بررسی تغییرات مساحت پلوم رودخانۀ‌ اروند با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فیزیک دریا، دانشکده علوم دریایی و اقیانوسی دانشگاه مازندران، بابلسر

2 دانشگاه مازندران

3 گروه جغرافیا و برنامه ریزی شهری دانشکده علوم انسانی و اجتماعی دانشگاه مازندران، بابلسر

چکیده

امروزه نظارت صحیح بر آ‌ب‌های ساحلی اهمیت زیادی دارد، زیرا این مناطق، ازنظر اکوسیستم‌های طبیعی مکا‌‌‌ن‌های مهمی هستند. بعلاوه، ارزیابی کیفیت آب در رودخانه‌ها امری حیاتی به‌شمار می‌آید. با توجه به اینکه روش‌های سنتی نمونه‌برداری گران و وقت‌گیر هستند، تکنیک سنجش‌ازدور ابزار مؤثری برای آشکارسازی و نظارت بر پلوم به‌حساب می‌آید. با شناسایی پلوم رودخانه‌ها، می­توان به برآورد و تخمین دبی پرداخت. در این مقاله با استفاده از تصاویر ماهواره‌ لندست 8، پلوم رودخانۀ‌ اروند در فصل‌های بهار (مه)، پاییز (اکتبر) و زمستان (مارس) سال 2017 آشکارسازی  شده است. به‌منظور این آشکارسازی، الگوریتمی متشکل از تابندگی باند 4، تابندگی باند 2، NDWI و نسبت شوری طراحی شده است. برای صحت‌سنجی الگوریتم آشکارسازی پلوم، از تصاویر ماهواره سنتینل 2 در همان روز استفاده شده است. همچنین مساحت پلوم در این سه فصل محاسبه شده است. نتایج نشان داده است مساحت پلوم رودخانۀ اروند در فصل‌های زمستان، پاییز و بهار به‌ترتیب 88/132 کیلومترمربع، 85/952 کیلومترمربع و 80/436 کیلومترمربع است؛ بنابراین با استفاده از مساحت پلوم آشکارسازی شده به‌وسیلۀ تصاویر ماهواره‌ای و سرعت سطحی آب می‌توان دبی رودخانه را تخمین زد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of Area Variations in Arvand River Plume Using Satellite Images

نویسندگان [English]

  • Seyedeh Nastaran Hashemi 1
  • Taher Safarrad 3
1 of Physical Oceanography, Faculty of Marine and Oceanic Sciences, University of Mazandaran, Babolsar, Ira
3 Assistant Professor of Geography and Urban Planning Department, Faculty of Humanities and Social Sciences, University of Mazandaran, Babolsar
چکیده [English]

Today, proper monitoring of coastal waters is important because these areas are important natural ecosystems. In addition, the assessment of water quality in rivers is vital. Given that traditional sampling methods are expensive and time consuming, remote sensing techniques is an effective tool for detecting and monitoring Plume. By identifying the river plume, we can estimate and guess the discharge. In this paper, by using Landsat 8 satellite imagery, the plume of the Arvand River has been detected in the seasons of spring (May), autumn (October) and winter (March) of 2017. For this detection algorithm consists of Radiance Band 4, Radiance Band 2, NDWI and the salinity is designed. For the verification of the Plume Detection Algorithm, Sentinel 2 satellite imagery was used at the same day. Plume area is also calculated in these three seasons. The results show that the plume area of Arvand River in winter, autumn and spring is 88.132 square kilometers, 85.952 square kilometers and 80.436 square kilometers respectively. Thus, using the Plume area detected through satellite imagery and surface velocity, river discharge can be estimated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Area
  • Arvand River
  • Plume
  • Remote Sensing

[1] عقیقی حسین، علیمحمدی عباس، سراجیان محمدرضا، عاشورلو داوود. برآورد مقدار کدورت آب خلیج گرگان با استفاده از تصاویرLISS- III  ماهواره IRS. فصلنامۀ برنامه‌ریزی و آمایش فضا. 1388؛13(2): 55-72.

[2]Quang NH, Sasaki J, Higa H, Huan NH. Spatiotemporal Variation of Turbidity Based on Landsat 8 OLI in Cam Ranh Bay and Thuy Trieu Lagoon, Vietnam. Water. 2017 Aug 8;9(8):570.

[3]Braga F, Zaggia L, Bellafiore D, Bresciani M, Giardino C, Lorenzetti G, Maicu F, Manzo C, Riminucci F, Ravaioli M, Brando VE. Mapping turbidity patterns in the Po river prodelta using multi-temporal Landsat 8 imagery. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2017 Nov 5;198:555-67.

[4]Joshi ID, D’Sa EJ, Osburn CL, Bianchi TS. Turbidity in Apalachicola Bay, Florida from Landsat 5 TM and Field Data: Seasonal Patterns and Response to Extreme Events. Remote Sensing. 2017 Apr 13;9(4):367.

[5]Costoya X, Fernández-Nóvoa D, Gómez-Gesteira M. Loire and Gironde turbid plumes: Characterization and influence on thermohaline properties. Journal of Sea Research. 2017 Dec 1;130:7-16.

[6] Dagg M, Benner R, Lohrenz S, Lawrence D. Transformation of dissolved and particulate materials on continental shelves influenced by large rivers: plume processes. Continental shelf research. 2004 May 1; 24(7-8):833-58.

[7]Geyer WR, Hill PS, Kineke GC. The transport, transformation and dispersal of sediment by buoyant coastal flows. Continental Shelf Research. 2004 May 1; 24(7-8):927-49.

[8]Petus C, Marieu V, Novoa S, Chust G, Bruneau N, Froidefond JM. Monitoring spatio-temporal variability of the Adour River turbid plume (Bay of Biscay, France) with MODIS 250-m imagery. Continental Shelf Research. 2014 Feb 15; 74:35-49.

[9]Warrick JA, Farnsworth KL. Coastal river plumes: collisions and coalescence. Progress in Oceanography. 2017 Feb 28;151:245-60.

[10]Constantin S, Doxaran D, Constantinescu Ș. Estimation of water turbidity and analysis of its spatio-temporal variability in the Danube River plume (Black Sea) using MODIS satellite data. Continental Shelf Research. 2016 Jan 1;112:14-30.

[11]Fernández-Nóvoa D, Mendes R, Dias JM, Sánchez-Arcilla A, Gómez-Gesteira M. Analysis of the influence of river discharge and wind on the Ebro turbid plume using MODIS-Aqua and MODIS-Terra data. Journal of Marine Systems. 2015 Feb 28;142:40-6.

[12] Saldías GS, Sobarzo M, Largier J, Moffat C, Letelier R. Seasonal variability of turbid river plumes off central Chile based on high-resolution MODIS imagery. Remote sensing of environment. 2012 Aug 31;123:220-33.

[13] مرید نژاد علی. تعیین درصد مواد مختلف معلق در آب‌های سطحی با به‌کارگیری تکنیک جداسازی در تصاویر ASTER [پایان‌نامه]. تهران: دانشگاه تربیت مدرس - دانشکدۀ مهندسی کشاورزی؛ 1387.

[14] امانی دهنوعلیا محمد، خسروی بابادی محسن. بررسی تغییرات خط ساحلی رودخانه اروند با استفاده از تکنیک سنجش‌از دور. ارائه شده در: سومین کنفرانس سالانه پژوهش‌های معماری، شهرسازی و مدیریت شهری؛ 1396 اردیبهشت 21؛ ایران، شیراز.

[15] فرزین محسن، نظری سامانی علی‌اکبر، فیض‌نیا سادات، کاظمی غلام عباس. تعیین نواحی احتمالی تخلیۀ آب زیرزمینی زیردریایی به سواحل خلیج‌فارس در استان بوشهر با استفاده از نقشۀ ناهنجاری دمایی استاندارد.مجلۀ اکوهیدرولوژی. 1396؛4(2):477-488.

[16] امامی حسن، مجردی برات، صفری عبدالرضا. ارائه روشی برای ارزیابی دقت و اعتبارسنجی دمای سطح زمین حاصل از داده‌های سنجش‌ازدور: مطالعۀ موردی استان فارس. نشریۀ علوم و فنون نقشه‌برداری. 1395؛6(1):1-17.

[17] هاشمی سیده نسترن، اکبری‌نسب محمد، صفرراد طاهر. آشکارسازی پلوم رودخانۀ اروند از طریق تصاویر ماهواره‌ای. نشریۀ هیدروژئومورفولوژی. 1396؛4(13):147-164.

[18] عزت‌آبادی‌پور حمید. معرفی تصاویر ماهواره سنتینل 2. ارائه شده در: سومین کنفرانس بین‌المللی نوآوری‌های اخیر در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی؛ 1395 شهریور 18؛ تهران، ایران.

[19] Demarcq H, Dagorne D. Biological Response Associated With a Coastal Upwelling Event. Handbook of Satellite Remote Sensing Image Interpretation: Applications for Marine Living Resources Conservation and Management. Dartmouth, Canada: EU PRESPO Project and IOCCG; 2011:217-8.

[20]Mulder T, Syvitski JP. Turbidity currents generated at river mouths during exceptional discharges to the world oceans. The Journal of Geology. 1995 May 1;103(3):285-99.

[21] Orton PM, Jay DA. Observations at the tidal plume front of a high volume river outflow. Geophysical Research Letters. 2005 Jun 1;32(11).

[22]Ritchie JC, Schiebe FR. Water quality. Remote Sensing in Hydrology and Water Management . Berlin, Heidelberg :Springer; 2000. p. 287-303.

[23]Mobasheri MR, Mousavi H. Remote sensing of suspended sediments in surface waters using MODIS images. Paper presented at: XXth ISPRS Congress, Geo-Imagery Bridging Continent. 2004 Jul 12-23; Istanbul.

[24]Roa-Pascuali L, Demarcq H, Nieblas AE. Detection of mesoscale thermal fronts from 4 km data using smoothing techniques: Gradient-based fronts classification and basin scale application. Remote Sensing of Environment. 2015 Jul 1;164:225-37.

 [25] قادری کمال، سلیمانی نور عنایت، جوادی محمدرضا، غلامی شعبانعلی. پایش تغییرات سطح آب دریاچه ارومیه با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS و شاخص NDWI از سال 1381 تا 1392. ارائه شده در: پنجمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران؛ 1392 بهمن 29 و 30؛ تهران، ایران.

 [26] گمشادزایی محمدحسین، رحیم زادگان مجید. تعیین سطح پهنه‌های آبی با به‌کارگیری تصاویر ماهواره‌ای و اعمال شاخص‌های طیفی.  ارائه شده در: دومین همایش ملی راهکارهای پیش روی بحران آب در ایران و خاورمیانه؛ 1394 دی 2؛ شیراز، ایران.

[27] Rokni K, Ahmad A, Selamat A, Hazini S. Water feature extraction and change detection using multitemporal Landsat imagery. Remote Sensing. 2014 May 5; 6(5):4173-89.

[28]Dehni A, Lounis M. Remote sensing techniques for salt affected soil mapping: application to the Oran region of Algeria. Procedia Engineering. 2012 Jan 1; 33:188-98.

 [29] فاطمی سید باقر، صدقی فاطمه. بررسی مقایسه‌ای اثر استفاده از مقادیر پیکسل، بازتابش و بازتابندگی درمحاسبۀ شاخص‌های گیاهی از تصاویرماهواره‌ایLANDSAT8. مجلۀ سنجش‌ازدور و GIS ایران. 1395؛8(3):91-104.

[30]Chander G, Markham BL, Helder DL. Summary of current radiometric calibration coefficients for Landsat MSS, TM, ETM+, and EO-1 ALI sensors. Remote sensing of environment. 2009 May 15;113(5):893-903.

 [31] رضیئی طیب، عزیزی قاسم. بررسی توزیع مکانی بارندگی فصلی و سالانه در غرب ایران. مجلۀ پژوهش‌های جغرافیای طبیعی. 1387؛65:93-108.