دراسة غطاءات الأراضي في منطقة نابلس
باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد
Study of Land Cover Types In Nablus Area
using Satellite Remote Sensing
إعداد
منار محمد أحمد شولي
إشراف
د. أحمد رأفت غضية
قدمت هذه الرسالة استكمالاً لمتطلبات الحصول على درجة
الماجستير في الجغرافيا بكلية الدراسات العليا
في جامعة النجاح الوطنية في نابلس - فلسطين
2008
الملخص :
تهدف هذه الدراسة إلى تحليل أنماط التباين في الغطاء النباتي لمحافظة نابلس وجوارها ، وذلك باستخدام تقنتي الاستشعار عن بعد (Remote Sensing) ونظم المعلومات الجغرافية.
اعتمدت الدراسة على صورة فضائية رقمية للقمر الصناعي سبوت (Spot) متعددة الأطياف (Multi Spectral) وبميز مكاني (Spatial Resolution) يصل إلى 20م وبثلاث حزم ضوئية وهي الأخضر G، الأحمر R، وتحت الأحمر القريبNIR.
تم تصنيف الصورة الفضائية لمنطقة الدراسة باستخدام برنامج الاستشعار عن بعد (4_Envi) وتم الاعتماد في عملية التصنيف على طريقة احتمالية غوس الأعظمية (Maximum Likelihood Classifier) كإحدى أساليب التصنيف الموجة Supervised Classification Methods والتي تطلبت جمع بيانات حقلية من مختلف أنحاء منطقة الدراسة على شكل عينات تسمى مناطق التدريب (Training Area) .
وفي هذه المرحلة تم اختيار مواقع صغيرة ممثله لمختلف أنماط غطاء الأرض ، حيث تم دراسة الخصائص الراديو مترية لتلك العينات المكانية. وقد تم توقيع مناطق التدريب التي بلغ عددها 14 عينة تمثل 14 نمط من غطاءات الأرض على الصورة الفضائية واستخدامها في تصنيف الصورة جميعها. ثم قام الباحث بتقييم دقة التصنيف من خلال مقارنة النتائج ببيانات تم رفعها من الميدان أثناء العمل الميداني (Fieldwork) ، وقد بلغت الدقة الكلية (Overall Accuracy) للصورة المصنفة (75.3%) ، ويعزى الانخفاض النسبي للدقة الكلية إلى الاعتماد على ثلاث موجات طيفية عند عملية التحليل ، لذلك للحصول على دقة أعلى يوصى باستخدام عدد كافي من المجالات الطيفية لعملية التصنيف .
توصلت الدراسة لعدد من النتائج تمثلت في قدرة الاستشعار عن بعد في إنتاج خرائط دقيقة لغطاءات الأراضي ، إضافة إلى إظهار الدور الحيوي لهذه التقنية في بيئات ذات تنوع طبوغرافي معقد كالمناطق الجبلية حيث يصعب في مثل هذه المناطق إجراء العمل الميداني لصعوبة الوصول إليها ، وقد أظهرت الدراسة أن الزيتون كنمط من غطاءات الأرض الرئيسة يشغل أعلى نسبة من مساحة الصورة المصنفة ، وذلك لإمكانية زراعته في بيئات مختلفة كالمناطق الجبلية والسهلية.
وقد أوصت الدراسة بضرورة استخدام تقنية الاستشعار عن بعد في دراسة التغيرات في استخدامات الأراضي لما يتميز به هذا العلم من تحديث دائم للبيانات ، ومراقبة التغيرات التي تحدث داخل البيئة ، كما تعد هذه الوسيلة من وسائل الدراسات الأقل تكلفة خاصة في المساحات الكبيرة. وتوصي أيضا باستخدام بيانات سبوت لدراسة الأراضي ، لأن التمييز المكاني العالي في الحقول الصغيرة يقلل من عناصر التشويش التي تظهر عند تصنيف الصورة.
Abstract:
This study aimed at providing updated data about the land cover use patterns in the study area using remote sensing technique. It also aimed at analyzing these patterns to produce accurate maps for them using GIS technique to know variations in land use distribution in the study area that comprised Nablus District and some surrounding areas. The total area of the study area is (1142 km2)
The study relied on a digital multi spectral satellite image acquired from Spot satellite with a spatial resolution of (20 m) with three optical wavebands namely: green, red, and near red.
The image of the study area was classified using the (Envi_4) Remote Sensing software. Image Classification relied on the Gausian Maximum Likelihood Classifier method as one of the supervised classification methods. This required collecting field data from different places in the study area in the form of samples called (Training Areas). In this stage, different small areas were selected to represent different land cover patterns of the area. The radiometric characteristics for these samples were then studied. Thereafter, the 14 samples of training areas that represent 14 patterns of land cover types were projected on the image and were consequently used in classifying the image.
Image Classification was carried out by comparing the classification results against selected samples from the field during the fieldwork. The (Overall Accuracy) of the classified image was (75.3 %). This accuracy is moderate. It is recommended to use sufficient number of spectral band to improve classification accuracy.
This study came up with several results and conclusions such as the emphasis on the capability of remote sensing technique in producing accurate land use maps. In addition, the study emphasized the important rule of this technique in environments of complicated topographic structures such as mountainous areas، since they are difficult to be accessed. The study also showed the olive tree as one of the main land cover patterns occupies the highest percentage of the area studied since it is planted in different environments..
The study recommended the use of remote sensing in studying land use change since this technique has the capability of providing updated data on continuous basis. Furthermore, this technique is considered to be as one of the less costly ones in studying large areas. The study also recommends using Spot data to study agricultural areas characterized by small to moderate field size. this reduces the distortion elements that appears when classifying the image. The study finally recommends increasing the training groups to facilitate analysis process of the satellite image.
1.6 الفصل السادس النتائج والتوصيات :
نتائج :
1. أظهرت نتائج الدراسة قدرة الاستشعار عن بعد في إنتـاج خـرائط دقيقـة لاسـتخدامات الأراضي ، وإحصائيات هذه الاستخدامات ، تتمثل في إخراج مساحة كل استخدام ، وتحديد النسبة المئوية التي يغطيها من مساحة منطقة الدراسة الكلية.
2. تتوخى تقنية الاستشعار عن بعد الدقة والجهد والكلفة وتعطي نتائج دقيقة وسريعة ، ويظهر دور هذه التقنية الحيوي في بيئات ذات تنوع طبوغرافي معقد كما هو الحال في المنـاطق الجبلية ، حيث يصعب في مثل هذه المناطق إجراء العمل الميداني لصعوبة الوصول إليها ، كما إن حقول المسح في هذه المناطق مكلفة وحساسة للوقت وخطرة ، في الوقت نفسه لابد من تغطيتها ودراستها وعليه فإن أهمية الاستشعار عن بعد تظهر في هذه البيئـات المليئـة بالتعقيدات الطبوغرافية.
3. أظهرت الدراسة فاعلية الاستشعار عن بعد في تحديد تغيرات استخدامات الأرض من التقاط الصورة حتى تصنيفها لها معتمدين على مصادر بيانات متعددة كالمسح الميداني.
4. أظهر البحث أن استخدام الأرض الزراعي وتوزيعه يتأثر بالعوامل الطبيعية كطبوغرافيـة المنطقة ، وتربتها والمناخ وغيرها من العناصر الطبيعية. أما تصنيف الصورة ، فقد تم التوصل إلى مجموعة من النتائج المتعلقة به وهي علـى النحـو الآتي :
1. أظهرت نتائج التصنيف أن هناك اختلافا وتفاوتا في دقة تصنيف أنماط الاسـتخدام و يعـود ذلك إلى طبيعة المنطقة جغرافيا ، ونوع الاستخدام فيها ، فتبين أن المناطق السهلية أفضـل من المناطق الجبلية لصعوبة التمييز الطيفي بين أنماط الاستخدام في الأخيرة ، لتعقد البيئـة الطبوغرافية فيها، إذ من الصعب أن يسود فيها نمط استخدام متجانس لمسـاحات واسـعة ، فنرى الأعشاب والحشائش تتداخل مع معظم أنماط الاستخدام في هذه المناطق.
2. بلغت الدقة الكلية لعملية التصنيف 75.3% وهي دقة جيدة ، مع ذلـك يعـزى الانخفـاض النسبي للدقة الكلية إلى الاعتماد على ثلاث موجات طيفية عنـد عمليـة التحليـل وهـي الأخضر ، الأحمر ، وتحت الأحمر القريب ، لذلك للحصول على دقة أعلى يوصى باسـتخدام عدد كافي من المجالات الطيفية لعملية التصنيف.
3. أظهرت النتائج ارتفاع الدقة في المناطق الصخرية والمحاجر، و مناطق البناء ، لعدم وجود تداخل طيفي بينها وبين الأنماط الزراعية.
4. انخفاض دقة تصنيف أشجار الزيتون والفاكهة حيث بلغ متوسط الدقة فـي هـذه الأنمـاط 61.2%، لاختلاطهما مع العشب الذي ينمو بشكل غير منتظم بينهما ، ولوجود معظمهما في المناطق الجبلية ومن الصعب في مثل هذه المناطق ممارسة الأنشطة والعمليات الزراعيـة كالحراثة لتنظيف الأرض إذ يبقى العشب ، وينمو بشكل متزايد ، لذا انخفضت دقة العشب أيضا ، حيث بلغت(66.7 ) ، فتظهر أشجار الزيتون الكبيرة المتشابكة و العشب بينها.
5. أظهرت الدراسة أن التغير في استخدامات الأراضي يحدث خلطا بين بعض الأصناف ، كما هو الحال في استخدام الزيتون والمحاصيل الحقلية في المناطق السهلية ، وقد ظهر تـداخل بين أشجار الحمضيات والخضروات في المناطق ذات الزراعة المروية لارتفـاع معـدل توريق الاستخدامين وظهور التشابه الطيفي بينهما.
6. أوجدت عملية التصنيف 14 صنفا من غطاءات الأرض ، تم دمجها في10أصناف، بالرغم من حدوث تداخل طيفي مع بعض أنماط مناطق الدراسة ، ومع ذلك يمكن أن يعزى انخفاض الدقة إلى العدد الكبير في طبقات التصنيف هذه.
7. أثرت الممارسات الإسرائيلية على توزيع أنماط الاستخدام الزراعي وأنواع المحاصيل التي تزرع في المناطق السهلية ، حيث أدى خوف الكثير من المزارعين مـن الوصـ ول إلـى أراضيهم جراء ألاعتداءات الإسرائيلية إلى تحول الكثير منهم إلى زراعة المحاصيل الثابتة نسبيا كاللوز والزيتون عوضا عن المحاصيل المتغيرة.
8. أظهرت النتائج أن عمليات تحسين الصورة قبل إجراء عملية التصنيف تزيد من دقة البيانات المخرجة كما ، وتقلل من التداخل بين بعض أصناف الاستخدام.
9. أظهرت الدراسة دور الصور الجوية والخرائط الفضائية في تثبيت أنماط الاستخدام ، وإنتاج خرائط دقيقة لها.
10. أظهرت الدراسة كفاءة القمر الصناعي سبوت في الحصول على دقـة مكانيـة وقـوة إيضاحية لأنماط الاستخدام داخل الصورة.
11. تبين الدراسة أهمية التحليل التمهيدي والبصري للصورة الفضائية قبل البدء بتنفيذ العمل الميداني، وإمكانية تثبيت بعض أصناف الاستخدام على الصورة الفضائية دون الحاجة إلى مسح هذه الأصناف ميدانيا.
2-6 التوصيات :
1. ضرورة استخدام تقنية الاستشعار عن بعد في توفير قاعدة بيانات وتحديثها بصورة مستمرة لاستخدامات الأرض لأنه يوفر معلومات دقيقة شاملة عن المناطق المراد دراستها ، ويوفر التحليل وحساب المساحات ، وإنتاج خرائط دقيقة لها عوضا عن الأساليب التقليدية القديمة.
2. ضرورة استعمال الاستشعار عن بعد في دراسة تغيرات استخدامات الأرض لتميزه بتحديث دائم للبيانات ، ومراقبة التغيرات التي تحدث داخل البيئة، الأمر الذي يسـاعد فـي اتخـاذ القرار المناسب لحل المشاكل الطارئة ، كما تعد هذه الوسيلة من وسائل الدراسات الأقـل تكلفة ووقتا خاصة في المساحات الكبيرة
3. من أجل تحسين دقة بعض الأصناف التي تتداخل استخداماتها يوصي البحث بما يلي:
أ. تطبيق تقنيات التحسين كالترشيح (Filter) بعد عملية تقدير الدقة لان ذلـك يقلـل مـن التداخل الطيفي بين الأنماط المصنفة.
ب. زيادة حجم مجموعات التدريب لتسهيل عملية التحليل والتفسير.
ج. دمج بعض الأصناف المتشابه في انعكاسها لتقليل عدد الطبقات المصنفة ، وزيادة دقـة ا الصورة لكلية التي تم تصنيفها.
4. استخدام صورة القمر الصناعي سبوت عند دراسة المساحات السهلية الصغيرة زراعيا كما هو الحال في دراستنا ، لذلك يفضل استخدام بيانات سبوت لدراسة الأراضي لأن الميـز المكـاني العالي في الحقول الصغيرة يقلل من عناصر التشويش التي تظهر عند تصنيف الصورة
6: المصادر والمراجع :
1-: المصادر والمراجع العربية : -
أ المصادر:
أطلس تكنولوجيا الخرائط ، تحليل وإعداد الخرائط ، نابلس ، فلسطين ، بيانات غير منشـورة، .2003
بلدية طوباس ، أحواض قطع الأراضي في سهل طوباس ، بيانات غير منشورة .2000
دائرة الأحصاء المركزي ، التعداد العام للسكان والمساكن والمنشات ، النتائج النهائية، تقريـر موجز ، مدينة نابلس ، 1997
الهادي ، محمد عبد ، دراسات استخدام الأرض منهجها وأهميتها في تخطيط وتنمية فلسطين ، مجلة صامد الاقتصادي ، جامعة النجاح الوطنية.نابلس ، فلسطين،1997.
أبو صفط ، محمد ، التخطيط الزراعي في إقليم نابلس كأساس لتخطيط الإقليمي. مجلة جامعة النجاح للدراسات ، نابلس فلسطين ، 1995.
معهد الأبحاث التطبيقية، أريج، القدس، 2003 الخطيب، أديب، المنطقة المركزية لمدينة نابلس دراسة إقليمية. مجلة النجاح للأبحاث، المجلد الثاني، العدد الثامن، جامعة النجاح الوطنية ، 1994.
عارف ، عبد الله ، مدينة نابلس - دراسة إقليمية- . جامعة دمشق ، 1962. وزارة الزراعة، مدينة نابلس، لقاء مع مجدي عودة، بيانات غير منشورة ، 2007 /4/8.
ب المراجع العربية:
الموسـوعة البيئيـة الفلسـطينية ، 1997 .، د جـاد إسـحاق، المجلـد الأول. نقـلاً عـن: http://www.palestionsons.com/sup.phe.7/4/2006 129
حسونة ، محمد جمال الدين ، أساسيات فسيولوجيا النبات . دار المطبوعات الجديدة ، القاهرة، .1979
الدباغ، مصطفى مراد، بلادنا فلسطين، الجزء السادس، دار الطباعة، بيروت ، 1988.
الدغستاني .د , نبيل صبحي , الاستشعار عن بعد(الأساسيات والتطبيقات).الطبعـة الأولـى ,دار المناهج للنشر والتوزيع، 2003.
الزهراني، رمزي أحمد رمزي، نظم المعلومات الجغرافية مكوناتها وبعض استعمالاتها . معهد البحوث العلمية وأحياء التراث ، مكة المكرمة ، 1992.
الزوكة . د, محمد خميس, الجغرافيا الزراعية. دار المعرفة الجامعية للطبع والتوزيع، 2000.
محمود محمد، صباح ، صباح محمود، أنور، نظم المعلومات الجغرافية. مؤسسـة الـرواق ، عمان، 2001.
عبد الهادي، عبد رب النبي محمد ، الاستشعار عن بعد (علم وتطبيق). الطبعة الأولـى ، دار الجامعيين للطباعة، 2000.
فرحان .د , يحيى عيسى, الاستشعار عن بعد وتطبيقاته ( الصور الجوية). دار مجدلاوي للنشـر والتوزيع ، عمان , 1987.
مجموعة الهيدرولوجيين الفلسطينيين ، 1997 ، خريطة الضفة الغربية الجيولوجية ، القدس .
موسوعة المدن الفلسطينية ، الطبعة الأولى، المجلد الرابع، دمشق، 1984 هنت ، رودرك ترجمة د.مؤيد احمد يونس ، منحنيات نمو النبات.جامعة بغداد، 1990.
ج البحوث والرسائل الجامعية :
جرار، مازن توفيق، النقل البري في محافظة نابلس-دراسة جغرافية، رسالة ماجستير بيانات غير منشورة، جامعة النجاح الوطنية، 2000 .
حسن، صبا، رصد التلوث المائي ودراسة الغطاء النباتي والشبكة المائية في حوض الأعـوج باستخدام تقانات الاستشعار عن بعد. رسالة ماجستير غير منشورة، جامعـة دمشـق، .2000
الحلبي، رائد صالح، "استخدام تقنية نظم المعلومات الجغرافية: (GIS) في دراسة استعمالات الأراضي في مدينة نابلس"، رسالة ماجستير غير منشورة، جامعة النجـاح الوطنيـة، . 2003
صعيدي، محمد فتح الله، تطور أنماط استعمالات الاراضي في مدينة طولكرم في فلسطين خلال القرن العشرين، رسالة ماجستير غير منشورة، جامعة النجاح الوطنية، نابلس، 2000.
عناب ، وائل ، الجغرافيا الاقتصادية للضفة الغربية لنهر الأردن . رسـالة ماجسـتير غيـر منشورة ، جامعة دمشق ، سوريا ،1979 .
عبد المنعم حلاق، جابر محمود، التقديرات الرقمية للسكان باستخدام أساليب الاستشعار عـن بعد(دراسة تطبيقية على مدينة أريحا والقرى المجاورة). رسالة ماجستير غير منشورة، الجامعة الأردنية، 1997.
عنايا، نضال، توزيع وتخطيط الخدمات العامة في مدينة قلقيلية بالاستعانة بنظم المعلومـات الجغرافية. رسالة ماجستير غير منشورة، جامعة النجاح الوطنية، نابلس، 2004.
القيسي، بشير جواد كاظم، دراسة التشوهات النظامية في معطيات أقمار الاستشعار عن بعـد الصناعية ذات الدقة الهندسية العالية.رسالة ماجستير غير منشورة، الجامعة الأردنية، .2000
المومني، محمد عوض حسين، استخدام تقنيات الاستشعار عن بعد ونظام المعلومات الجغرافية في دراسة ظاهرة الزحف السكاني على الغابات (تطبيق على مناطق عجلـو )ن . رسالة ماجستير غير منشورة، جامعة آل البيت(معهد الفلك وعلوم الفضاء ، ) 2001
2. المراجع الأجنبية :
A. P.A Vink, Land scap ecology and Land use. London and New York. 1983.
A.Baxes ,Gregory, Digital Image Processing (Principles & Applications). Colorado، NewYork, 1994.
Envi User, s Guide,( version 4.0) , 2007 Ghodieh ,Ahmed Ra, fat، " An Evaluation of Satellite Remote Sensing for Crop Area(estimation in the West Bank, Palestine", Durham University, England, 2000 .
Ghodieh,Ahmed Ra, fat., "Land use Mapping of Selected Areas of County Durham, north – east England by Satellite Remote Sensing and field Survey Methods", Durham University, England,1994 .
L. Verbyla, David , 1995، Satellite Remote Sensing of atural Resources. Library of congress , NewYork. Lewis, Rhys, Practical Digital Image Processing. London. England, 1990.
M.lillesand,Thomas & Kiefer ، Remote Sensing & Image Interpretation. NewYork ، 1994.
Mannion, A.M. , Dynamic world: land – cover and land use change, London, 2002.
S. Wilkie , David & T.Finn , John , Remote Sensing I magery for atural Resources Monitoring. NewYork. Columbia University Press, 1996.
Wiley , John & Sons , Inc., Remote Sensing In Geology. NewYork. 1980. Zev,Naveh, Landscape Ecology Theory and application. NewYork, 1983.
الانترنت :
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق