پايش نوسان‌هاي سطح آب درياچه اروميه با پردازش تصاوير ماهواره‌ا‌ي چند سنجنده‌اي و چند زمانه‌اي

Monitoring of Urmia Lake Water Surface Fluctuations By Processing of Multi- Sensors and Multi-Temporal Imagerie

 

 

Ali Akbar Rasouli1

Saeed Jahanbakhsh 2

Shirzad Abbasian3 

 

نشاني: تبريز ، دانشگاه تبريز، دانشکده علوم انساني و اجتماعي

مرکز سنجش از دور و GIS

شماره تلفن: 3392260 0411 و 09141165767

شماره فاکس: 3356013 0411

rasouli@tabrizu.ac.ir

 

 

Associate Professor, RS & GIS Center, University of Tabriz1

Department of Physical Geography, University of Tabriz Professor, 2

3AssistantProfessor, University of Imam Hussein, Urmia

 

 

چکيده:

بررسي نوسان‌های سطح آب درياچه‌ها به منظور حفاظت آنها به لحاظ اهميت، ماهيت و موقعيت اين مجموعه‌هاي آبي و به عنوان يك ميراث طبيعي در سال‌هاي اخير، در بين كشورها در سطح ملي و منطقه‌اي جايگاه ويژه‌اي پيدا کرده است. درياچه اروميه با وسعتي بين 4500 -6000 کيلومترمربع به عنوان بزرگ‌ترين درياچه داخلي ايران و بيستمين درياچه جهان از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. هدف اصلي تحقيق جاري بررسي تغييرات سطح آب درياچه اروميه با استفاده از تصاوير ماهوره‌اي و سيستم اطلاعات جغرافيايي مي‌باشد. براي رسيدن به اين هدف مهم تصاوير ماهواره‌اي چند طيفي ماهواره لندست (شامل تصاوير سنجنده هاي MSS، TM، (ETM+، MODIS وIRS از سال 1976 الي 2005 مورد پردازش قرار گرفت و نوسان‌های سطح آب درياچه در دوره‌هاي زماني مختلف استخراج شد. مدل‌هاي نهايي نشان دهنده نوسان‌های گسترده دوره‌اي و تغييرات چشمگير فصلي در پارامترهاي هندسي درياچه اروميه، به ويژه در طول دهه گذشته مي‌باشد. بيشترين تغييرات به دليل کاهش ارتفاع آب درياچه در جنوب شرق و سواحل شرقي درياچه اروميه ثبت شده است. ظهور چنين نوسان‌های معناداري باعث کاهش 23 درصدي از سطوح آب درياچه طي سال‌های گذشته شده است، که خود باعث تسريع روند تبديل اراضي آبي به زمين‌هاي بدون کشت و رسوب املاح نمکي در امتداد خطوط ساحلی شده است.

کليد واژه ها: درياچه اروميه، نوسا‌‌ن‌های سطح آب، تغييرات خطوط ساحلي، تصاوير چند سنجنده‌اي و چندزمانه‌اي.

نویسنده مسئوول مقاله: علی اکبر رسولی

آدرس اینترنتی:rasouli@tabrizu.ac.ir

 

Abstract:

Urmia Lake is located in the north-west of Iran and as a largest habitat for Artemia is identified in the world. The last decade drought episodes and recent dam construction programs have simultaneously caused more evaporation of the lake water and thus considerable variations of water surface levels. The main aim of the present study was to map of Urmia Lake water surface changes on a seasonal, periodical and over long-term scales.

For this purpose, some different types of multi-scanners, spectral and temporal images (MSS, TM, ETM+, IRS-1C, MODIS and TOPEX/Jason data observing from 1976 to 2005) have been processed to generate most of the thematic models in spatial and temporal context. First, for choosing a number of referred images captured, some ground-based observation data and the obtained information from TOPEX/Jason satellites were analyzed. Then based on available archived imageries, all multi-date satellite data were chosen and progressively geo-referenced and then geo-rectified by ERDAS Imagine software package based on the reference ground control points. Subsequently, all time series images have been analyzed to derive some pre-defined segmented classes such as: water surface categories and shorelines changes.

Revealed models demonstrate several seasonal persuaded fluctuations and considerable periodical changes on the Urmia Lake coastlines particularly during the last decade. These great variations have occurred as the result of 3.5 meters decrease in height of water in the lake and about 23 percent deceasing on water surfaces during the past 30 years. This has successively caused a diminishing of shorelines particularly on the southeast and east coasts of the Urmia Lake, changing landcover and landuse types by depletion of significant wetlands. Implementations of such significant changes illustrate that the majority of local biotic and abiotic components, all over the surrounding areas and inner islands, would be in crucial threat in the near future.

Key Words: Urmia Lake, Water Level Diminishing, Shorelines Changes, Multi – Sensor and Temporal Imageries

 

1- مقدمه

اشکال و پديده‌هاي طبيعي سطح زمين خيلي سريع تغيير پيدا مي‌کنند واين تغييرات در طول زندگي انسان بسيار چشمگير است ]1[. نكته‌اي كه اهميت زيادي دارد اين است که به توان چنين تغييراتي را به دقت مورد بررسي قرار داد تا فرايند‌هاي طبيعي و انساني به وجود آورنده را به خوبي شناخت. در طي چند دهه گذشته، استفاده از فناوري سنجش از دور براي تشخيص چنين تغييراتي در طي زمان توجه محققان مختلف را به خود معطوف کرده است ]3 و2[. بنابراين، مناطق ساحلي، به ويژه محيط درياچه‌هاي داخلي، به عنوان محيط‌هاي اکولوژيک مورد قرار گرفته است ]4[. در اين شرايط، پايش وارزيابي چنين مناطقي مي‌تواند به عنوان يک امر مهم در توسعه ملي و مديريت منابع طبيعي تلقي گردد. در دهه‌هاي گذشته، پايش مناطق ساحلي و استخراجتغييرات سطح آب در فاصله‌هاي زماني مختلف به عنوان يک پژوهش زيربنایي مورد توجه واقع شده است، زيرا خطوط ساحلي ماهيتي دارای ديناميکي بوده و مديريت چنين محيط‌هاي اکولوژيکي حساس نياز به کسب اطلاعات دقيق در فواصل زماني مختلف دارد ]6 و5[. در اين راستا، فناوري سنجش از دور نقش بي‌نظيري را در کسب اطلاعات از اين پديده‌ها بر عهده گرفته است، چرا که تصاوير ماهواره‌اي چندط‌يفي مزايا و امتيازاتي دارند که در دسترس بودن و تفسير رقومي آنها از مهم‌ترين آنها محسوب مي‌شود ]7[.

از مدت‌ها پيش ثابت شده است که جذب اشعه مادون قرمز توسط آب و انعکاس شديد آن به وسيله پوشش گياهي و خاک، ترکيب ايدالي را براي نقشه‌برداري از سطوح آبي فراهم مي‌کند] 8 [. به كمك اين فناوري‌ها و به منظور مديريت جامع منابع آب پژوهشگران در نقاط مختلف دنيا تحقيقاتي را انجام داده‌اند كه به بعضي از آنها به عنوان پيشینه موضوع به اختصار اشاره مي‌شود. "آر. کي.سينگ"[4] و همکارانش در انجمن تحقيق و تکنولوژي کشور هندوستان با استفاده از سنجش از دور به ارزيابي آب‌هاي سطحي و مديريت درياچه "بوپال" به عنوان يک روش ترکيبي پرداختند. نتيجه اين تحقيق نشان داد که از داده‌هاي ماهوا‌ره‌ای مي‌توانبراي نقشه‌برداري و پايش مخازن بزرگ آب در طي دوره اي مختلف استفاده کرد]9 .["عمر قوجه"[5] از فناوري‌هایRS وGIS براي ارزيابي و تعیین حدود بحرالميت در اردن و فلسطين اشغالي استفاده کرد. نتيجه اين تحقيق مشخص کرد که در طي سال‌های گذشته تغييرات قابل توجهي در سطح و خطوط ساحلي دریاچه مورد بحث صورت گرفته است که تنها از طریق پردازش تصاوير ماهواره‌اي اين امر قابل پایش است ]10[. "تينگ پينگ سينگ"[6] و همکارانش به بررسي و تعيين نوار ساحلي درياچه "ساپ"[7] در تايلند پرداختند و از طريق پردازش تصاوير ماهواره‌اي خطوط ساحلي را در مواقع ترسالي و خشکساليترسيم نمودند. آنها در مطالعه خود اهميت استفاده از فناوري سنجش از دور در بررسي و استخراج خطوط ساحلي را نشان دادند ]11[. همچنین"اف. ال. زوانيو"[8] و همکارانش براي کشف تغييرات محيطي مناطق ساحلي کشور روماني در درياي سياه از فناوری سنجش از دور استفاده نموده و در نتیجه گیری نهایی فرايند پردازش تصوير را به عنوان ابزاري کلیدی در مطالعات محيطي مطرح ساختند ]12[.

در مطالعه ديگري، "استفان کيش"[9] بيلان سطح آب درياچه‌هاي "چكسون" و "فلوريدا"را بر اساس عناصر اقليمي (بارش و تبخير) مطالعه کرد. نتيجه اين مطالعه نشان داد که مي‌توان نوسان‌های دوره‌اي سطح آب درياچه‌هاي مذکور را با فناوري‌هاي سنجش از دور و GIS به طور دقيق در طول زمان پايش و ارزيابي نمود ]13.["رابرت برايانت" (2003)نیز تغييرات کوتاه مدت رژيم‌هاي سيلابي پلاياهاي حساس به شرايط آب وهوايي جنوب کشور تونس را مطالعه کرد. نتيجه این تحقيق نقش تعیین‌کننده پردازش تصاوير ماهواره‌اي در روند پايش پديده‌هاي ديناميکي و محيط‌هاي حساس به شرايط آب وهوايي را به اثبات رساند ]14[."پي.کاک سي تا"[10] و همکارانش با استفاده از سنجش از دور تغييرات حدود 24 ميليون هکتار ازجنگل‌هاي دايمي کشور استراليا را مطالعه کردند. در اين مطالعه امکان بررسي دوره‌اي تغييرات پوشش جنگلي با استفاده از تصاوير ماهواره‌ای فراهم شد. در یک مطالعه دیگر،"بي بيرام"[11] و همكارانش در شهر استانبول با استفاده از تصاوير ماهواره‌اي نوار ساحلي بخش اروپايي شهر را مطالعه و تغييرات زماني نوار ساحلي براي سالهاي 1963، 1998و 2000 را استخراج ونقشه‌های مربوطه را ترسيم نمودند ]15[. در پژوهشی که در دانشگاه "اهايوي" ژاپن صورت گرفت"کاي چينگ دي"[12]و همكارانش اقدام به نقشه‌برداري و شناسايي تغييرات نوار ساحلي درياچه "اري"[13]نموده و با استناد به روش‌های نيمه اتوماتيك از طریق پردازش تصاوير پانكروماتيك "آيكنوس"[14]موفق به استخراج دقيق خطوط ساحلي و تهيه نقشه‌های تغييرات مربوطه شدند ]16[.در نهايت، "کاسکان"[15] و همکاران رابطه بارش- رواناب حوضه آبريز درياچه "وان" (واقع در شرق کشور تركيه) با استفاده از تصاوير ماهواره‌اي و GISرا مطالعه کردند. نتیجه تحقیق نشان مي‌دهد که سنجش از دور ابزاری قابل اعتماد به منظور تحليل ميزان رواناب درداخل حوضه‌هاي آبريز محسوب می‌گردد ]17[. در محدوده حوضه درياچه اروميه،نجفي(2003)به بررسي رواناب حاصل از ذوب برف با استفاده از تکنولوژي‌هایGIS و RS پرداخت. نامبرده سنجش از دور را بهترين فناوري در روند ارزيابي و تخمين مقادير انباشت برف در حوضه‌هاي آبريز، به ويژه نقاط کوهستاني و صعب العبور، تعریف نمود ]18[.

با توجه به آنچه که بيان شد و نظر به موقعيت و اهميت درياچه اروميه به عنوان يک ميراث طبيعي، در اين مطالعه کليه اطلاعات ماهواره‌اي قابل دسترس اخذ و در روند پايش نوسان‌های سطح آب مربوطه مورد پردازش قرار گرفت و از اين طریق امکان تجزيه و تحليل کمي تغييرات سطح آب درياچه در منطقه مورد مطالعه فراهم شد. بر اين اساس، ابتدا سري‌هاي تصاوير ماهواره‌اي مختلف از نقطه نظر ترکيب طيفي و تفکيک مکاني براي بررسي ويژگي‌هاي آب درياچه اروميه پردازش شد. سپس سعي شد تا تغييرات سطح آب درياچه اروميه در طي 30 سال گذشته شبيه‌سازي شود. بدین و.سیله نقشه‌های تغييرات بلند مدت خطوط ساحلي و مساحت محدوده (نوسانهای ارتفاعی) درياچه اروميه در دوره‌هاي زماني درازمدت و در مقياس فصلي طراحي شد.

2- موقعيت و ويژگي هاي جغرافيايي

از نقطه نظر جغرافيايي، درياچه اروميه در حد گسترش نهايي خود حدود 140 کيلومتر طول، 55 کيلومتر عرض و با حداکثر 18 متر عمق، در شمال‌غرب ايران قرار گرفته است.این درياچه بين عرض‌هاي جغرافيايي 4 37 و17 38 درجه و دقيقه عرض جغرافيايي و 13 45 و 46 درجه و دقيقه طول جغرافيايي واقع شده است و .همواره، به عنوان يکي از مهم‌ترين زيستگاه‌هاي طبيعي در سطح منطقه مطرح بوده و به دليل ويژگي‌هاي منحصر به فرد خود توسط سازمان يونسکو به عنوان پارک ملي شناخته شده است. درياچه ارومیه مناسب‌ترين محيط زيست براي ميگوي "آرتميا" و بزرگ‌ترين پهنه آبي در فلات ايران محسوب مي‌شود که بين دو استان آذربايجان شرقي و آذربايجان غربي قرار گرفته است. مساحت درياچه اروميه در طول سال‌هاي گذشته بين 4000-6000 کيلومترمربع در نوسان بوده است و ميانگين مساحت آن حدود 5000 کيلومتر مربع برآورد شده است. تقريبا حدود 20 رودخانه دايمي و فصلي و همچنين تعدادي از جريان‌هاي زيرسطحي و فصلي درياچه اروميه را تغذيه مي‌کنند. ميانگين شوري آب درياچه اروميه بين 220-300 گرم در ليتر است كه نسبت به شرايط زماني و مکاني مختلف متغير است. این درياچه به دليل دارابودن محيط آکولوژي خاص از طرف سازمان ملل به عنوان يک محيط زيست حفاظت شده به ثبت رسيده است. درياچه ارومیه بيستمين درياچه جهان و دومين درياچه فوق اشباع نمک در دنيا محسوب مي‌شود و حوضه آبريز مربوطه حدود 25/3 درصد از مساحت کل کشور را به خود اختصاص مي‌دهد. حداکثر عمق درياچه اروميه حدود 20 متر و با دارا بودن 102 جزيره در قالب يک بيوسفر استثنائي، حفاظت شده از طرف سازمان يونسکو، به عنوان یک ميراث طبيعي منحصر به فرد در سطح ملي در حال حاضر به صورت يک پارک ملي مديريت مي‌گردد.

بطور کلي محدوده احاطه کننده درياچه اروميه از لحاظ توپوگرافي از تنوع زيادي برخوردار است. کوهستان سهند با ارتفاع 3780 متري بلافاصله در شرق جلگه اروميه واقع شده است. رشته کوه‌هاي شمالي زاگرس در غرب درياچه گسترش يافته و مناطق پست و كم عارضه نيز به طور نامنظم در بين ناهمواري‌هاي موجود در منطقه پراکنده شده‌اند. اين محدوده از کشور داراي اقليمي نيمه خشک سرد بوده اما به شدت از ارتفاعات موجود متاثر مي‌شود ]19[. در شکل 1موقعيت جغرافيايي درياچه اروميه نشان داده شده است.

شکل 1

3- داده‌ها و روش‌ها

با توجه به اهداف تحقيق جاري، نخست كليه مشاهدات ايستگاه سنجش سطح درياچه از سال 1976 - 2005 از سازمان آب تبريز اخذ و براي تعيين تغييرات سطح آب درياچه اروميه در منطقه مورد مطالعه مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. شکل 2 تغييرات قابل ملاحظه اي در سطح آب درياچه اروميه در يک دوره زماني بلندمدت را نشان مي‌دهد.

شکل 2

به منظور مقايسه، اطلاعات اخذ شده توسط ماهواره‌هايJason TOPEX/ با مراجعه به سايت "ناسا" در طي سال‌هاي 1992 تا 2005 مورد استفاده قرار گرفت ]20[. اين نوع ماهواره‌ها قادراند اطلاعات مربوط به ميانگين ارتفاع سطح منابع آبي را با دقت بسيار زيادي اندازه گيري نمايند. شکل 3 تغييرات سطح آب درياچه اروميه را نشان مي‌دهد.

شکل 3

با مقايسه مشاهدات زميني و اطلاعات آلتي متري امكان انتخاب تصاوير ماهواره‌اي نمونه با توجه به اهداف مطالعه جاري فراهم شد. جدول 1 منابع اطلاعاتي مورد نياز براي استفاده در مطالعه جاري را نشان مي‌دهد.

جدول 1

براي رسيدن به اهداف اصلي مطالعه، انواع متفاوت تصاوير ماهواره‌اي چند زمانه‌اي، محدوده درياچه اروميه كه قابل دسترسي بودند، انتخاب شدند. يكي از قديمي‌ترين و اولين مشاهدات مربوط به منطقه مورد مطالعه تصاوير اخذ شده ماهواره لندست سنجنده MSS با توان تفکيک فضايي حدود 80 متر بودکه در سال 1976 میلادی از اين منطقه تهيه شده است. تصاوير حاصله از سنجنده هاي TM و ETM+‌ نيز در اين مطالعه مورد استفاده قرار گرفتند که مربوط به سال‌هاي 1989، 1990، 1998،2000 و 2002 هستند. اين تصاوير به تريتب داراي توان تفکيکي مکانی حدود 30 متر و 15 مي‌باشند. بعلاوه، تصوير ماهواره‌اي IRS-1Cهند كه در ماه "مي" سال 2005 از اين منطقه تهيه شده، مورد پردازش قرار گرفت. به دليل اينکه، بعد از سال 2002 تصاوير لندست در دسترس نبود، تصاوير ماهواره Terra سنجنده MODIS مربوط به ماه‌‌هاي "مي" و نوامبر سال‌هاي 2001 - 2005 براي ارزيابي ميزان تغييرات در سال‌هاي اخير مربوط به درياچه اروميه مورد تجزيه و تحليل قرار گرفتند.اصلاحات ژئومتريك و راديومتريك لازم براي كليه تصاوير در محيط نرم‌افزارERDAS انجام شد ]21[. بر اساس كنترل داده‌هاي اصلاح شده تصاويرETM+ سال 2002، اصلاحات ژئومتريك بر روي تصاوير ماهوارهMSS و TM به روش تصوير به تصوير اعمال گرديد ]22[. شايان ذکر است که از نقشه‌هاي توپو گرافي با مقياس 1:50000 به عنوان مبناي ارزيابي تغييرات سطح آب و تهيه مدل رقومي زمين استفاده شد.

در مرحله پردازش، سري‌هاي زماني هر يک از تصاوير ماهواره‌اي درياچه اروميه به روش ايجاد موزائيک با شماره گذر و رديف 340-169، 33 – 169 و 34 – 168 تلفيق شدند. ضمنا سيستم تصويرUTM براي ناحيه 38 تطبيق و کليه تصاوير زمين مرجع و اصلاحات هندسي تصوير به تصوير اعمال گرديد. به طور کلي، در روند پردازش رقومي تصاوير به منظور تشخيص تغييرات ساحل درياچه اروميه سه مرحله اصلي مورد نظر بودند:

در مرحله پيش پردازش بر روي کليه تصاوير ماهواره‌هاي اصلاحات راديومتريک، ژئومتريک و تکنيک‌هاي نرمال‌‌سازي اعمال شد. هدف اصلي اين مرحله رفع خطاهاي سيستماتيک و غيرسيستماتيک موجود در تصاوير خام و افزايش صحت و قابليت دسته بندي اطلاعات رقومي مختلف بود. در مرحله پردازش، ابتدا، تكنيك‌هاي نسبت‌گيري باندها و طبقه‌بندي در محيط نرم‌افزار ERDAS بکار گرفته شد. در جدول 2 نحوه اعمال روش‌هاي پردازش مختلف براي استخراج تغييرات سطح آب درياچه درج شده است.

جدول 2

سپس، با استفاده از روش پيکسل به پيکسل و تفسير بصري مناطق داراي آب و بدون آب از يکديگر تفکيک شدند ]23[. حاصل اين مرحله از پردازش، تصاويري است كه محدوده گسترش سطح آب درياچه را در دوره‌هاي زماني مختلف نشان مي‌دهد (شکل 4).

شکل 4

براي استخراج سطوح آبي از تصاوير سنجنده MODIS تکنيک‌هاي ترکيب رنگي تصاوير و طبقه بندي نظارت نشده مورد استناد قرار گرفت ]24.[ شکل 5 دو تصوير تركيب رنگي RGB براي ماه‌هاي مي و نوامبر در سال 2005 را نشان مي‌دهد.

شكل 5

در مرحله بعدي، براي استخراج خطوط ساحلي از تصاوير محدوده طيف مرئي استفاده شد. در مواردی استخراج محل برخورد محدوده‌هاي آب و خشکي حتي با يک باند منفرد نيز امكان‌پذير است، چرا که ويژگي انعکاسي آب در باند مادون قرمز انعکاسي تقريبا" صفر است و انعکاس پوشش زمين در اين محدوده خيلي بيشتر از آب مي‌باشد ]25[. بررسي هستيوگرام آستانه انعكاس آب در باندهاي مادون قرمز تصاوير TMوETM+ نشان داد که از 6 باند انعکاسي TM باند 5 مادون قرمزمياني براي استخراج خط برخورد خشکي و آب مناسب‌تر مي‌باشد ]26[. با تفسير بصري تصاوير مربوطه مشخص شد که مغايرت و اختلاف شديدي بين محدوده آب درياچه و اطراف آن وجود دارد. اين عمل به دليل ميزان زياد جذب انرژي مادون قرمزمياني به وسيله آب و انعکاس شديد به وسيله ساير پوشش‌هاي زمين (گياه، نمک و مناطق بدون کشت) در اين محدوده طیف الکترومغناطیس است.

در مرحله پس پردازش، ابتدا نقشه‌هاي طبقه‌بندي شده در محيط نرم‌افزارArcGIS به مدل‌هاي برداري تبديل و از اين طريق مساحت سطح آب درياچه استخراج شد. سپس با روش‌هاي کارتوگرافي، ميزان تغييرات سطح آب درياچه اروميه و تغييرات نوار ساحلي در سال‌هاي مختلف و فصول آبي متفاوت طراحي شد. در نهايت،با هدف ايجاد مدل شماتيکي، با انطباق تصوير ماهواره‌اي سال 2005 سنجنده MODIS بر روي يک مدل ناهمواري رقومي[16]، آخرين وضعيت درياچه اروميه بهمراه توپوگرافي مربوطه شبيه سازي گرديد.

 

 

4- يافته هاي تحقيق

تجزيه و تحليل انواع تصاوير چند سنجنده‌اي و چند زمانه‌اي نشان داد که تغييرات سطح آب درياچه اروميه در مقياس سالانه (1976- 2005) قابل توجه است. تغييرات دوره‌اي سطح آب درياچه در شکل 6 نشان داده شده است. از روي اين تصاوير مي‌توان تشخيص داد که در طي 30 سال گذشته نوسان‌های قابل ملاحظه‌اي در سطح آب درياچه رخ داده است.

شكل 6

تغييرات مربوط به مساحت و محيط درياچه اروميه در شکل 7 نيز نمايش داده شده است. با دقت به اين مدل گرافيکي مشخص مي‌شود که ضمن وجود نوعي نوسان در مقادير مساحت و محيط درياچه در دراز مدت، روند کلي کاهش در هر دو پارامتر هندسي وجود دارد (شکل 7).

شکل 7

با ارزيابي نتايج به دست آمده مشخص مي‌شود که خطوط ساحلي نيز در مقياس‌هاي سالیانه و فصلي دستخوش تغييرات معناداري است (شکل 8).

شكل 8

همچنین، بررسي نقشه‌هاي تغييرات در مقياس سالیانه نشان مي‌دهد که خطوط ساحلي به ويژه در شرق و جنوب شرقي منطقه مورد مطالعه پس‌روي بسيار مشخصي داشته است. بررسي سطح آب درياچه اروميه در مقياس فصلي با استفاده از تصاوير MODIS (متوسط 5 سال در ماه‌هاي "مي" و نوامبر - زمان بسته و بازشدن سد هاي احداث شده در منطقه) نشان مي‌دهد که در مقياس فصلي نيز تغييرات قابل ملاحظه‌اي وجود دارد (جدول 3).

جدول 3

احتمال دارد فرايند آبگيري به وسیله سدهاي احداث شده متعدد در محدوده حوضه آبريز درياچه اروميه در روند چنين تغييراتي بسيار تعيين کننده باشند. بررسي دقيق مشاهدات نشان مي‌دهد که بيشترين تغييرات طی سال‌هاي اخير، در قسمت‌های شرق به ویژه جنوب شرق منطقه مورد مطالعه حادث شده است. در اين محدوده‌های جغرافيایي، سواحل درياچه اروميه حداقل عمق را داشته است و مصب رودخانه "آجی چای" (شمال شرق) و رودخانه دایمي و پرآب "زرينه رود" (جنوب شرق) مي‌باشد. لازم به ذکر است که در سال‌هاي اخير روي رودخانه "زرينه رود" سدي احداث شده است که از بند انحرافي "نوروزلو" در هر ثانيه به طور متوسط حدود 5 مترمکعب برداشت آب به منظور مصارف گوناگون صورت مي‌گيرد. شکل 9 نحوه کاهش تدريجي سطح آب در محدوده درياچه اروميه را نشان می‌دهد.

شکل 9

در سال‌هاي اخير، پس‌روي سريع درياچه باعث افزايش غلظت آب شده و در اغلب خطوط ساحلي مازاد املاح نمکي راسب شده است. اين فرايند به نوبه خود مسائل اکولوژيکي عديده‌اي را به وجود آورده است. عکس‌هاي ارائه شده (شکل 10 الف و ب) نحوه عقب‌ نشيني خطوط ساحلي و روند راسب شدن املاح نمکي درياچه اروميه را نشان مي‌دهد.

شکل 10

با توجه به شکل 11 مشخص مي‌شود که در شرق و جنوب شرق منطقه مطالعه به مقدار زيادي بر وسعت شوره‌زارها و زمين‌هاي بدون کشت اضافه شده است و به همان نسبت از وسعت درياچه ارومیه کم شده است.

شکل 11

5 – نتيجه‌گيري

امروزه، پيشرفت‎هاي چشم‎گير در توليد انواع سنجنده‎ها موجب شده كه تقريباً تمامي تصاوير مستخرج از تكنولوژي سنجش از دور به‎صورت رقومي قابل پردازش گردد. به‎منظور پايش دراز مدت تغييرهاي آب درياچة اروميّه، کلية اطلاعات قابل دسترس با هدف بررسي تغييرهاي ارتفاع آب، مساحت و محيط درياچة مورد پردازش قرار گرفت. بر اين اساس، سري‎هاي زماني تصاوير ماهواره‎اي موجود در روند مدل‎سازي تغييرهاي تاريخي (طيّ يک دورة زماني طولاني مدت از سال 1976 - 2005 ميلادي) مورد استناد قرار گرفت. يافته‎هاي تحقيق جاري نشان دهنده اين واقعیت است که درياچة ارومیه، به‎ويژه در سال‎هاي اخير، در معرض تغييرهاي قابل ملاحظه‎اي بوده که در مقياس‎هاي دراز مدت و فصلي قابل تشخيص‎اند. شايد در مجموع بتوان بيان كرد که:

ü پارامترهاي هندسي درياچه نظيرِ: ارتفاع سطح آب، محيط و مساحت آن در سال‎هاي گذشته داراي نوسان‎هاي دوره‎اي مشخصي بوده است؛

ü در سال‎هاي اخير، ارتفاع سطح آب درياچه بين 3 الي 4 متر کاهش پيدا کرده است؛

ü به‎طور متوسط در حدود 23 درصد (تقريبا" 1200 کيلومترمربع) مساحت درياچه کاهش يافته است؛

ü در طول ده سال گذشته، به‎طور متوسط حدود 600 کيلومتر از مجموع خطوط ساحلي درياچه جابه‎جا شده است؛

ü سطح آب درياچة اروميه در مقياس فصلي نيز داراي نوسان معني‎داري بوده، شدت تغييرهاي آن ممکن است با نحوة آب‏گيري سدهاي محلي ارتباط داشته باشد؛

ü مقايسة بصري تصاوير نشان مي‎دهد که تغييرهاي اصلي، به‎ويژه در شرق و جنوب شرق درياچة اروميّه اتفاق افتاده است، جلگه‎هايي که مصب رودخانه‎هاي اصلی محدوده دریاچه ارومیه یعنی تلخ رود و زرينه رود است.

چنين تغييرات بارز محيطي را مي‎توان به عوامل اقليمي و انساني متعددي نظيرِ وقوع خشکسالي‎هاي چند دهة گذشته و به‎خصوص احداث بيش از 20 سد در محدودة حوضة آبريز درياچة اروميه و احتمالاّ افزايش فرايند تبخير و تعرق منابع آبي مربوط دانست. اثبات هر کدام از نظريه‎هاي فوق، حتی فرضيه تغيير اقليم در مقياس منطقه‌ای، نيازمند اجراي پژوهش‎هاي بين رشته‎اي است. با انجام اين مطالعه، مشخص مي‎گردد که فناوري سنجش از دور در پايش منابع آب از قابليت‎هاي کاربردي به سزايي برخوردار است؛ چرا که از طريق پردازش تصاوير قابل دسترس حدّاقل دو مزيت قابل طرح است. اول اینکه، مدل‏هاي طراحي شده نشان مي‏دهد که امکان پردازش انواع مختلف داده‎هاي ماهواره‎اي چندطيفي و چندزمانه‎اي (جمع‎آوري شده توسط انواع سنجنده‎ها) در روند پايش پديده‎هاي محيطي به‎ويژه تغييرهاي سطوح آب وجود دارد. دوم اینکه، با دسترسي به اطلاعات تکميلي و جانبي مي‎توان به‎طور دقيق ماهيت و عوامل موثر در ايجاد چنين تغييرهاي وسيع محيطي را نيز شناسايي كرد. به‎طور حتم، با پردازش تصاوير ماهواره‎اي با تفکيک بالا تر نظيرِ سنجنده‏های کشور هندP5 CartoSat و SPOT جديد كشور فرانسه وانتقال لايه‎هاي اطلاعاتي به محيط يک GIS هوشمند، پايش به‎هنگام و دقيق تغيير پارامترهاي اقليمی- محيطي درياچة اروميه يک ضرورت اجتناب‎ناپذير پژوهشي در سطح ملي تلقي خواهد شد ]26.[

6- منابع

[1] Macleod R.S & R.G. Congalton; A quantitative comparison of change detection algorithms for monitoring Eelegrass from remotely sensed data; Photogrammetric and Remote Sensing of Environment, 8, 127-150, 1998.

[2] Singh A. ; Digital change detection techniques using remotely sensed data; International Journal of Remote Sensing 10 (6), 989-1003, 1989.

[3] Donnay J.P., M.J. Barnsley and P.A. Longley ;Remote sensing and urban analysis; Taylor & Francis Inc. London, UK Duda, R.D. and Hart P.E. (1996) Pattern classification and analysis; John Wiley, New York, USA, 2001.

[4] Jensen J.R. ;Introductory digital image processing: a remote sensing perspective (Second Edition); Prentice-Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 316, 1996.

[5] Jupp D.L.B. ;Background and extensions to depth of penetration mapping in shallow coastal waters; Proceeding of the symposium on remote sensing of coastal zone, Gold Coast, Queensland, September 1988, IV.2.1-IV.2.19. 1988.

[6] Dasarathy V. ;Nearest neighbor classification techniques; IEEE Computer Society, 1991.

[7] Lillesand T. M., P.W. Kiefer ;Remote sensing and image interpretation; John Wiley & Sons, Inc. USA, 1994.

[8] Tucker C.J. ;Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation; Remote Sensing of Environment, 8:127-150,1979.

[9] Singh R. K., N. V. Deshpande, B. Sakalley, S. N. Rajak and J. Kelsey ;Satellite remote sensing for surface water assessment and management of Bhopal Lake - an integrated approach; Remote Sensing Applications, Centre M.P. Council of Science & Technology Bhopal, India, 1991.

[10] Omar Qudah E., H. Harahsheh; Recession of Dead Sea through the satellite images; Royal Jordanian Geographic Centre Amman-Jordan, 1994.

[11] Teng Peng Seang, Shunji Murai, Kiyoshi Honda, L.G. Robert, And L. Samarakoon ;Detection of coast lines of Tonle Sap Lake in flood season using JERS-1 data for water volume estimation; STAR Program, Asian Institute of Technology, 1998.

[12] Zavoianu F.L., A. Caramizoiu, D. Badea ;Study and accuracy assessment of remote sensing data for environmental change detection in Romania coastal zone of the Black Sea; Faculty of Geodesy, Technical University of Engineering Bucharest , Romania, 2001.

[13] Stephen A K.;A remote sensing and GIS study of long-term water mass balance Lake Jackson; College of Engineering Science Technology & Agriculture. Florida, U.S.A, 2002.

[14] Bryant R. ;Application of AVHRR to monitoring a climatically sensitive playa; a case study: Chott Elderid Southern Tunisia, Department of Environmental Science, University of Strirling, FK9-4LA, UK, 2003.

[15] Bayram B., H. Bayraktar, C. Helvaci, U. Acar ;Coast line change detection using SPOT and IRS ID images; Turkey –Istanbul, 2004.

[16] Kaichang D., M. Ruijin, J. Wang, Ron Li ;Coastal mapping and change detection using high-resolution IKONOS satellite imagery; Japan- Ohio, 2004.

[17] Coskun M., N. Musaoglu ;Investigation of rainfall – runoff modeling of the Van Lake catchments by using remote sensing and GIS integration; ITU, Civil Engineering Faculty, Istanbul, Turkey, 2007.

[18] Najafi A. ;Investigation of the snowmelt runoff Orumiyeh region using GIS and remote sensing techniques; International Institute for Geo-information Science and Observation, Netherland, 2003.

]19[ رسولي، علي‌اكبر و عزيززاده، محمدرضا،مدلسازي مكاني پديده سرمايش بادي شمالغرب كشور، فصلنامه تحقيقات جغرافيايي شماره 80. 1385.

[20] www.sealevel.jpl.nasa.gov/mission/jason_1.html & www.jason.oceanobs.com

]21 [رسولي، علي اکبر، اصول سنجش از دور کاربردي با تاکيد بر پردازش تصاوير ماهواره اي، (كتاب) اداره چاپ و انتشارات دانشگاه تبريز،1387.

[22] ERDAS IMAGIANE, ERDAS Field Guide™, Fifth Edition, Revised and Expanded, ERDAS®, Inc., Atlanta, Georgia, 2003.

[23] Richards J.A. ;Remote sensing digital image analysis; Springer-Verlag, Berlin, 240, 1999.

[24] Alesheikh A. A., A. Ghorbanali, A. Talebzadeh ;Generation the coastline changing map for Urmia Lake by TM and ETM+ imageries; http:// gisdevelopmentwww.net, 2005.

[25] Xia Zhen Hen ;Using multi-temporal remotely sensed data to study the coastline evolution in Dayanan area; http://gisdevelopment.net, 1999.

]26[رسولي، علي اکبر، تحليلي بر فنآوري GIS، (كتاب) اداره چاپ و انتشارات دانشگاه تبريز، 1384.