بررسی ویژگی‌های فرمی سطح زمین براساس شاخصهای مورفومتری و با استفاده از GIS (مطالعه موردی: حوضۀ آبخیز فهلیان) (مقاله پژوهشی)
محورهای موضوعی : جغرافیای طبیعیحمید بابلی مؤخر 1 , سعید نگهبان 2
1 - دانشگاه اصفهان
2 - دانشگاه شیراز
کلید واژه: مورفومتری, انحناء, لندفرم, شاخص TRI, حوضۀ آبخیز فهلیان,
چکیده مقاله :
تحلیل ویژگی‌های فرمی سطح زمین که می‌تواند متأثر از عوامل اقلیمی، هیدرولوژیکی، خصوصیات ذاتی سازندها و فعالیت‌های نئوتکتونیک باشد نقش مهمی در شناخت خصوصیات فیزیکی حوضۀ آبخیز دارد. از طرفی شناخت خصوصیات فیزیکی حوضۀ آبخیز از اولین گام‌هایی است که در بررسی‌های مورفولوژیکی و هیدرولوژیکی ضرورت دارد. این پژوهش سعی دارد که با استفاده ازشاخص های مورفومتریک وضعیت شکلی سطح زمین در حوضه آبخیز فهلیان را مورد بررسی قرار دهد. به همین منظور 6 شاخصهای ژئومورفومتریک؛ انحنای کل، انحنای نیمرخ، انحنای سطح، شاخص TRI، شاخص TPI و شاخص TWI انتخاب و با استفاده از روابط مربوط به هر شاخص و با بهره‌گیری از اکستنشن‌های مربوطه در نرم‌افزار ArcGis 10/3 نقشه‌های هریک از این شاخص‌ها تهیه شد. نتایج حاصل از محاسبه انحنای کل نشان می‌دهد که بیش از نیمی از سطح حوضه(80/52) دارای انحنای مقعر و 20/47 درصد آن از انحنای محدب برخوردار می‌باشد. همچنین حد پایین و بالا برای انحنای سطح به ترتیب 99/2- و 96/3 و برای انحنای نیمرخ به ترتیب 87/4- و 2/4 بدست آمد. بر همین اساس حد پایین و بالای شاخص TPI که حالت گودی و برآمدگی را از یکدیگر تفکیک می‌کند، به ترتیب 2/4-> و 6 < محاسبه شد. مقادیر شاخص TRI که به نوعی اختلاف ارتفاع یک پیکسل با هشت پیکسل مجاور خود می‌باشد از 0 تا 14< محاسبه شد. و در نهایت مقادیر شاخص TWI که نشان‌دهندۀ وضعیّت رطوبت خاک می‌باشد به ترتیب از 5/1-> تا 5/5< محاسبه گردید. درصد مساحت هر یک از مقادیر این شاخص‌ها در سطح حوضه که در نتایج حاصل از این تحقیق بدست آمد می‌تواند در برنامه‌ریزی مختلف مربوط به حوضه آبخیز از جمله فرسایش و رسوب، طبقه بندی لندفرم ها، شناسایی و معرفی مناطق درگیر با خطر زمین‌لغزش، مطالعه سیلاب، بررسی و مطالعه منابع آب زیرزمینی و ... مورد استفاده قرار گیرد.
Analysis of the Properties of the earth's surface, which can be influenced by climatic, hydrological, intrinsic properties of formations and neotectonic activities, plays an important role in recognizing the physical Properties of the Watershed. On the other hand, understanding the physical Properties of the Watershed is one of the first steps required in morphological and hydrological studies. This research tries to study the shape of the earth's surface in Fahliyan watershed using morphometric indices. For this purpose, 6 geomorphometric indices, total curvature, profile curvature, surface curvature, TRI index, TPI index and TWI index were selected and using the relationships for each index and using relevant extensions in ArcGis 10/3 software, each map These indicators were prepared. The results of calculating the total curvature show that more than half of the surface of the basin (52.80) has a concave curvature and 47.20 percent of it has convex curvature. Also, the lower and upper limits for curvature of the surface were -2.99 and 3.96 respectively and for the curvature of the profile were -4.87 and 4.2 respectively. Accordingly, the lower and upper limit of the TPI index, which divides the mode of nodule and bulge, was calculated as <-4.2 and >, respectively. The values of the TRI index, which are somewhat different from the height of one pixel with their adjacent eight pixels, were calculated from 0 to >14. And finally TWI index values that indicate the soil moisture condition in the order of <-1.5 to >5.5 calculated. The percentage of the area of each of these indicators in the Watershed, which was obtained in the results of this study, can be used in various watershed planning including erosion and sediment, Landform Classifcation, identifying and introducing areas involved with landslide hazard, flood studies, studying and studying resources Groundwater and ... to be used.
1. احمدآبادی، علی؛ رحمتی، مریم (1394): کاربرد شاخصهای کمی ژئومورفومتریک در شناسایی پهنه‌های مستعد زمین‌لغزش بااستفاده از مدل SVM، (مطالعۀ موردی: آزادراه خرم‌آباد-پل‌زال)، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال چهارم، شماره 3، صص 213-197.
2. اولیایی، علیرضا، نظری سامانی، علی‌اکبر، تیموریان، تیمور و رزندی، یوسف(1392): کاربرد شاخص‌هاي زبري سطح در مدل‌سازي حوزه آبخیز مطالعه موردي: حوزه آبخیز بجنورد) مجموعه مقالات اولین همایش ملّی مدیریت منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس.
3. ایلانلو، مریم (1399): بررسی تکتونیک فعال حوضه آبریز دالکی با استفاده از شاخص های ژئومورفیک و شواهد ژئومورفولوژیکی، جغرافیا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیاي ایران(، سال هجدهم، شماره 66، صص 185-168.
4. تازه، مهدی، اسدی، مریم و کلانتری، سعیده(1394): ارزيابي قابليت شاخص‌هاي ژئومورفومتري در استخراج نقشه شبكه آبراهه (مطالعه موردي: حوزه سه قلعه-همبو سرايان)، پژوهش هاي ژئومورفولوژي كمي، شماره 1، 144-134.
5. جعفری‌رودسری، مسعود، جلالی، سعیده، صمدی قشلاقچائی، محمود و صمدی ارقینی، حجت الله (1395): بررسي شاخص هاي مورفومتري حوضه گرگانرود با استفاده از GIS، همایش ملی ژئوماتیک، دانشگاه آزاد اسلامی.
6. حسین زاده، محمدمهدی و نوروزی طیولا، رعنا(1396): برآورد ارتفاع رواناب با استفاده از روش شماره منحني و ابزار Arc CN-Runoff، مطالعه موردي: حوضه آبخيز كشار، تهران، جغرافیا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیاي ایران(، سال پانزدهم، شماره 53، صص 163-151.
7. صلحی، سینا و سیف، عبدالله(1397): مورفومتری پروفیل طولی دره های سهند، پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، شماره 4، 1397، صص 69-53.
8. صمدی، میثم، جلالی، سعیده، کرنژادی، آیدینگ و صمد قشلاقچائی، محمود(1395): بررسی شاخصهای مورفومتری در حوضه آبخیز چهل‌چای استان گلستان با استفاده ازGIS ، مجله علمی ترویجی- مهندسی نقشه‌برداری و اطلاعات مکانی، صص، 74-67.
9. متکان، علی اکبر، عاشورلو، داود، عقیقی، حسین و گل‌صفتان، غلامرضا(1397): ریزمقیاس‌سازي داده رطوبت خاكESA با استفاده از تصاویر ماهواره NOAA، جغرافیا(فصلنامه علمی ـ پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیاي ایران(، سال شانزدهم، شماره 57، صص 157-145.
10. مکرم، مرضیه؛ نگهبان، سعید(1393): طبقه‌بندی لندفرم‌ها بااستفاده از شاخص موقعیت توپوگرافی(TPI) (مطالعه موردی: منطقه جنوبسی شهرستان داراب)، فصلنامه علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی(سپهر)، دوره 23، شماره 92، صص 65-57.
11. مکرم، مرضیه، حجتی، مجید و زارعی، عبدالرسول(1396): استفاده از مدل جاذبه در سنجش از دور به منظور بررسی شاخص توپوگرافی خیسی، اکوهیدرولوژی، دورۀ 4، شماره 1، صص 245-237.
12. نگهبان، سعید و مکرم، مرضیه(1394): طبقه بندی لندفرم ها براساس شاخص موقعیت توپوگرافی(TPI) و ارتباط آن با ویژگی های زمین شناسی در حوضه آبخیز حکان شهرستان جهرم، پژوهش های فرسایش محیطی، صص 89-75.
13. Atkinson PM. 1997, Sub-pixel target mapping from soft-classified, remotely sensed imagery Photogram. Engineering Remote Sensing. 71 (7): 839–846.
14. Berry JK. 2002, Use surface area for realistic calculations. Geoworld. 15(9): 20.
15. Bleich VC, Bowyer RT, Wehausen JD. 1997, Sexual segregation in mountain sheep: resources or predation? Wildlife Monographs. Pp. 134:1–50.
16. Day MJ. 1995, Surface roughness as a discriminator of tropical karst styles. Zeitschrift fu¨r Geomorphologie 32 (Supplement). 1–8.
17. Evans IS. 1972, General geomorphometry, derivatives of altitude, and descriptive statistics. In: Chorley, R.J. (ed.): In Spatial analysis in geomorphology, Methuen & Co. Ltd, London. Pp. 17-90.
18. Fisher P, Wood J, Cheng T. 2004, Where is Helvellyn? Fuzziness of Multiscal Landscape Morphometry, Transactions of the Institute of British Geograhper. No. 29, pp, 106-128.
19. Guo PT, Liu HB, Wu W. 2009, spatial prediction of soil organic matter using terrain attributes in a hilly area, International Conference on Environmental Science and Information Application Technology. China. (3) 1: 759-762.
20. Hoechstetter S, Walz U, Dang, LH, Thinh, NX. 2008, Effects of topography and surface roughness in analyses of landscape structure – A proposal to modify the existing set of landscape metrics, Landscape Online 3. Pp. 1-14. DOI:10.3097/LO.
21. Khanduri K, Kumar S. 2011, Geomorphological study of Atagad Basin, Chamoli District, Uttarakhand: GIS and Remote Sensing approaches, INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOMATICS AND GEOSCIENCES Volume 2. No 2.
22. Luca C, Si BC, Farrell, RE. 2007, Upslope length improves spatial estimation of soil organic carbon content. Canada Journal of Soil Science. (87) 1: Pp. 291-300.
23. Mokarram, M. Roshan, G. and Negahban, S. 2015, Landform classification using topography position index (case study: salt dome of Korsia-Darab plain, Iran), Model. Earth Syst. Environ. DOI 10.1007/s40808-015-0055-9.
24. Mokarram, M and Hojati, M. 2016, Comparison of Landform Classifications of Elevation, Slope, Relief and Curvature with Topographic Position Index in South of Bojnoord, DOI:10.18869/modares. Ecopersia.4.2.1343.
25. Mousavi, SR. Fallah, A. Abbasnejad, RA. And Shabani, M. 2007, The Aster DEM Generation for geomorphometric analysis of central alborz mountains, Iran. www.isprs2007ist.itu.edu.tr/18. pdf.
26. Muad AM, Foody GM. 2012, Super-resolution mapping of lakes from imagery with a coarse spatial and fine temporal resolution. Journal of Applied Earth Observation Geo information. (12) 1: 79–91.
27. Olaya, V., 2009. Basic land-surface parameters. In: Hengle, T., Reuter, H.I. (Eds.), Geomorphometry: Concepts, Software, Applications (Developments in Soil Science), vol. 33. , Elsevier, Amsterdam, pp. 3–30.
28. Pike, R. J., 2000. Geomorphology - Diversity in quantitative surface analysis, Progress in Physical Geography, No. 24, Pp. 1-20.
29. Rhoads, B.L., Thorn, C.E. (Eds). 1996. The Scientific Nature of Geomorphology, 27th Binghamton Symposium in Geomorphology.
30. Riley, S. J., S. D. DeGloria, and R. Elliot. 1999. A terrain ruggedness index that quantifies topographic heterogeneity. Intermountain Journal of Sciences 5:1–4.
31. Seif, A. 2014, Using Topography Position Index for Landform Classification (Case study: Grain Mountain), Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences, Bull. Env. Pharmacol. Life Sci., Vol 3 [11], 33-39.
32. Sappington, J.M., Longshore, K.M., Thompson, D.B., 2007. Quantifying landscape ruggedness for animal habitat analysis: a case study using bighorn sheep in the Mojave Desert. The Journal of Wildlife Management 71, 1419–1426.
33. Schmidt, J., Evans, I. S. and Brinkmann, J, 2003. Comparison of Polynomial models for land surface curvature calculation. International Journal of Geographical Information Science, 17: 8, 797-814.
34. Swanson F.J, Kratz T.K, Caine, N, Woodmansee R.G.1988. Landform effects on ecosystem patterns and processes. BioScience 38, 92-98. doi:10.2307/1310614.
35. Tennis, J.T., 2005. Experientialist epistemology and classification theory: embodied and dimensional classification. Knowledge Organization 32, 79–92.
36. Wang Q.M, Wang D.F, 2011. Sub-pixel mapping based on sub-pixel to sub-pixel spatial attraction model. In: Proceedings of the 2011 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS. 593–596.
37. Weiss, A. )2006(. Topographic Position and landforms Analysis. Poster presentation, ESRI userConference, San Diego, C.A.
38. Wilson, J. P. and Gallant, J. C, 2000. Terrain Analysis Principles and Application, Chichester Wiley press.
39. Wood, J., 1996. Scale-based characterization of digital elevation models. In: Parker, D. Innovations in GIS, Tayler and Francis, London, pp. 163-175.
