شناسایی تغییرات خط ساحلی رودخانه با استفاده از تصاویر ماهواره ای و تکنیک های سنجش از دور مطالعه موردی رودخانه قره آغاج

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استاد یار گروه جغرافیا دانشگاه آزاد اسلامی لارستان

2 دانشجو کارشناسی ارشد سنجش از دور دانشگاه آزاد اسلامی واحد لارستان

چکیده

مدیریت پایدار سواحل مستلزم آگاهی از روند تغییرات خط ساحلی است. آشکارسازی تغییرات خط ساحلی می تواند در شناسایی و تجزیه وتحلیل میزان جابجایی خطوط ساحلی کمک نماید. با تعیین الگوی امواج و جریان کرانه ای و اثر متقابل آنها بر پدیده انتقال رسوب، می توان به بررسی تغییرات مورفولوژی سواحل پرداخت.

شامخی رنجبر و همکاران (1401) مقاله ای تحت عنوان تشخیص و بررسی روند تغییرات خط ساحلی رودخانه با استفاده از داده های دورسنجی ارائه کرده اند. این تحقیق به بررسی قابلیتهای تصاویر ماهواره ای IKONOS Sentinel-2A در استخراج عارضه رودخانه جهت شناسایی و بررسی تغییرات خط سواحل رودخانه کارون در دو دوره بین سالهای ۲۰۰۶ تا ۲۰۱۸ پرداخته شده است.

اهداف تحقیق عبارتند از: شناسایی عوامل تاثیر گذار در تغییر مسیر و شکل هندسی بستر رودخانه بررسی میزان تاثیر دخالت انسانی در تغییر شکل مسیر رودخانه

این پژوهش از نظر هدف کاربردی و از نظر شیوه اجرا یک پژوهش میدانی و سیستمی است که بصورت مطالعه موردی انجام می پذیرد در این پزوهش، پلان مسیر رودخانه، از طریق تصاویر ماهواره های سنجش از دور لندست، استخراج میگردد و با اعمال تصحیحات هندسی و ژئورفرنس نمودن این تصاویر در بازه های زمانی مختلف، اطلاعات رستری از مسیر رودخانه در نرم افزار ARCGIS با توجه به زمان های اخذ تصاویر، طبقه بندی خواهد شد و سپس با رقومی سازی خط ساحلی رودخانه، مسیر هندسی رودخانه در هر دوره زمانی ترسیم میگردد. این اطلاعات رقومی در نرم افزارهای اتوکد و ArcGis مورد تحلیل و بررسی قرار میگیرند

روش مورد استفاده معرفی مدل عددی MIKE مدل ریاضی مایک که توسط موسسه هیدرولیکی دانمارک (DHI) تهیه و توسعه یافته است قادر به شبیه سازی جریانات غیردائم در رودخانه ها، خورها، شبکه های آبیاری و سایر سیستم های هیدرولیکی مشابه می باشد.

نتایج و بحث تحلیل تصاویر ماهواره ای تحقیق در این تحقیق از تصاویر ماهواره های لندست 5 و 8 در یک بازه زمانی 20 ساله استفاده شده است. تصاویر مورد استفاده مربوط به فریم شماره - -135-167 و 134 ،134-166 از ماهواره فوق بوده و مربوط به ماه آگوست است . سنجنده این ماهواره ها در لندست 5 دارای 7 باند که 6 باند آن طیفی و 1 باند آن حرارتی است می باشد. در لندست8 دو سنجنده OLI و TIRS نصب می باشد که 4 باند در OLI و 2 باند در TIRS تعبیه شده است.

در این مرحله به منظور بررسی تغییرات خط ساحلی، از تلاقی دوبه دو تصاویر متوالی طبقه بندی شده استفاده شده است. جدول و نقشه ، تغییرات اراضی در منطقه را از سال 2000 تا 2020 نشان میدهند. به کمک این اطلاعات میتوان به بررسی ارتباط بین روند تغییرات طبقه های مختلف با یکدیگر پرداخت. در ادامه جهت پایش تغییرات خط ساحلی، تصاویر حاصل شده از مرحله قبل که دارای دو کلاس آب و خشکی هستند و با یکدیگر تلاقی داده شده اند، به صورت دوره ای بررسی میشوند.

در طی این دوره طول کل خط ساحلی از 74772 متر در سال 2000 به 77292 متر در سال 2020(افزایش 2520 متری) افزایش یافته است. بیشترین مقدار پیشروی کلاس آب به سمت خشکی در حدود 5/127متر در طول خط ساحلی و بیشترین مقدار پیشروی خشکی به سمت کلاس آب در حدود 5/202 متر در دهانه رودخانه قره آغاج میباشد.

یکی از مهمترین خروجی های گرافیکی مدل عددی، توزیع بار کل رسوبگذاری که مجموع رسوبات بستر و معلق در جهات مختلف است، می باشد. شکل بار کل رسوبگذاری ساحل مطالعاتی را نشان میدهد. باتوجه به نتایج حاصل از مدل،حداکثر بار رسوبگذاری در نواحی غربی رودخانه قره آغاج اتفاق افتاده است و توزیع رسوب نیز در این ناحیه بیشتر است، بنابراین دراین نواحی جهت عبور آب باید تمهیدات ویژهای از جمله لایروبی باید صورت پذیرد، همچنین مقادیر عددی نرخ انتقال رسوب در محدوده ی مورد مطالعه، با توجه به مدل عددی در جدول نشان داده ده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Identifying River Shoreline Changes Using Satellite Images and Remote Sensing Techniques: A Case Study of the Qara Aghaj River

نویسندگان [English]

  • mohammadebrahim afifi 1
  • Reza Elahi 2
1 Assistant Professor, Department of Geography, Islamic Azad University of Larestan
2 Master's degree student in Remote Sensing, Islamic Azad University, Larestan Branch
چکیده [English]

Sustainable coastal management requires awareness of the trend of shoreline changes. Detecting shoreline changes can help identify and analyze the extent of shoreline displacement. By determining the wave and coastal current patterns and their interaction on sediment transport, changes in coastal morphology can be investigated.

Shamkhi Ranjbar et al. (1401) have presented an article entitled Detection and investigation of river shoreline changes using remote sensing data. This study investigated the capabilities of IKONOS Sentinel-2A satellite images in extracting river features to identify and investigate changes in the shoreline of the Karun River in two periods between 2006 and 2018.

The objectives of the research are: Identifying the factors affecting the change in the course and geometric shape of the riverbed Investigating the extent of the impact of human intervention on the change in the course of the river

This research is a field and system research in terms of its applied purpose and in terms of its implementation method, which is carried out as a case study. In this research, the river course plan is extracted through Landsat remote sensing satellite images, and by applying geometric corrections and georeferencing these images in different time intervals, raster information from the river course will be classified in the ARCGIS software according to the times of image acquisition, and then by digitizing the river coastline, the geometric path of the river is drawn in each time period. This digital information is analyzed and examined in AutoCAD and ArcGis software.

Method used: Introducing the MIKE numerical model The MIKE mathematical model, which was prepared and developed by the Danish Hydraulic Institute (DHI), is capable of simulating unsteady flows in rivers, estuaries, irrigation networks and other similar hydraulic systems.

Results and Discussion of Satellite Image Analysis of the Research In this study, images from Landsat 5 and 8 satellites were used over a 20-year period. The images used were from frames 135-167 and 134, 134-166 of the above satellite and were from August. The sensor of these satellites in Landsat 5 has 7 bands, 6 of which are spectral and 1 is thermal. Two OLI and TIRS sensors are installed in Landsat 8, 4 bands in OLI and 2 bands in TIRS. At this stage, in order to study the changes in the coastline, the intersection of two consecutive classified images was used. The table and map show the land changes in the region from 2000 to 2020. With the help of this information, it is possible to study the relationship between the trends in changes in different classes with each other. In order to monitor the changes in the coastline, the images obtained from the previous stage, which have two classes of water and land and are intersected with each other, are periodically reviewed.

During this period, the total length of the coastline has increased from 74,772 meters in 2000 to 77,292 meters in 2020 (an increase of 2,520 meters). The maximum advance of the water class towards land is about 127.5 meters along the coastline and the maximum advance of land towards the water class is about 202.5 meters at the mouth of the Qara Aghaj River.

One of the most important graphical outputs of the numerical model is the distribution of the total sediment load, which is the sum of bed and suspended sediments in different directions. The figure shows the total sediment load of the studied coast. According to the results of the model, the maximum sediment load has occurred in the western areas of the Qara Aghaj River and the sediment distribution is also greater in this area. Therefore, special measures, including dredging, must be taken in these areas to ensure water flow. Also, the numerical values ​​of the sediment transport rate in the study area, according to the numerical model, are shown in the table.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Shoreline changes
  • satellite imagery
  • MIKE2
  • sedimentation
  • Qara Aghaj