhavan 3
1 Professor, Dept. Forest Sciences, University of Ilam
3 Associate Professor, Research Institute of Forests and Rangelands, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Density (i.e. number of trees per hectare) in a forest stand shows status of the stand and its monitoring is important to assess the stand’s changes. In addition, understanding about density trees of forest stands is one of the primary proceedings in forest management. In this study for estimation and mapping density trees of oak forest used Geostatistics (Variogram modeling and Kriging interpolation) and Worldview-2 satellite images in Google earth database. Study area was a 450 hectares forest area in Ilam province, southwest of Iran.
Materials and Methods: Field sampling was performed based on a 100´250 meter systematic network inventory using 2500 m2 square samples on the Google Earth image. The image used in this study received from Google earth server to high spatial resolution from Worldview-2 sensor (0.46 meter). The image was geo-referenced using ground control point (collected with GPS) in Universal Transverse Mercator (UTM) system. Overall, 180 sample plots were established and measured on the geo-referenced image received from Google earth server. For validation of density measuring on Google earth image, 30 sample plots were randomly selected and measured in the field, which result of t-test showed that no significant differences. Experimental variograms for forest stem density was calculated and plotted using the geo-referenced inventory plots. Than deferent theoretical variogram model (Circular, Spherical, Exponential and Gaussian Models) fitted to Experimental variograms for forest stem density and selected best theoretical variogram model for estimation stem density based on good of fitness.
Results: The calculated variogram of stem density showed strong and anisotropic spatial autocorrelation, which best fitted by exponential theoretical model. Estimations were made by ordinary block kriging method (block size 50´50 meter). Cross-validation results showed that all the estimations are unbiased. Thus, kriging and Worldview-2 images from Google earth database together have the potential to estimate and map the density trees of this kind of oak forests, accurately. The results of this study show that the Google earth images sampling absence of significant differences with ground sampling, so that the results of this study can be decrease the cost sampling and resolve many restrictions of fieldwork.
Conclusion: Consequently, Mapping Density tree using Kriging and Google Earth Images was more efficient for oak density estimate in the study area. Also according to the results, we suggested that in the other area of Zagros forest is use from Mapping Density tree using Kriging and Google Earth Images to be more results that are reliable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geostatistics
  • Mapping
  • Density
  • Zagros oak forest
  • Worldview-2