کاربرد روش نمونه برداری خطی (LIS) در مقایسه الگوهای سیمای سرزمین در جنگل‌های لرستان

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مرتع و آبخیزداری (مهندسی طبیعت)، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه فسا، فسا، ایران

3 گروه مدیریت منابع جنگلی، دانشگاه علوم کشاورزی سوئد، اومئا، سوئد

چکیده

سابقه و هدف:
مطالعه ساختار سیمای سرزمین بر اساس اصول اکولوژی و شاخص‌های مکانی سیمای سرزمین به‌عنوان اجزای تشکیل‌دهنده‌ی آن ابزاری مناسب برای نقشه‌سازی و کمی‌کردن خصوصیات مکانی هر کاربری محسوب می‌شوند. به دلیل گسترش روز افزون فعالیت‌های بشری، ساختار و کارکردهای اکولوژیک سیمای سرزمین تغییر می‌یابد و الگوهای سیمای سرزمین دستخوش تغییرات نامطلوبی می‌گردد. لذا به منظور پایش و کنترل این تغییرات، کمی‌سازی و مطالعه سیمای سرزمین اهمیت و ضرورت بیشتری می‌یابد. این مطالعه با هدف کمی‌سازی الگو سیمای سرزمین مناطقی با درجات مختلف توسعه با استفاده از روش نمونه‌برداری خطی (LIS) جهت برآورد شاخص مکانی طول کل لبه جنگل و روش نمونه‌برداری جفت نقطه‌ای برای برآورد شاخص مکانی‌ سرایت انجام گرفت.
مواد و روش ها:
برای انجام این تحقیق یک عرصه 200 هکتاری از دو منطقه حفاظت شده سفیدکوه‌ و تخریب شده قلعه‌گل در استان لرستان بر روی تصاویرGoogle Earth انتخاب و در محیط GIS مورد پردازش قرار گرفتند. بمنظور انجام نمونه‌برداری خطی 16 پاره‌خط (ترانسکت)‌ 100 و 200 متری به‌صورت سیتماتیک و با جهت تصادفی بر روی عرصه مورد مطالعه منطبق گردید. برای روش نمونه‌برداری جفت نقطه‌ای شبکه نقاطی با فواصل 100 و 200 متری به‌صورت سیستماتیک و با شروع تصادفی بر روی تصاویر منتخب پیاده شد و سپس شاخص‌های مکانی محاسبه شدند. از آزمون تی استیودنت جفتی نیز برای مقایسه فواصل مختلف در دو منطقه استفاده شد.
یافته ها:
نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که در هر دو طول اندازه‌گیری شده ترانسکت‌ها، طول کل لبه جنگل در منطقه قلعه‌گل بیشتر از سفیدکوه‌ بوده و ارزش عددی شاخص مکانی سرایت در منطقه قلعه‌‌گل کمتر از سفیدکوه است. یافته‌ها نشان‌دهنده از هم گسیختگی و تکه تکه‌شدن بیشتر منطقه قلعه‌گل است. نتایج طول کل لبه جنگل هم با نتایج برآورد سرایت مطابقت دارد و منطقه قلعه‌گل که سرایت کمتری دارد، طول کلی لبه جنگل بیشتری دارد که این امر هم نشا‌ن‌دهنده تخریب و از هم گسستگی بیشتر این منطقه نسبت به منطقه کمتر تخریب یافته سفیدکوه است. از دلایل تعدد لکه‌ها در منطقه قلعه‌گل می‌توان به حضور لکه‌های مصنوعی و انسان‌ساخت از قبیل: روستاهای متعدد، فعالیت‌های کشاورزی، باغداری و چرای دام و مصرف چوب برای مصارف روستایی و... اشاره نمود که علاوه بر لکه لکه شدن این منطقه سبب تنک شدن پوشش جنگلی منطقه شده است.
نتیجه‎گیری:
کمی‌سازی الگو سیمای سرزمین مناطقی با درجات مختلف توسعه با استفاده از روش نمونه‌برداری خطی (LIS) جهت برآورد شاخص مکانی طول کل لبه جنگل و روش نمونه‌برداری جفت نقطه‌ای برای برآورد شاخص مکانی‌ سرایت می توانند به عنوان روشهای موثری جایگزین نقشه های پوشش گیاهی با جزئیات شوند و می‌توان با صرف هزینه و زمان کمتر و با صحت بالاتر الگوهای سیمای سرزمین را کمی‌سازی و مقایسه نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Application of Linear Intercept Sampling (LIS) Method in Comparing Land Cover Patterns in Forests of Lorestan

نویسندگان [English]

  • Yasaman Fatemeh Azizi 1
  • Ziaedin Badehian 2
  • Hamed Naghavi 1
  • Habib Ramezani 3
1 Department of Forestry, Faculty of Agriculture Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran.
2 Associate prof., Dept. of Range and Watershed Management (Nature engineering), College of Agriculture, Fasa University, Fasa, Iran
3 Dept. of Forest Resource Management, Swedish University of Agriculture Science, SLU, Umeå 901 83, Sweden
چکیده [English]

Background and Objectives:
Studying the structure of the landscape based on the principles of ecology and the spatial indicators of the landscape as its components is considered a suitable tool for mapping and quantifying the spatial characteristics of each land use. Ecological functions, the structure of the landscape, and landscape patterns have undergone unwelcome changes due to the increasing expansion of human activities. Therefore, to monitor and control these changes, quantifying and studying the landscape is important. This study aims to quantify the landscape pattern of regions with different development levels using the line intersect sampling (LIS) method to estimate the metrics of the total length of the forest edge, and the point sampling method was conducted to estimate the metric of contagion. In this regard, the preserved region of Sefidkuh and the manipulated region of Qaleh Gol in Lorestan province were considered.

Materials and Methods:
For this purpose, we selected two 200-hectare areas from the two mentioned regions on Google Earth images and in a GIS environment. To perform the line intersect method, 16 transects with lengths of 100 and 200 m were fitted on the study area using systematically randomized directions. For the paired point sampling method, paired points with 100 and 200 m were systematically and randomly implemented on the selected images, and then metrics were calculated. The outcomes show that in both measured transects, the total length of the forest edge in the Qaleh Gol region is greater than in the Sefidkuh region, and the numerical value of the contagion metric in the Qaleh Gol region is less than in Sefidkuh. Also, the t-student method was applied to compare the regions with different line intersect lengths and paired point lengths. Then, spatial indices were calculated. The paired t-test was also used to compare the different distances in the two regions.

Results:
The findings show that there is more disturbance and fragmentation in Qaleh Gol. Moreover, the results indicate that the sampling methods used in this study are a suitable alternative for more detailed vegetation cover maps. The landscape patterns can be quantified by spending less cost and time and with higher accuracy. The obtained results can be used in planning and management at different levels (local, regional, and national), especially in areas with a high rate of change. Also, in this study, it was found that sampling methods are a suitable alternative for vegetation maps with many details. The results of the total length of the forest edge are also consistent with the results of the contagion estimation, and the Qaleh Gol area, which has less contagion, has a longer total length of the forest edge, indicating more destruction and fragmentation of this area compared to the less disturbed Sefidkuh area. Among the reasons for the disturbances in the Qaleh Gol area, we canmention the presence of artificial and man-made disturbances such as numerous villages, agricultural activities, horticulture, livestock grazing, and other rural activities. These have caused the thinning of the forest cover in the area.

Conclusion:
Linear intercept sampling (LIS) can be used to estimate the total edge length of forests, while paired-point sampling can be used to estimate the spatial coverage index. These methods can be effective alternatives to detailed vegetation cover maps for downsizing the pattern of land cover in different regions with varying degrees of development. They can also provide a more accurate comparison of land cover patterns with lower costs and in less time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Landscape metrics
  • Point sampling
  • Line intersect sampling
  • Quantification

مراجع

1.Affleck, D. (2010). On the efficiency of line intersect distance sampling, Can. J. Forest Research. 40 (6), 1086-1094.
2.Asri, Y., & Mehrnia, M. (2002). Introducing the flora of the central part of the Sefidkouh protected area. J. Natural Resources of Iran. 55 (3), 363-387. [In Persian]
3.Baker, W. L., & Cai, Y. (1992). The role programs for multiscale analysis of landscape structure using the GRASS geographical information system, J. Landscape Ecology. 7, 291-302.
4.Battles, J., Dushoff, G., & Fahey, J. (1996). Line intersects sampling of forest canopy gaps, J. Forest Science. 42, 131-138.
5.Corona, P., Chirici, G., & Travaglini, D. (2004). Forest ecotone survey by line intersect sampling, Can. J. Forest Research. 34, 1776-1783.
6.DeVries, P. G. (1979). Line intersect sampling: statistical theory, applications, and suggestions for extended use in ecological inventory in Cormack R.M., Patil G.P., and Robson D.S., editors, sampling biological population. International Co-operative publishing house, Fairland, Maryland. Pp: 1-70.
7.Eiden, G., Jadues, P., & Theis, R. (2005). Linear landscape features in the European Union. Developing indicators related to linear landscape features based on LUCAS transect data an EU publication report EUR 21669. Trends of some agri-environmental indicators in the European Commission.
8.Essepen, P. A., Jansson, K. U., & Nilsson, M. (2006). Forest edge quantification by line intersect sampling in aerial photographs, J. Forest Ecology and Management. 230, 32–42.
9.Farhadi, P., Soosani, J., Adeli, K., & Alijani, V. (2014). Analysis of Zagros forest structure using neighborhood-based indices (case study: Ghalehgol forest, Khorramabad). J. Forest and Poplar Research. 22 (2), 294-306.
10.Freese, F. (1962). Elementary forest sampling, USDA Forest Service, Agriculture Handbook 232, Washington D.C.
11.Girvetz, E. H., Thorne, J. H., Berry, A. M., & Jaeger, J. A. G. (2008). Integration of landscape fragmentation analysis into regional planning: A statewide multi-scale case study from California, USA, J. Landscape and Urban Planning. 86, 205-218.
12.Gustafson, E. J. (1998). Quantifying landscape spatial pattern: what is the state of the art? J. Ecosystems. 1, 143-156.
13.Herold, M., Scepan, J., & Clarke, K. C. (2002). The use of remote sensing and landscape metrics to describe structures and changes in urban land uses. J. Environmental Planning. 34 (8), 1443-1458.
14.Hunsaker, C. T., O’Neill, R. V., Jackson, B. L., Timmins, S. P., Levine, D. A., & Norton, D. J. (1994). Sampling to characterize landscape patterns. J. Landscape Ecology. 9, 207-226.
15.Kleinn, C., Ka¨ndler, G., & Schnell, S. (2011). Estimating forest edge length from forest inventory sample data.
J. Forest Research. 41, 1-10.
16.Lister, A., Lister, T., & Weber, T. (2019). Semi-automated sample-based forest degradation monitoring with photointerpretation of high-resolution imagery. Forests. 10(10), 896.
17.Makhdoum, M. F. (2008). Landscape ecology or environmental studies (Land Ecology) (European versus Anglo-Saxon school of thought). J. International Environmental Application and Science. 3, 147-160.
18.Marshall, P. L., Davis, G., & LeMay, V. M. (2000). Using line intersect sampling for coarse woody debris, Technical Report TR-003, Research Section, Vancouver Forest Region, British Columbia Ministry of Forests.
19.Mate´rn, B. (1964). A method of estimating the total length of roads by means of line survey, J. Studia forestalia Suecica. 18, 68-70.
20.McGarigal, K., & Marks, E. J. (1995). FRAGSTATS: spatial pattern analysis program for quantifying landscape pattern, General technical report 351. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Pacific Northwest Research Station.
21.Nagendra, H. (2000). Estimating landscape pattern from supervised and unsupervised classification: studies in the Western Ghats, India. Int. Arch. Photogram. J. Remote Sensing. 33 (7), 955-961.
22.Narumalani, S., Mishra, D. R., & Rothwell, R. G. (2004). Change detection and landscape metrics for inferring anthropogenic processes in the greater EFMO area. J. Remote Sensing Environment. 91 (3-4), 478-489.
23.Naveh, Z. (2002). Foreword. In: Bastian, O. and Steinhardt, U. (Eds). Development and perspectives of landscape ecology, Kluwer Academic Publisher. Boston, 499p.
24.O'Neill, R. V., Krummel, J. R., Gardner, R. H., Sugihara, G., Jackson, B., DeAngelis, D. L., Milne, B. T., Turner, M. G., Zygmunt, B., Christensen, S. W., Dale, V. H., & Graham, R. L. (1998). Indices of landscape pattern. J. Landscape Ecology. 1, 153-162.
25.Raj, D. (1986). Sampling theory, New York: McGraw-Hill., 302p.
26.Ramezani, H. (2010). Deriving landscape metrics from sample data (Ph.D. thesis). In: Faculty of Forest Sciences Department of Forest Resource Management 72, Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), Umea, 162p.
27.Ramezani, H., & Ramezani, A. (2021). Forest fragmentation assessment using field-based sampling data from forest inventories. Scandinavian J. Forest Research. 36 (4), 289-296.
28.Ramezani, H., & Holm, S. (2011). Sample-based estimation of landscape metrics: accuracy of line intersect sampling for estimating edge density and Shannon’s diversity, J. Environmental, and Ecological Statistics. 18, 109-130.
29.Ramezani, H., & Holm, S. (2013). Estimating a distance-dependent contagion function using point sample data. J. Landscape Ecology Engineering. 21, 61-82.
30.Ramezani, H., Holm, S., Allard, A., & Ståhl, G. (2010). Monitoring landscape metrics by point sampling: accuracy in estimating Shannon’s diversity and edge density. J. Environmental Monitoring and Assessment. 164, 403-421. doi:10.1007/s10661-009-0902-0.
31.Ricotta, C., Corona, P., & Marchetti, M. B. (2003). Beware of contagion. J. Landscape and Urban Planning. 62, 173-177.
32.Ringvall, A., & Ståhl, G. (1999). Field aspects of line intersect sampling for assessing coarse woody debris. J. Forest Ecology and Management. 119, 163-170.
33.Seto, K. C., & Fragkias, M. (2005). Quantifying spatiotemporal patterns of urban land-use change in four cities of China with time series landscape metrics, J. Landscape Ecology. 20 (7), 871-888.
34.Turner, M. G. (1990). Spatial and temporal analysis of landscape patterns, J. Landscape Ecology. 4, 21-30.
35.Turner, M. G., & Gardner, R. H. (1991). Quantitative methods in landscape ecology. Springer Verlag, New York. 333p.
36.Warren, W. G., & Olsen, P. F. (1964). A line intersect technique for assessing logging waste. J. Forest Science. 10, 267-276.
37.Woodall, C. W., & Nagel, L. M. (2006). Coarse woody type: a new method for analyzing coarse woody debris and forest change, J. Forest Ecology and Management. 227 (1-2), 115-121.
38.Yeh, C. T., & Hung, S. L. (2009). Investigating spatiotemporal pattern of landscape diversity in response to urbanization. J. Landscape and Urban Planning. 93 (3-4), 151-162.
پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل
دوره 30، شماره 2
تیر 1402
صفحه 1-14

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار