توظيف التقنيات الجيومكانية لاستخدام مؤشر الاختلاف الخضري الطبيعي NVDI لتتبع التغير في الغطاء النباتي في منطقة كعام

توظيف التقنيات الجيومكانية

لاستخدام مؤشر الاختلاف الخضري الطبيعي NVDI

لتتبع التغير في الغطاء النباتي في منطقة كعام

للأستاذة مباركة سعد الغرياني

جامعة طرابلس - كلية الزراعة

المؤتمر الدولي للتقنيات الجيومكانية 2

طرابلس - ليبيا - 8 - 6 ديسمبر

الملخص

   تعد منطقة كعام الواقعة شمال غرب ليبيا من ضمن المناطق الزراعية و الرعوية، وقد أثبت العديد من الدراسات والأبحاث في العالم إمكانية إستخدام التقنيات الجيومكانية في تقييم حالات التدهور والتغير في الغطاء النباتي بالاعتماد على ما يعرف بـ 

Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)

، حيث شملت الدراسة على استخدام طريقة التفسير البصري في تحليل مرئيات القمر الصناعي Landsat التي تم إلتقاطها خلال سنوات مختلفة لمنطقة الدراسة، و باستخدام وسائل الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية تم دراسة العلاقة بين المؤشرات النباتية مثل نسبة الغطاء النباتي

 Ratio Vegetation Index (RVI)

ومؤشر اختلاف الغطاء النباتي

Difference Vegetation Index (DVI)

ومؤشر الاختلاف الخضري الطبيعي

 (NDVI)

ومؤشر الغطاء النباتي المعدل للتربة

 Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI)

  وذلك من خلال حساب قيم الانعكاسية الطيفية عند أطوال موجية مختلفة، حيث عن طريق التحليل البصري وجد ارتباط قوي بين قيم (NDVI) وكثافة الغطاء النباتي .

الكلمات المفتاحية: التقنيات الجيومكانية، دليل الاختلاف الخضري، الغطاء النباتي ، كعام 

1 المقدمة

   تعد تقنيات نظم المعلومات الجغرافية والاستشعار عن بعد من التقنيات المتطورة التي تستخدم في مراقبة ورصد التغيرات في الغطاء النباتي (الزبيدي،2010) لما لها من مميزات وقدرات في إمكانية المراقبة والرصد لهذه الظواهر بمساحات واسعة جداً -وأوقات وأزمنة مختلفة 

(Shallal,1992;Al Hag,1984,AL-Baz 1984)،

  ويقصد بالغطاء النباتي مقدار ما يغطيه النبات أيّن كان نوعه من سطح التربة.

  وتعدُّ التغطية النباتية محصلة تداخل وتفاعل جملة من العوامل الطبيعية الدينامكية والعوامل البشرية المختلفة، وقد أثبت دراسات عديدة أنَّ التغير في الغطاء النباتي له علاقة بالظروف المناخية المتذبذة وغير المنتظمة وبالنمو السكاني السريع، ويعدُّ الغطاء النباتي من أهم الثروات والموارد الطبيعية خاصة في النظم البيئية للأراضي الجافة والشبه جافة التي لا تمتلك القدرة على استعادة توازنها الطبيعي دون تدخل الإنسان (الزبيدي،2010)، تعتبر دراسة التغير في الغطاء النباتي من الدراسات الحيوية الهامة في ظل توسع المناطق الحضرية والزحف العمراني على حساب الأراضي الزراعية لذا فإنَّ استخدام وسائل التقنيات الجيومكانية كتقنية الاستشعار عن بعد تدعم الفكر التطبيقي وتزودنا ببيانات حديثة يمكن من خلالها دراسة الغطاء النباتي (شولي،2008)، حيث إنَّ مراقبة واكتشاف التغير الذي يلحق بغطاءات واستعمالات الأراضي لها أهمية كبيرة في التخطيط، وبيانات الأقمار الصناعية تقدم وسيلة مثالية في متابعة ذلك التغير بصورة منتظمة (الغامدي،2001)، ومن المسلم به أن هناك علاقة بين النباتات وبين النطاقات الطيفية من حيث استجابة النبات للأطوال الموجية المختلفة إما بعكسها أو إمتصاصها فقد أثبتت العديد من الأبحاث أن عملية التمثيل الكلوروفيلي للنبات تكون أعظم قيمة في نطاق الأشعة الحمراء المرئية، فكلما كانت عملية التمثيل الكلوروفيلي أكبر كان الإمتصاص أكبر وبالتالي تكون كمية الأشعة المنعكسة ضمن هذا النطاق أقل أي أنَّ كتلة النبات أكثف، أمَّا الأشعة تحت الحمراء القريبة فيتناسب الانعكاس طردياً مع كثافة النبات وقد تم التعبير عن الخاصية السابقة بعدد من المؤشرات المختلفة التي تبين حالة الغطاء النباتي التي تعتمد على النطاقين الأحمر وتحت الأحمر القريب للصور الفضائية الملتقطة بواسطة الأقمار الصناعية (المركز اليمني للاستشعار عن بعد

Epiphanio,et al.,1996; Penuelas, Araus,1997; Jensen, 2001;)

كما أوضح كل ،  

(2008، Shrestha, Zink, 2001)

أهمية الإستفادة من حساب قيم مؤشر الاختلاف الخضري الطبيعي NDVI وغيره من الدلائل النباتية في دراسة حالة التدهور للغطاء النباتي ضمن أطوال موجية مختلفة يتم التعبير عنها بعلاقات مختلفة.

  وفي هذه الدراسة تم الاعتماد على برنامج ArcMap لتصحيح المرئيات الفضائية وتحليلها.

  هدفت هذه الدراسة إلى توظيف تقنيات الاستشعار عن بعد وبرامج نظم المعلومات الجغرافية في حساب قيم (NDVI) وبعض المؤشرات النباتية الأخرى لتتبع التغير في الغطاء النباتي في محلة كعام لفترة مابين (2002-2016).

النتائج والمناقشة:

  تشير النتائج إلى وجود تغاير في قيم المؤشرات للغطاء النباتي مابين فترة

2002-

2016 م. وقد أثبت مؤشر NDVI بوضوح تدهور حالة الغطاء النباتي في منطقة الدراسة.

  حيث أنَّ من المعروف أن قيم الـ NDVI تترواح بين (1+ و -1) وأنَّ قيم المؤشر تزداد بزيادة كثافة الغطاء ، فكلما كان الغطاء النباتي كثيفاً وأشد إخضراراً النباتي كلما كانت قيم مؤشر الاختلاف الخضري الطبيعي 

عالية وتقترب من (1) واحد، 

وعلى العكس من ذلك تماماً  

فكلما انخفضت كثافة الغطاء النباتي كلما انخفضت  معه قيمة المؤشر والتي تقترب عادة من (-1).

  كما أوضحه (Fadhel,2009;Karnieli, 1997 ) ، ولقد وجد تباين في نسبة وكثافة الغطاء النباتي في منطقة الدراسة حيث تراوحت قيمة المؤشر للمرئية الفضائية الملتقطة عام 2002 بين(

0.96 - 

0.22). 

  وتراوحت قيمة المؤشر للمرئيات الملتقطة في 2006، 2010، 2016 بين (0.83 ، 0.20 - ) ، (0.75 ، 0.28-) ، (0.57،0.15-) ، على التوالي. إذ تشير القيمة الأعلى إلى شدة وكثافة الغطاء النباتي والتي تظهر باللون الأصفر (شكل-2) ، في حين القيمة الدنيا تشير إلى ندرة الغطاء النباتي والتي تظهر باللون الأزرق، وكلما قل التدرج نحو الأخضر كلما قلت معها كثافة وشدة الأخضرار للغطاء النبات.

  كما من المعرف أن قيم الـ RVI تتراوح بين (0- < 30) حيث أنَّ قيم المؤشر تقترب من (0) عند الترب الجرداء وتزداد قيمته للغطاء النباتي الكثيف (Jordan, 1969) ، وقد وجد تباين في قيم المؤشر في منطقة الدراسة إذ تشير القيمة الأعلى إلى نسبة الغطاء النباتي الكثيف والتي تظهر باللون الأخضر(شكل-3)، في حين القيمة الدنيا تشير إلى نسبة التربة الجرداء والتي تظهر باللون البنفسجي، وكلما قل التدرج نحو الأصفر كلما قلت معه نسبة التغطية النباتية (شكل-3) وتراوحت قيمة المؤشر للمرئية الفضائية الملتقطة عام 2002 بين (41.53 - 0) كما تراوحت قيمة المؤشر للمرئيات الملتقطة في عام 

2006، 2010، 2016 

 بين (10.96- 0.66)،(7.31- 0.55)، (6.09 - 0.37) على التوالي.

 

  كما وجد تباين في قيم مؤشر SAVI الذي تتراوح قيمته من (1+ و 1-)، حيث أن قيم المؤشر تقترب من (1) عند انعكاسية أعلى للغطاء للنباتي و كلما إقتربت قيم المؤشر من (1-) دل ذلك على انخفاض انعكاسية الغطاء النباتي كما أورده (Huete, 1988)، ومن (شكل – 4) تشير القيمة الأعلى التي تظهر باللون الأخضر إلى انعكاسية أكبر للغطاء النباتي، بينما القيمة الدنيا التي تظهر باللون البني تشير إلى أقل انعكاسية له. وتراوحت قيمة المؤشر للمرئية الملتقطة في 2002 بين (0.10 – 0.76 -) كما كما تراوحت قيمة المؤشر للمرئيات الملتقطة في عام 

2006، 2010، 2016 

 بين (0.66 ،0.08-)، (0.62، 0.09-)، (0.54 ، 0.24-) على التوالي.

  كما أنَّ مؤشر اختلاف الغطاء النباتي DVI وجد به تباين، والذي تتراوح قيمته من (1 – 0) حيث تشير القيمة الأعلى التي تظهر باللون الأخضر (شكل – 5) إلى أكبر انعكاسية لدرجة اختلاف الغطاء النباتي، بينما يشير اللون البنفسجي إلى أدنى قيمة للانعكاس، حيث تراوحت قيمته عند مرئية فضائية التقطت في عام 2002 بين (0.57 ،0.03-) ولمرئيات فضائية التقطت عام 2006، 2010، 2016 بين (0.49 ، 0.03-)، (0.45، 0.04 -)، (0.36، 0.12 -) على التوالي.

  ومن خلال ما سبق تبيَّن أنَّه يوجد علاقة طردية بين القيم المحسوبة للمؤشرات النباتية المختلفة مثل RVI، DVI ،SAVI مع كثافة وحالة الغطاء النباتي في موقع الدراسة، حيث وجد بأنَّه كلما زادت كثافة الغطاء النباتي كلما زادت هذه القيم ، ومن أشكال (6، 7، 8) تم توضيح درجة الارتباط بين مؤشر الاختلاف الخضري الطبيعي NDVI مع باقي المؤشرات النباتية الأخرى. حيث بلغ معامل الارتباط مابين مؤشر NDVI و RVI (0.8 عندما كان معامل التحديد يساوي (0.64) بينما كان الارتباط بين مؤشر NDVI و SAVI يساوي (0.98) عند معامل تحديد (0.97)، كما أنَّ معامل الارتباط بين مؤشر NDVI و DVI وصل إلى (0.98) عند معامل تحديد (0.98).

شكل (7)

علاقة بين مؤشر الاختلاف الخضري NDVI

و مؤشر نسبة الغطاء النباتي RVI

شكل (8)

علاقة بين مؤشر الاختلاف الخضري NDVI

و مؤشر الغطاء النباتي المعدل للتربة SAVI

شكل (9)

علاقة بين مؤشر الاختلاف الخضري NDVI

و مؤشر الاختلاف النباتي DVI

الخلاصة:

  استخدام وسائل الاستشعارعن بعد والتقنيات الجيومكانية وفرت الكثير من الوقت والجهد والتكلفة في تتبع حالة التدهور للغطاء النباتي. كما أعطت طريقة التفسير البصري والآلي لقيم NDVI المحسوبة والمؤشرات النباتية الأخرى نتائج جيدة في تتبع التغير في الغطاء النباتي حسب الدرجات اللونية الظاهرة. 

  حيث أشارت النتائج الى وجود علاقة عكسية بين كثافة الغطاء النباتي وحالة التدهور والانعكاسية في المجال الطيفي الأحمر وطردياً عند الطول الموجي تحت الحمراء القريبة.

  كما أنَّ مؤشر الاختلاف الخضري الطبيعي NDVI له علاقة قوية مع كثافة الغطاء النباتي وحالة التدهور الحاصلة فيه.

المراجع العربية:

1. الغامدي، سعد أبو راس،2001، اكتشاف التغير باستخدام البيانات الرقمية للأقمار الصناعية دراسة تطبيقية على مدينة مكة المكرمة، مجلة جامعة أم القرى للعلوم التربوية والاجتماعية والإنسانية، المجلد 13 ، العدد 1.

2. حليمة بنت إبراهيم بن علي الزبيدي (2010). توظيف المؤشرات الطيفنة لكشف وتحليل التغير فني التغطية النباتية. 

3. شولي، منار محمد أحمد، 2008. دراسة غطاءات الأراضي في منطقة نابلس باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد، رسالة ماجستير، جامعة النجاح الوطنية، نابلس، فلسطين.

4. مراقبة تدهور الغطاء النباتي باستخدام القرينة النباتية NDVI في محافظتي صنعاء والأمانة بين 1990 و 2000م، المركز اليمني للاستشعار عن بعد.

المراجع الأجنبية : 

1. AL- Baz, F., 1984. Desert and Arid Lands the Hauge, Netherlands, Martins Nuhoff Publishers: 261p. 

2. AL-Hag, M.M., 1984. Study of Desertification Based on Landsat Imagery (North- Kordofan, Sudan), Ph. D. Thesis, State University of Ghent, Belgium: 194 p. 

3. Chander, G., B. L. Markham, and D. L. Helder, 2009: Summary of current radiometriccalibration coefficients for Landsat MSS, TM, ETM+, and EO-1 ALI sensors. Remote Sensing of Environment, 113, 893-903. 

4. Epiphanio, J.C., Gleriani, J.M. and Rudoroff, B.F., 1996. Vegetation Indices for Remote Sensing of Beans (Phaseaolus Valgansi). Pesquisa Agropecu Aria Barasileira, Vol. 31, No. 6, pp.445-454. 

5. Huete, A.R. A soil-adjusted vegetation index (SAVI). Remote Sens. Environ. 1988, 25, 295–309. 

6. Jensen, P.L. and Huete, A.R., 2001. Assessment of Spectral Vegetation Indices for Riparian Vegetation in the Colorado River Delta. Mexico, J. of Arid Environment, Vol. 49, No. 1, pp.91–110. 

7. Jordan, C.F. – Derivation of leaf area index from quality of light on the forest floor. Ecology, vol. 50, (p.663-666), 1969; 

8. Baigab, M.H., Zhanga, L., Shuaiab, T., and Tonga, Q. “Derivation of a tasselled cap transformation based on Landsat 8 atsatellite reflectance” (2014) Remote Sensing Letters 

9. Penuelas, J. and Araus, A., 1997. Visible and Near Infrared Reflectance Assessment of Salinity Effected on Barley. Crop Science, (USA). Vol. 371, No. 1, pp.198–202. 

10. Shallal, J.K., 1992. Application of Remote Sensing in Study of Desertification and Soil Degradation. Ph. D. Thesis. University of Brno, Czechoslovakia, 118 p. 

11. Shrestha, D.P. and Zink, J.A., 2001. Land Use Classification in Mountainous Area: ntegration of Image Processing, Digital Elevation Date and Field Knowledge an Application in Nepal. ITC. Enscheds. Netherlands, pp.1– 14. 

12. United States Geological Survey - https://www.usgs.gov/ 

حمله 

من هنا 

للقراءة والتحميل 

اضغط هنا