fa بررسی رابطه غلظت رسوب معلق ایستگاه‎‌های هیدرومتری دوآب مرگ و پل چهر با پوشش گیاهی در مناطق بالادست با استفاده از تصاویر Sentinel-2 MSI سنجش از دور و سامانه های اطلاعات جغرافيايی سنجش از دور و سامانه های اطلاعات جغرافيايی پژوهشي Research <div style="text-align: justify;"><span style="font-family:IRANsharp;"><span style="line-height:2;"><span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">چکیده مبسوط</span></span></b></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">مقدمه و هدف:</span></b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"> فرسایش خاک و رسوب‌دهی در زمره مهم‌ترین معضلات و چالش‌های زیست‌محیطی حوزه‌های آبخیز محسوب می‌شود.</span> <span lang="FA" style="font-size:10.0pt">بار رسوب رودخانه مشکلات زیادی از جمله رسوب‌گذاری در مخازن سدها، تغییر مسیر رودخانه‌ها به‌دلیل رسوبگذاری در بستر آن‌ها، کاهش ظرفیت آبگذری آبراهه‌ها و تأسیسات انتقال آب و تغییر کیفیت آب به لحاظ مصارف شرب و کشاورزی به وجود می‌آورد</span> <span lang="FA" style="font-size:10.0pt">رسوبات معلق در آب‌ رودخانه‌ها مورد توجه دانشمندان، محققان و مدیران منابع آب هستند زیرا می‌توان از آن برای بررسی رسوب، فرسایش و اثرات بالقوه بر فرآیندهای بیولوژیکی استفاده کرد</span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">.</span><span style="font-size:10.0pt"> بنابراین، بررسی و ارزیابی غلظت رسوب معلق در تعیین کیفیت آب و عملکردهای هیدرولوژیکی ضروری است. در این راستا استفاده از تکنیک‌های دقیق، گسترده و مقرون به صرفه، مانند سنجش از دور، جهت بهبود برآورد رسوب و در نتیجه بررسی کیفیت آب، ارزش زیادی دارد شناخت روابط مکانی پوشش گیاهی بالادست با رسوب‌دهی حوضه‌ها جهت کنترل و مدیریت بهینه منابع آب و خاک ضروری است. پژوهش حاضر با</span> <span lang="FA" style="font-size:10.0pt">هدف تعیین روابط بین پوشش گیاهی با غلظت رسوب معلق در دو حوزه آبخیز دوآب مرگ و گاماسیاب انجام گرفت.</span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">مواد و روش‌ها:</span></b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"> در این پژوهش در مرحله اول داده‌های ماهواره‌ای سنتینل-2 مورد بررسی قرار گرفت و در صورت وجود شرایط ابری، ریزگردها یا سایر اشکالات رادیومتریک از محاسبات خارج گردید. در ادامه برای انتخاب پیکسل مناسب تصویر (جهت اخذ انعکاس طیفی آب)، عواملی نظیر نوع باند (باندهای مرئی و مادون قرمز)، عرض رودخانه (بالاتر از پیکسل تصویر- 40 متر در ایستگاه دوآب و 80 متر در ایستگاه پل‌چهر) و قدرت تفکیک مکانی سنجنده (10 و 20 متر) مد نظر قرار گرفته و پیکسل مربوط به ایستگاه هیدرومتری و اطراف آن انتخاب و انعکاس طیفی استخراج شد. سپس به‌منظور بررسی همبستگی میان بازتاب طیفی باندهای تصاویر سنتینل-2 و غلظت رسوب از آمار غلظت رسوبات معلق ایستگاه دوآب مرگ واقع در رودخانه قره‌سو و ایستگاه پل‌چهر واقع در رودخانه گاماسیاب در دوره پنج ساله (2016 تا 2020) همزمان با آن‌ها استفاده شد. در ادامه شاخص <span style="color:black">تفاضل پوشش گیاهی نرمال شده (</span></span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="color:black">NDVI</span></span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"><span style="color:black">) </span>برای دو فصل اردیبهشت و خرداد با استفاده از تصاویر سنتینل-2 استخراج شد و رابطه پوشش گیاهی و غلظت رسوب معلق ثبت شده در ایستگاه و استخراج شده از تصاویر به‌صورت مجزا برآورد شد.</span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">یافته‌ها:</span></b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"> نتایج تحلیل همبستگی غلظت رسوب معلق نشان داد که بهترین نتیجه برای ایستگاه دوآب مربوط به باند 4 (</span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">R²=0.86</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">)</span> <span lang="FA" style="font-size:10.0pt">و برای ایستگاه پل‌چهر مربوط به باند 5 (</span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">R²=0.83</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">)</span> <span lang="FA" style="font-size:10.0pt">بود. نتایج به‌دست آمده نشان داد که غلظت رسوب معلق در ایستگاه دوآب مرگ 0/17 تا 76/45 و در ایستگاه پل‌چهر از 0/44 تا 118/86 میلی‌گرم بر لیتر متغیر بوده است. هم چنین مشخص شد که در ایستگاه دوآب مرگ در حالت توانی بین داده‌های مشاهداتی (ثبت شده در ایستگاه) و داده‌های مستخرج شده از تصاویر دارای بیشترین ضریب همبستگی می‌باشد. و در ایستگاه پل‌چهر در دو حالت چندجمله‌ای و حالت نمایی دارای ضریب همبستگی بالایی بود. بهترین مقادیر ضریب تبیین (</span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">R²</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">) شاخص <span style="color:black">تفاضل پوشش گیاهی نرمال شده</span> برای دو ایستگاه دوآب و پل‌چهر به</span><span dir="LTR" lang="FA" style="font-size:10.0pt">&lrm;</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">ترتیب 0/98 و 0/64 بدست آمد که نشان‌دهنده این است که با افزایش پوشش گیاهی مقادیر رسوب کاهش می‌یابد. میانگین مقادیر متوسط شاخص گیاهی برای حوزه آبخیز مرگ برابر با 0/35 است و برای حوزه آبخیز گاماسیاب برابر 0/28 بدست آمد که نشان از پوشش گیاهی نسبتاً تنک منطقه دارد. کمترین مقدار میانگین پوشش گیاهی در فصل مورد بررسی (بهار) در حوزه آبخیز مرگ خرداد ماه برابر 0/11 و برای حوزه آبخیز گاماسیاب اواخر اردیبهشت ماه برابر 0/21 بدست آمد.</span> <span lang="FA" style="font-size:10.0pt">همانطور که نتایج آزمون ‌رگرسیون نشان داد که رابطه قوی و معناداری بین تراکم پوشش گیاهی و میزان غلظت رسوب معلق ثبت شده در ایستگاه‌های هیدرومتری دو حوضه‌ وجود دارد.</span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"><span style="font-family:"Times New Roman",serif"></span></span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">نتیجه‌گیری:</span></b><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"> نتایج نشان داد که 6 مدل برای منطقه مورد مطالعه استخراج شد که دارای ضرایب تعیین و مقادیر خطای قابل قبول و مناسب بودند. از میان مدل‌های بدست آمده مشخص شد که در حالت تک باند نتایج بهتری بدست آمد نسبت به حالتی که نسبت باندی مورد استفاده قرار گرفته شد. بیشترین همبستگی در ایستگاه دوآب مرگ مربوط به باند های </span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">B2</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">، </span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">B3</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">،</span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">B4</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"> و </span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">B5</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"> بوده است و برای ایستگاه پل چهر </span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">B4</span><span style="font-size:10.0pt"> و </span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt">B5</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt"> می‌باشد. بالاترین ضریب تعیین بدست آمده برای دو ایستگاه به</span><span dir="LTR" lang="FA" style="font-size:10.0pt">&lrm;</span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">ترتیب 0/86 و 0/83در حالت نمایی بوده است. نتایج این مطالعه نشان داد که سنتینل-2 می‌تواند به‌عنوان ابزار مناسبی برای تخمین غلظت رسوب معلق با دقت قابل قبولی در حوضه‌های کوچک مقیاس و شرایط سیلاب استفاده شود که در تعدادی از مطالعات مشابه تایید شده است وجود رابطه معکوس و نزدیک بین متوسط شاخص گیاهی</span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"> NDVI </span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">با رسوب اشاره به تأثیر مثبت پوشش گیاهی بر حفاظت خاک و کاهش تولید و انتقال رسوب در داخل حوزه‌های آبخیز دارد. در کل، نتایج نشان داد که پوشش گیاهی به&shy; طرز مؤثری در کمیت و کیفیت تغییرات مکانی میزان رسوب‌دهی حوضه‌ها مؤثر افتاده و شاخص گیاهی</span><span dir="LTR" style="font-size:8.0pt"> NDVI </span><span lang="FA" style="font-size:10.0pt">به‌عنوان نماینده پوشش گیاهی به طرز موفقیت آمیزی برای ایجاد یک مدل آماری از تغییرات میزان رسوب‌دهی می‌تواند مورد استفاده واقع شود، و احیا پوشش گیاهی در برنامه‌های توسعه‌ای قرار گیرد.</span></span></span></span><br> <span style="font-size:11pt"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><span lang="FA" style="font-size:7.0pt"><span style="color:black"></span></span></span></span></span></span></span><br> <br> &nbsp;</div> <div style="text-align: justify;"><span style="font-size:14px;"><span style="line-height:2;"><span style="font-family:Times New Roman;"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span style="color:black">Extended Abstract</span></b></span><br> <b><span style="color:black">Background:</span></b> Soil erosion and sedimentation are among the major problems and environmental challenges in watersheds. The sediment load in rivers causes numerous issues, such as sedimentation in dam reservoirs, changes in river courses due to sedimentation in their beds, reduced water carrying capacity in waterways and water transfer facilities, and changes in water quality for drinking and agriculture. These problems are of great concern to researchers and water resource managers as they can investigate sedimentation, erosion, and potential effects on biological processes. Therefore, it is essential to investigate and evaluate suspended sediment concentrations to determine water quality and hydrological functions. In this regard, the use of accurate, extensive, and cost-effective techniques, such as remote sensing, is invaluable for improving sedimentation estimation and, consequently, water quality assessment. Understanding the spatial relationships between upstream vegetation and sedimentation is crucial for the effective control and optimal management of water resources and soil. The present study aimed to determine the relationship between vegetation cover and suspended sediment concentrations in the Doab Mereg and Gamasiab watersheds.<br> <b><span style="color:black">Methods:</span></b> In this research, the Sentinel-2 satellite data were investigated in the first step. If there were cloudy conditions, dust particles, or other radiometric problems, they were removed from the calculations. Then, factors such as band type (visible and infrared bands), river width (higher than the image pixel - 40 meters at the Doab station and 80 meters at the Polchehr station), separation power, and sensor location (10 and 20 meters) were considered to select the appropriate image pixel for obtaining the spectral reflectance of water. The pixel corresponding to the hydrometric station and its surroundings was selected to extract the spectral reflectance. Then, the suspended sediment concentration statistics of the Doab Mereg station located in the Qarasu River and the Polchehr station located in the Gamasiab River in the five-year period (2016 to 2020) were used simultaneously to investigate the correlation between the spectral reflectance of the Sentinel-2 image bands and sediment concentration. Next, the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) for the two May and June seasons was extracted using Sentinel-2 images. The relationship between vegetation cover and suspended sediment concentration recorded at the station and extracted from the images was estimated separately.<span lang="FA" dir="RTL" style="font-family:"2 Mitra""></span><br> <span style="unicode-bidi:embed"><b>Results:</b> The results of the correlation analysis of suspended sediment concentration showed that the best result for the Doab and Polchehr stations belonged to band 4 (R2 = 0.86) and band 5 (R2 = 0.83), respectively. The suspended sediment concentrations varied from 0.17 to 76.45 and 0.44 to 118.86 mg/liter in the Doab Mereg and Polchehr stations, respectively. In the Doab station, the depth of the power state had the highest correlation coefficient between the observational data (recorded in the station) and the data extracted from the images. In the Polchehr station, it had a high correlation coefficient in both polynomial and exponential modes. The best values of the coefficient of determination (R2) of the normalized vegetation cover difference index for the Doab and Polchehr stations were 0.98 and 0.64, respectively. This means that the amount of sediment decreases with an increase in vegetation cover. The average values of the vegetation index for the Mereg watershed (0.35) and the Gamasiab watershed (0.28) show the relatively sparse vegetation in the area. The lowest average values of vegetation cover in the studied season (spring) were respectively equal to 0.11 and 0.21 in the Mereg watershed in June and the Gamasiab watershed at the end of May. The results of the regression test showed a strong and significant relationship between the density of vegetation and the amount of suspended sediment concentration recorded in the hydrometric stations of the two basins. <span dir="RTL" lang="AR-SA"><span style="font-family:"Times New Roman",serif"></span></span></span><br> <span style="unicode-bidi:embed"><b>Conclusion:</b> The results showed that six models were extracted for the studied area, which had acceptable and suitable R2 and error values. Among the obtained models, better results were obtained in the single-band model than in the case of using the band ratio. The highest correlations belonged to bands B2, B3, B4, and B5 in the Doab Mereg station, and to B4 and B5 in the Pol Cheher station. The highest R2 values obtained for the two stations were 0.86 and 0.83, respectively, in the exponential model. The results of this study show that Sentinel-2 can be used as a suitable tool to estimate suspended sediment concentrations with acceptable accuracy in small-scale basins and flood conditions, which has been confirmed in a number of similar studies. Sediment rate refers to the positive effect of vegetation on soil protection and the reduction of sediment production and transport within watersheds. In general, the results demonstrate that vegetation has been effective in the quantity and quality of the spatial changes in the sedimentation rate of the basins. In fact, the NDVI vegetation index, as a representative of the vegetation, can be successfully used to create a statistical model of the changes in the sedimentation rate. The revitalization of vegetation should be included in development plans.</span><br> <span style="unicode-bidi:embed"><span style="font-family:"Times New Roman",serif"></span></span></span></span></span><br> &nbsp;</div> سنجش از دور, رابطه همبستگی, فرسایش خاک, NDVI correlation relationship, NDVI, Remote Sensing, suspended sediment concentration, soil erosion ​​​​​​​ 147 158 http://jwmr.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-396-1&slc_lang=fa&sid=1 Sara parvizi سارا پرویزی saraparvizi90@yahoo.com 100319475328460014167 100319475328460014167 No Department of Rangeland and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Yazd University, Yazd, Iran علوم و مهندسی آبخیزداری، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع‌طبیعی، دانشگاه یزد، یزد، ایران Seyed Zeynalabedin Hosseini سید زین العابدین حسینی zhosseini@yazd.ac.ir 100319475328460014168 100319475328460014168 Yes Department of Rangeland and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Yazd University, Yazd, Iran گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع‌طبیعی، دانشگاه یزد، یزد، ایران Ali Talebi علی طالبی talebisf@yazd.ac.ir 100319475328460014169 100319475328460014169 No Department of Rangeland and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Yazd University, Yazd, Iran گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع‌طبیعی، دانشگاه یزد، یزد، ایران Somayeh Talebi Esfandarani سمیه طالبی اسفندارانی so.talebi@gmail.com 100319475328460014170 100319475328460014170 No Iranian Space Research Institute, Tehran, Iran پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران Hadi Jalili هادی جلیلی h.jalili@isrc.ac.ir 100319475328460014171 100319475328460014171 No Iranian Space Research Institute, Tehran, Iran پژوهشگاه فضایی ایران، تهران، ایران Reza Zakerinejad رضا ذاکری‌نژاد reza.zakerinezhad@gmail.com 100319475328460014172 100319475328460014172 No Department of Physical Geography, Faculty of Geographical andPlanning, University of Isfahan,Isfahan, Iran گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران