بوم شناسي کاربردي/ سال چهارم / شماره چهاردهم / زمستان ۱۳۹۴

مدل سازي و تهیه نقشه خطر وقوع آتش سوزي جنگل با استفاده از سنجش
از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی
(مطالعه موردي: منطقه حفاظت شده باغ شادي یزد)

احمد نجفی1*، محمدحسین ایران نژاد1، احد ستوده1، محمدحسین مختاري1 و بهمن کیانی1

(تاریخ دریافت: 21/10/1392 ؛ تاریخ پذیرش: 12/8/1394)

چكيده
باغ شادي يکي از مناطق جنگلي استان يزد بوده که بيشترين آمار آتش سوزي هاي استان در آن رخ داده است. هدف از اين مطالعه مدل سازي و تهيه نقشه پهنه بندي خطر آتش سوزي به کمک سامانه اطلاعات جغرافيايي و سنجش از دور است. در اين مطالعه از روش تحليل سلسله مراتبي (AHP) استفاده شد و معيارهايي از قبيل فيزيوگرافي شامل سه زيرمعيار ارتفاع، شيب و جهت شيب، اقليم شامل دو زيرمعيـ ار دمـا و بـارش ، عوامل انساني شامل دو زيرمعيار فاصله از جاده و فاصله از مناطق مسکوني و معيار گياهي شامل زيرمعيار تراکم پوشـش بـ ود. ميـ زان تـراکم پوشش منطقه با استفاده از شاخص گياهي نرمال شده (NDVI) از تصاويرسنجندهOLI ماهواره اي لندست ۸ به دست آمد. براي وزن دهي عوامل انتخابي از تعدادي آتش سوزي هاي به وقوع پيوسته و پرسشنامه هاي تکميل شده توسط متخصصين استفاده و وزن هر يـک از عوامـل ارتفـ اع، شيب و جهت شيب، دما، بارش، فاصله از جاده، فاصله از مناطق مسکوني و تراکم پوشش گياهي از طريق مدل تصـمي م گيـري بـا معيارهـاي چندگانه به دست آمد و سپس با تلفيق وزن عوامل در محيط سيستم اطلاعات جغرافيايي، نقشه خطر وقوع آتش سوزي در پنج طبقه تهيـ ه شـد .
نتايج نشان داد که مهم ترين عوامل مؤثر در وقوع آتش سوزي به ترتيب معيار گياهي با وزن ۵۶۹/۰ و سپس انساني بـا وزن ۲۰۴/۰ بـود . بـرا ي صحت سنجي مدل از تطابق نقشه ساخته شده با پهنه هاي آتش گرفته گذشته استفاده شد که طبقات پرخطر و خطرناک هم پوشاني بالايي با نقاط آتش گرفته گذشته داشت. هم چنين تست مدل توسط منحني مشخصه عملکرد سيستمROC نشان از دقت بالاي مدل توليدي(۸۸/۰) داشت.

واژه هاي كليدي : تحليل سلسله مراتبي، خطر وقوع آتش سوزي، سنجش از دور، سيستم اطلاعات جغرافيايي

۱. گروه جنگلداري، دانشکده منابع طبيعي و کويرشناسي، دانشگاه يزد
* : مسئول مكاتبات، پست الكترونيكي: ahmad.najafi@yahoo.com
۱۳
مقدمه
اگرچه آتش یکی از عناصر طبیعی در اکوسیستم جنگل اسـت و هم چنین یکی از عوامل محرکه تجدیـ د و تـوال ی جنگـل بـوده و نقش مهمی را در حفظ تنوع زیستی و تغییرات سـ یماي سـرزم ین بازي می کند، تجدیدحیات آن نیاز به زمان طولانی داشته (14) و جهت کاهش زیان هاي ناشی از آن ،پیشگیري از آتش سوزي هاي جنگل از وظایف اصلی سـازم ان هـا ي جنگلـ ی (یگـان حفاظـتمنابع طبیعـی سـازمان جنگـل هـا، مراتـع و آبخیـزداري کشـور) می باشد (19). عوامـل متعـددي از جملـه طبیعـ ی و انسـانی درآتش سوزي هـا نقـش دا رنـد . آتـش سـوزي هـا بـه دلیـل نـابوديپوشش هاي گیاهی ممکن است سبب جنگل زدایی و بیابان زایـیشوند (21 و 25). آتش سوزي جنگـل هـا بـه سـه دسـته اصـل ی طبیعی، انسانی عمدي و غیرعمدي تقسیم می شوند (23 و 29).
به جهت روابط پیچیده اي که بین رخداد آتش و عوامل مؤثر در آن وجود دارد یک ملاك کلی براي انتخاب عوامل تأثیرگـذار در آتش سوزي وجود ندارد (28). پیشرفت هاي شکل گرفتـه در علم سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی طی دهـه هـاي اخیر، امکانات و ابزارهاي دقیق تري را در اختیار پژوهشگران قرار داده تا آتش سوزي در جنگل ها را از جنبه هاي متعدد مورد مطالعه قرار دهند (6). از جمله مؤثرترین کاربرد این ابزارها، تعیین میزان خطر آتش سوزي نقاط مختلف، شبیه سـازي و مـد یریت منـابع و امکانات در زمان وقوع آن است (12).
ایران یکی از کشورهایی است که با خطر بالایی از نظر رخداد آتش سوزي در مناطق جنگلی روبروست. میـ انگین تعـداد سـالیانهآتش سوزي در ایران 130 فقره همـراه بـا تخریـ ب حـدود 5400 هکتار می باشد (16). استان یزد داراي حدود 5/12 میلیون هکتـار عرصه هاي طبیعی است که 200 هزار هکتار آن جنگـل طبیعـ ی و دست کاشت است. طبق گزارشات بیشتر آتش سوزي هـاي اسـتان در جنگل باغ شادي خاتم رخ داده است (5).
تحقیقات مختلفی در زمینه مدل سازي خطـر آتـش سـوزي و تولید نقشه پهنه بندي انجام شده است. محمدي و همکـاران (13) در جنگل هاي پاوه به وسعت 14280 هکتار بـا اسـتفاده از روش ۱۴
تحلیل سلسله مراتبی به تهیه نقشه نواحی داراي خطر پرداخته اند.
نقشه حاصل، تطبیق زیادي با مکان هاي واقعی آتش گرفته داشت، بدین صورت که 90 درصد از مناطق آتش گرفته در پهنه هایی بـا خطر زیاد قرار داشت. سلامتی و همکاران (8) به ارزیابی و تهیه نقشه خطر آتش سوزي جنگل با استفاده ازGIS (سیستم اطلاعات جغرافیایی) در جنگـل هـاي اسـتان گلسـتان بـا اسـت فاده از روش تحلیل سلسله مراتبی پرداختند. نتـا یج نشـان داد کـه حـدود 40 درصد از منطقه در کلاس هاي خطرناك و پرخطـر قـرار دارد. در تحقیق دیگري اسکندري و همکاران (1)، به مـدل سـازي خطـر آتش سوزي با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبـی فـازي در جنگل هاي بخش سه نکـا -ظـالم رود اسـتان مازنـدران پرداختنـد .
نتایج نشان داد که به ترتیب معیارهاي انسان ساخت، بیولوژیکی، اقلیمی و توپوگرافی بیشترین تأثیر را در خطر آتش سوزي دارنـد .
هم چنین تطابق نقاط پرخطر با مناطق آتش گرفتـه نشـان دهنـده اعتبار و صحت بالاي مدل ساخته شده بود. زرع کـار و همکـاران (6) در پژوهشی در جنگل هاي استان گیلان به تهیه نقشه قابلیت آتش سوزي از طریق تحلیل سلسله مراتبی فازي پرداخته انـد کـهنقشه حاصل از مدل به میزان 66 درصد بـا منـاطق داراي خطـرزیاد و خیلی زیاد هم پوشانی داشت. در این مطالعه مجاورت بـه جاده ها و مناطق مسکونی از عوامل اصـل ی آتـش سـوزي بودنـد .
ادب و همکـاران (16) در پژوهشـ ی بـه مـدل سـازي خطـر آتش سوزي در جنگل هاي گلسـتان بـه کمـک تصـاو یر مـ ودیس (Moderate Resulation Imaging Spectro-radiometer) و سیستم اطلاعات جغرافیایی پرداختند. متغیرهاي مـورد اسـتفاده براساس ضریب خطر آتش سوزي به طبقـات ی تقسـیم شـده و بـا تجزیه و تحلیل داده ها در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی سه طبقه خطر کم، متوسط و زیاد براي منطقه به دست آمد. چانگ یو و همکاران (19) با استفاده از رگرسیون لجستیک به تولید نقشـه خطر آتش سوزي در استان هیلونگ جیانگ چین پرداختند. آنهـا از عوامـل توپـوگر افی، نـوع پوشـش ، عوامـل آب و هـوا یی و فعالیت هاي انسـان ی اسـتفاده کردنـد . نتـا یج صـحت کلـی 7/83 درصد را از طریق این روش نشان داد.
هدف از این پژوهش شناسایی نقاط پرخطر به عنوان یکـ ی از معدود نقاط جنگلی استان یزد بـا اسـتفاده از سیسـتم اطلاعـات جغرافیایی و سنجش از دور بـه منظـور کـاهش و کنتـرل خطـر آتش سوزي است. در این مطالعه براي تهیه تراکم پوشش گیـاهی از داده هاي سنجش از دور کمک گرفته شده که مطالعات کمی در زمینه مدل سازي آتش سوزي به کمـک علـم سـنجش از دور در ایران انجام شده است. از طرف دیگر بیشتر مطالعـات در زمینـه پهنه بندي و تهیه نقشه خطر آتش سوزي در مناطق شـمال ی انجـام شده و تحقیقات کمی در مناطق خشک صورت گرفته است. این تحقیق هم به واسطه برآورد پوشش از تصاویر مـاهواره اي و هـم به دلیل اینکه در منطقه خشک و استان یزد انجام مـی شـود داراي اهمیت است.

مواد و روش ها
منطق ه م ورد مطالع ه در منطق ه حفاظ ت ش ده ب اغ ش ادي در جنوبی ترین منطقه استان یزد در شهرسـتان خـاتم قـرار دارد و ازلحاظ نوع، ترکیـب و وسـعت در اسـتان منحصـربه فـرد اسـت. مساحت آن 11665 هکتار و در بین عرض هاي جغرافیـایی ″50 ′42 °29 و ″41 ′50 °29 و طــول جغرافیــایی ″50 ′42 °54 و
″00 ′14 °54 واقع و فاصله آن تا مرکز استان 270 کیلومتر است
(شکل 1). بخش عمده منطقه شامل اراضی پرشیب کوهسـتانی وتپه ماهوري است و تیپ گیاهی منطقه، بادام کوهی-بنه می باشد. بیشــترین ارتفــاع 2664 متــر و کمتــرین 1840 متــر و میــانگین بارندگی سالیانه 2/285 میلی متر اسـت . اقلـیم منطقـه در سیسـتم دومارتن نیمه خشک برآورد گردیده است. (15)
داده هــاي مــورد اســتفاده در ایــن تحقیــق شــامل تصــویرمـاهواره اي لندسـت 8 و سـنجندهOperational Land Imager (OLI) مربوط بـه تـاریخ 16/07/2013 مصـادف بـا 25 تیرمـاه
1392، ردیف (raw) 39 و مسیر (path) 162 با قدرت تفکیـکاسمی30 متر در باندهاي چند طیفی و قدرت تفکیک 15 متر در باند پانکروماتیک از سایت سازمان زمین شناسـی آمریکـا، مـدلرقومی ارتفاعی با دقت 20 متر از مهندسین مشاور جامع ایران و جاده ها و مناطق مسـکونی از نقشـه هـاي توپـوگرافی 1:25000 سازمان نقشه برداري تهیه گردید، داده هاي اقلیمـی دمـا و بـارشدر سال مورد نظر بـا مراجعـه بـه اداره هواشناسـی اسـتان یـزد،ایستگاه هاي اطراف محدوده مطالعاتی شامل مروسـت، هـرات وجهان آباد تهیـه شـد. هـم چنـین پهنـه هـاي سـوخته بـا مشـاهدهصــحرایی توســط ســامانه موقعیــت یــاب جهــانی(Global Positioning System) برداشت شد. اکثر داده هاي مورد اسـتفادهاز نظر زمانی داراي هم پوشانی بوده، هم چنین نقشه هاي جـاده ومناطق مسکونی با بازدیدهاي صـحرایی بـه روز شـده و انـدازهپیکسل هر داده توسـط روش هـاي میـان یـابی بـه دقـت تصـویرماهواره اي لندست (30 متر) تبدیل شدند. داده هاي مورد استفاده در این تحقیق در جدول (1) آورده شده است.
تحلیل چند معیاره می توانـد توسـط فرآینـد تحلیـل سلسـلهمراتبی (AHP) انجام شود. روش AHP تصمیم گیري را به وسیله مرتب کردن اجزاي مهم یک مسئله بـه سـاختار سلسـله مراتبـیشبیه به درخت خانوادگی انجام می دهد. ایـن روش تصـمیماتپیچیده را به یک سري از مقایسه ها سـاده بـین اجـزاي تصـمیمسلسله مراتبی کاهش می دهد که مقایسه جفتی نام دارد. توسـطترکیب نتایج این مقایسات ،AHP مـی توانـد بهتـرین تصـمیم وانتخاب را انجام دهد (24). این تحقیق شامل چند مرحله اسـتبه طوري که در ابتدا 4 معیار فیزیوگرافی، اقلیم، عوامل انسـانی وعامل گیاهی انتخـاب شـده و زیرمعیارهـاي هـر یـک تعیـین وگزینه هاي هر یک از آنها نیز مشخص گردید. سپس بـا اسـتفادهاز مقایسه زوجی وزن دهی شده و با توجه به مقـادیر کمـی وزنهر یک از عوامل، نقشه مربوط به آن تهیـه گردیـد و در نهایـتاقدام به تهیه نقشـه احتمـال وقـوع آتـش سـوزي بـا اسـتفاده ازلایه هاي وزنی و ضریب وزنی مربوط به هر یک از عوامل شـدهو دقت مدل مورد انـدازه گیـري قـرار گرفـت. معیارهـاي مـوردمطالعه به همراه زیرمعیارها در شکل 2 نشان داده شده است.
معیار فیزیوگرافی شامل ارتفاع، شیب و جهت شـیب اسـت. شیب به عنوان یک عامل مهم برروي شدت و جهت پخش آتش ت أثیر دارد. آت ش معم ولاً ب ه س مت ش یب ه اي ب الا حرک ت
۱۵

می کند (28). میزان انرژي نوري که یک منطقه دریافت مـی کنـدبه جهت آن وابسـته اسـت. جهـت هـاي جنـوبی نـور و درجـهحرارت و بـاد بیشـتر، رطوبـت و مـواد سـوختی کمتـر دارنـد. بنابراین گیاهان جهت هاي جنوبی خشک تر و کم تراکم تر نسبت به جهت هاي شمال اند و بیشتر در معرض احتـراق قـرار دارنـد.
ارتفاع برروي درجه حرارت، رطوبـت و بـاد تـأثیر مـی گـذارد . هم چنین بر ساختار گیاهی، رطوبت سوختی و رطوبت هوا تأثیر دارد. رطوبت و درجه حـرارت در ارتفاعـات بـالاتر نسـبت بـهارتفاعات پایین تر تأثیر بیشـتري دارد (16). بـا اسـتفاده از مـدلرقومی ارتفاعی، نقشه هاي ارتفاع، شـیب و جهـت تهیـه گردیـد.
۱۶

شکل 1. موقعیت محدوده مطالعاتی- باغ شادي یزد

جدول 1. داده هاي مورد استفاده در این تحقیق
تاریخ منبع داده نوع داده
تیرماه 1392 سایت سازمان زمین شناسی آمریکا تصویر ماهواره اي لندست 8
1387 مهندسین مشاور جامع ایران مدل رقومی ارتفاعی
1392 نقشه هاي توپوگرافی 1:25000 جاده و نقاط مسکونی
سال هاي 89 تا 92 اداره هواشناسی استان یزد دما و بارندگی
معیار انسانی شامل فاصله از نقـاط مسـکونی و فاصـله از جـادهاست. با فعالیت بیشتر انسان ها، خطر آتش سوزي افزایش یافته و احتمال بیشتري براي حریق هاي انسانی غیرعمد فراهم مـی کنـد(22). در مطالعات انجام شده، برخی محققـین جـاده را عـاملیبراي کنترل و مهار آتش قلمداد نموده و برخـی دیگـر آن را بـهلحاظ افزایش تردد و حضور گردشـگران، عـاملی هـم راسـتايخطرپذیري منـاطق برشـمرده انـد (4). در ایـن تحقیـق راه هـايموجود وارد نرم افـزارGoogle earth شـد و راه هـاي جدیـد ازطریق رقومی کردن به آن اضافه گردیـد . بـراي نقـاط مسـکون ی علاوه بر مناطق موجود داخل محدوه، از منـاطق مجـاور آن نیـزاستفاده شد. معیار اقلیم (آب و هوا) شامل منحنی هـاي متوسـطهم باران سالیانه و متوسط هم دمـاي سـالیانه اسـت. ایـن عوامـلعلاوه بر نقش مستقیم در وقوع آتش سوزي به طور غیرمستقیم با اثرگذاري بر تیپ و تراکم پوشش گیاهی نیـز آن را تحـت تـأثیر قرار می دهند (6). پوشش گیاهی به عنوان مـاده قابـل اشـتعال ویکی از ارکان مثلث آتش نقش مهمی را در گسترش آتش سوزي ایفا می کند (4) و میزان تـراکم پوشـش گیـاهی یکـی از عوامـلمهمی است کـه بـرروي شـدت و پـراکنش آتـش سـوزي تـأثیر گذاشته و به نوعی نقش سوخت را بازي می کند. گیاهـان علفـییک ساله به دلیل داشتن ریشه هاي سـطحی، بیشـترین تـأثیر را در آتش سوزي داشته و گیاهان چندساله در درجه بعد قـرار دارنـد. درختان و درختچه هایی که ریشه هاي عمیـق دارنـد کمتـر مـؤثر هستند (22).

روش تهیه تراکم پوشش گیاهی

معيار

معيار

زير



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید