شناسایی پارامترهای ژئومورفومتری مناسب برای تهیۀ نقشۀ رقومی خاک (مطالعۀ موردی: استان تهران)

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان تهران، ورامین، ایران

doi
10.48308/gisj.2025.230044.1138
چکیده

سابقه و اهداف: امروزه، برای تهیۀ نقشه‌های رقومی خاک، از پارامترهای ژئومورفومتری موسوم به متغیرهای محیطی استفاده می‌شود و با استفاده از این داده‌ها، نتایج آزمون خاک به مناطق مشابه تعمیم می‌یابد. بدین‌منظور، یافتن متغیرهای محیطی مطلوب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. ازآنجاکه درک تغییرات در فرایندهای سطح زمین مستلزم شناسایی همه‌جانبۀ متغیرهای محیطی آن است (Bishop et al., 2012)، این تغییرات اغلب از تغییر در مورفولوژی، ساختار، ترکیب، گذشت زمان و فعالیت‌های انسان ناشی می‌شود (Bishop et al., 2003) و با توجه به اهمیت انتخاب متغیرهای محیطی مناسب برای افزایش دقت در تهیۀ نقشه‌ای رقومی با استفاده از سامانۀ اطلاعات جغرافیایی، این پژوهش به‌دنبال شناسایی و معرفی این متغیرهای محیطی مناسب براساس تحلیل داده‌ها و ‌برمبنای آزمون‌های آماری متغیر است تا، بر این اساس، نقشه‌های رقومی با دقت مطلوب، در محدودۀ جغرافیایی استان تهران تهیه شود. علاوه‌براین استفادۀ محققان دیگر از نتایج این پژوهش و متغیرهای محیطی معرفی‌شده در آن موجب به‌کارگیری متغیرهای اولیۀ یکسان در تهیۀ نقشه‌های رقومی متفاوت می‌شود و درنتیجه، امکان مقایسۀ بهتری میان نقشه‌های رقومی متفاوت وجود خواهد داشت. اهمیت این پژوهش در مهم بودنِ بررسی این عوامل است و نتایج پژوهشی در این زمینه قبلاً در استان تهران انتشار نیافته است؛ ازاین‌رو برای تهیۀ نقشۀ رقومی در مطالعات آتی می‌توان از آنها بهره برد.مواد و روش‌ها: هدف این پژوهش تعیین متغیرهای محیطی مناسبی است که بتوان از آنها برای مدل‌سازی برای تهیۀ نقشۀ رقومی خاک در استان تهران استفاده کرد. در پژوهش حاضر، باندهای تصاویر ماهواره‌ای سنجندۀ OLI_TIRS و نقشۀ رقومی ارتفاع استان تهران با استفاده از نرم‌افزارهای جی. آی. اس. مورد پردازش اولیه قرار گرفت. 49 دادۀ محیطی، شامل مدل رقومی ارتفاع یا DEM، شاخص آنالیز تپه، شاخص شکل زمین، شاخص بافت خاک، شاخص تجمع جریان، شاخص حفاظت، Clusters، مقطع عمودی انحنا، شاخص انحنای طولی، شاخص فاکتور LS، شاخص فاصلۀ عمودی تا شبکۀ کانال، شاخص خیسی توپوگرافیک، شاخص سطح پایۀ شبکۀ کانال، شاخص عمق دره، شاخص شیب حوضۀ آبخیز، شاخص شیب، شاخص وضعیت شیب نسبی، شاخص حوضه‌های زهکش، Closed Depression، شاخص جهت شیب، شاخص همگرایی، شاخص طول کانال، Multi-resolution Valley Bottom Flatness Index، Multi-resolution index of ridge top flatness، Modified Catchment Area، Output، شاخص واریانس، شاخص زمان طلوع و غروب خورشید، شاخص طول روز، شاخص حسگر باندها، شاخص شوری خاک، شاخص گچ خاک، شاخص درخشندگی، شاخص کربنات خاک، شاخص رس خاک و شاخص نرمال‌شدۀ پوشش گیاهی، تحلیل آماری شدند و مقادیر دارای بیشترین R2، CV و کمترین RMSE به‌منزلۀ عوارض زمین مطلوب ارزیابی شد.نتایج و بحث: براساس نتایج این پژوهش، باندهای 2، 3، 4 و 8 بهترین باندهای تصاویر ماهواره‌ای لندست‌ـ 8، برای ارزیابی متغیرهای محیطی بودند. همچنین نقشۀ رقومی ارتفاع، شیب، فاصلۀ عمودی تا شبکۀ کانال، سطح پایۀ شبکۀ کانال، لندفرم، بافت، طول دره، شاخص انحنا، شاخص تسطیح کف دره، شاخص تسطیح بالای پشته، شاخص خیسی توپوگرافیک، حوضه‌های زهکش، طول کانال و شاخص درخشندگی با عنوان چهارده دادۀ محیطی مناسب برای استفاده در مدل‌سازی به‌منظور تهیۀ نقشۀ رقومی خاک معرفی شدند. این پژوهش، درزَمینۀ ضرایب همبستگی، با پژوهش‌های قبلی در این باره هم‌خوانی دارد.نتیجه‌گیری: در تحقیقی دیگر، باندهای 1 تا 5 و 7 سنجندۀ TM برای تهیۀ نقشۀ شوری خاک مناسب تشخیص داده شدند که با نتایج این پژوهش هم‌خوانی دارد (Zeinali et al., 2016). نتایج این پژوهش برای تحقیقات آتی درزَمینۀ خاک کاربرد دارد.هدف این پژوهش، تعیین متغییرهای محیطی مناسبی است که از آنها بتوان در مدلسازی برای تهیه نقشه رقومی خاک در استان تهران استفاده نمود. در پژوهش حاضر، باندهای تصاویر ماهواره ای سنجنده OLI_TIRS و نقشه رقومی ارتفاع استان تهران با استفاده از از نرم افزارهای جی آی اس مورد پردازش اولیه قرار گرفت. 49 داده محیطی شامل مدل رقومی ارتفاع (Digital Elevation Model)، Analytical Hillshading، شاخص اندفرم (Landforms)، شاخص بافت خاک (Texture)، شاخص تجمع جریان (Flow Accumulation)، اشخص حفاظت (Protection Index)، Clusters، Cross-Sectional Curvature، Longitudinal Curvature، LS Factor، شاخص فاصله عمودی تا شبکه کانال (Vertical Distance to Channel Network)، شاخص خیسی توپوگرافیک (Topographic Wetness Index)، شاخص سطح پایه شبکه کانال (Channel Network Base Level)، شاخص عمق دره (Valley Depth)، Catchment Slope، شاخص شیب (Slope)، شاخص وضعیت شیب نسبی (Relative Slope Position)، شاخص حوزه زهکش (Drainage Basins)، Closed Depression، شاخص جهت شیب (Slope Aspect)، Convergence Index، شاخص طول کانال (Channel Length)، Multi-resolution Valley Bottom Flatness Index، Multi-resolution index of ridge top flatness، Modified Catchment Area، Output، Variance، Sunset، Sunrise، Day Length، Bands Sensor، شاخص شوری خاک (Salinity Index)، شاخص گچ خاک (Gypsum) Index، شاخص درخشندگی (Brightness Index)، شاخص کربنات خاک (Carbonate Index)، شاخص رس خاک (Clay Index) و شاخص نرمال شده پوشش گیاهی (Normalized Difference Vegetation Index) بودند تجزیه و تحلیل آماری شدند و مقادیر دارای بیشترین R2، CV و کمترین RMSE به عنوان عوارض زمین مطلوب ارزیابی شدند. بر اساس نتایج این پژوهش، باندهای 2، 3، 4 و 8 به عنوان بهترین باندهای تصاویر ماهواره ای لندست 8 برای ارزیابی متغییرهای محیطی بودند. همچنین نقشه رقومی ارتفاع، شیب، فاصله عمودی تا شبکه کانال، سطح پایه شبکه کانال، لندفرم، بافت، طول دره، شاخص انحنا، شاخص تسطیح کف دره، شاخص تسطیح بالای پشته، شاخص خیسی توپوگرافیک، حوزه های زهکش، طول کانال و شاخص درخشندگی به عنوان 14 داده محیطی مناسب برای استفاده در مدلسازی برای تهیه نقشه رقومی خاک معرفی شدند. این پژوهش در خصوص ضرایب همبستگی با پژوهش های قبلی در این زمینه (زینالی و همکاران. 1395) و (دارستانی فراهانی و همکاران. 1395) همخوانی نشان داد. در تحقیقی دیگر باندهای 1 تا 5 و 7 سنجنده TM برای تهیه نقشه شوری خاک مناسب تشخیص داده شدند که با نتایج این پژوهش همخوانی نشان داد (زینالی و همکاران. 1395). نتایج این پژوهش، برای تحقیقات آتی در زمینه خاک کاربرد دارد.