سنتینل 1

یکی از مخاطراتی که در طی سال های اخیر در بسیاری از مناطق رخ داده است مخاطرات ناشی از فرونشست است. شناسایی مناطق در معرض فرونشست و برآورد نرخ آن نقش مهمی در مدیریت و کنترل این پدیده دارد. تکنیک تداخل سنجی راداری با دقت بالا از مناسب ترین روش های شناسایی و اندازه گیری میزان فرونشست می باشد. این تکنیک فاز گرفته شده از دو داده رادار در دو زمان مختلف را مقایسه و با ایجاد اینترفروگرام، قادر به اندازه گیری تغییرات سطح زمین است. در این پژوهش، به منظور اندازه گیری فرونشست در دشت شهریار از تصاویر راداری سنتیل1 سال های 2015 و 2020 استفاده شده است. به منظور پردازش اطلاعات از نرم افزار SARSCAPE استفاده شده است. به منظور پایش سطح آب زیرزمینی از داده های چاه های پیزومتری منطقه مورد مطالعه با مدل های کریجینگ استفاده گردید. نقشه های کاربری اراضی با استفاده از تصویر لندست 8 با تکنیک از طبقه بندی شی گرا تهیه گردید. هم نهادسازی نقشه های فرونشست با لایه های کاربری اراضی نیز موید رخداد بیشینه عرصه نشست که بالاترین میزان فرونشست به کاربری باغات با مقدار 54/11 سانتی متر، مرتع با مقدار 34/11 سانتی متر و کاربری های منطقه مسکونی با مقدار به 75/10 سانتی متر در رده های بعدی قرار دارند. فرونشست کاربری مناطق مسکونی می تواند شرایط زیستی ناامنی را برای ساکنین فراهم بیاورد. همچنین سطح آب های زیرزمینی نشان داد که در سال 2015 سطح آب 85/75 متر بوده است و در سال 2020 به 52/68 متر کاهش یافته است. که نشان می دهد در طی شش سال 7 متر افت آب زیرزمینی را شاهد بودیم.

سیل یکی از مخاطرات محیطی شایع و گسترده در سطح جهان به شمار می رود. بسته به شدت بارندگی ها و سایر عوامل مؤثر در وقوع سیلاب، ممکن است موجب وارد آمدن خسارت های شدید جانی و مالی برای افراد درگیر با آن شود. در این پژوهش به بررسی تصاویری راداری سنتینل 1 و کاربرد آنها در تهیه نقشه گسترش سیلاب در امتداد رودخانه کشکان، شهرستان پلدختر، پرداخته شده است. هدف پژوهش حاضر تولید نقشه ای است که از تصاویر راداری (SAR)، استخراج شده و محدوده گسترش سیلاب فروردین 1398 در شهرستان پلدختر را نشان می دهد. روش اصلی به کار گرفته شده در تحقیق حاضر، روش آستانه گذاری اتسو است و داده های اصلی پژوهش تصاویر ماهواره سنتینل یک قبل و بعد از وقوع سیلاب و همچنین تصاویر ماهواره سنتینل 2 است. ابتدا پیش پردازش ها و تصحیحات لازم روی تصاویر مختلف صورت گرفت. پهنه رودخانه کشکان با استفاده از شاخص آبی NDWI استخراج گردید. این تصویر به عنوان تصویر مرجع استفاده شد، سپس تصاویر قبل و بعد از سیلاب با استفاده از روش آستانه گذاری اُتسو تحلیل گردید و در نهایت محدوده سیلاب از طریق طبقه بندی تصاویر استخراج شد؛ به این منظور از نرم افزارهای SNAP و ArcGIS استفاده شد. نتایج نشان می دهد در محدوده مورد مطالعه، 99/7 کیلومترمربع از اطراف رودخانه در اثر سیل فروردین 1398 به زیر آب رفته است؛ همچنین گسترش سیلاب در مسیرهای مئاندری رودخانه، نشان دهنده تغییرات ژئومورفولوژیک شدید این بخش هاست. پیشنهاد می شود با توجه شرایط رودخانه، از تجاوز به حریم رودخانه جلوگیری و عملیات بهسازی بستر آن به خصوص در محل مئاندرها اقدام شود.

در سال های اخیر، نظارت دریایی و هوایی برای مهار آلودگی های دریایی رایج شده است اما این روش ها، به دلیل محدودیت های شرایط آب وهوا، زمان و مکان، به تنهایی نمی توانند پایش سریع و منظمی فراهم آورند. در این زمینه، سنجش از دور ماهواره ای می تواند نقش مهمی در تشخیص اولیه و پایش مداوم نشت نفت در دریا ایفا کند. سنجنده رادار آنتن مصنوعی سیستم سنجش از دور فعالی است که می تواند، برای آشکارسازی نشت نفت همراه با سنجنده های اپتیکال مانند مادیس، با توانایی تصویربرداری هم زمان، استفاده شود. هدف از این پژوهش آشکارسازی نشت نفت پیرامون سکوهای نفتی بخش شمالی خلیج فارس، در تاریخ های پانزدهم و هفدهم ژوئن 2015، با استفاده از تصاویر فروسرخ گرمایی مادیس و تصاویر راداری سنتینل 1 است. برای محاسبه دمای سطح دریا، الگوریتم پنجره مجزا روی تصویر باند 20 سنجنده مادیس اجرا شد. نتایج نشان داد که منطقه دارای نشت نفت دمایی کمتر از مناطق پیرامونی دارد. برای آشکارسازی دقیق تر لکه های نفتی و درستی سنجی نتایج پردازش های اعمال شده بر تصویر مادیس، از تصویر پلاریزاسیون VV سنتینل 1 و پردازش های حذف نوفه مانند فیلترگذاری و مولتی لوکینگ استفاده شد. در پایان، از راه مقایسه دمای بویه موج نگار سازمان بنادر و دریانوردی بوشهر و دمای حاصل از تصویر مادیس و موقعیت جغرافیایی گستره لکه های نفتی بارزشده، درستی نتایج این پژوهش و پردازش های صورت گرفته تأیید شد. استفاده از باند 20 سنجنده مادیس با هدف استخراج دمای سطح دریا و باندهای فروسرخ گرمایی آن، به منظور آشکارسازی لکه های نفتی در سطح دریا، اولین بار در این پژوهش ارزیابی شده است.  

نقشه های کاربری زمین، توزیع فضایی منابع طبیعی، مناظر فرهنگی و سکونتگاه های انسانی را توصیف می کنند که به منزله ابزار برنامه ریزی مهمی برای تصمیم گیرندگان عمل می کند؛ بنابراین دقت نقشه های حاصل از طبقه بندی تصاویر ماهواره ای در عدم قطعیت به منظور مدیریت شهری بسیار تأثیرگذار است. با توجه به کیفیت یکنواخت تصاویر در مناطق بزرگ در مراحل زمانی منظم، تصاویر سنجش از دور ورودی ضروری در تولید نقشه های کاربری زمین شمرده می شوند. هدف اصلی از این تحقیق پیشنهاد کردن روشی به منظور ایجاد نقشه پوشش اراضی دقیق در مناطق شهری، با استفاده از تلفیق داده های سنتینل 1 و سنتینل 2 است. به این منظور، ویژگی های ضریب بازپراکنش راداری VV و دو پارامتر حاصل از روش تجزیه H-α (آنتروپی، آلفا) از تصاویر راداری سنتینل 1 و ویژگی های باند آبی، سبز، قرمز، شاخص های NDVI، NDWI، MNDWI و SWI از تصاویر اپتیک سنتینل 2 استخراج و به منزله مؤلفه های تأثیرگذار در طبقه بندی منطقه شهری استفاده شد. در این مطالعه، با هدف جداسازی مناطق کشاورزی از سایر پوشش ها، از شاخص رطوبت SWI استفاده شد. همچنین داده های ارتفاعی برای تفکیک بهینه کلاس های پیچیده با توپوگرافی متفاوت به کار رفت. استخراج شاخص های تأثیرگذار از این دو مجموعه داده، در رویکردی شیءگرا مبتنی بر الگوریتم های ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی، برای طبقه بندی کاربری زمین ارزیابی شد. نتایج نشان داد که به کارگرفتن ویژگی های استخراج شده از تصاویر راداری و اپتیک به طور هم زمان، در روش طبقه بندی شیء گرا، می تواند ویژگی های شیء را به طور کامل در ناحیه مورد مطالعه استخراج کند. در مورد هر دو الگوریتم طبقه بندی، زمانی که از داده های اپتیک و راداری به طور هم زمان استفاده شد، دقت کلی طبقه بندی افزایش داشت. در مورد روش جنگل تصادفی که بیشترین دقت ها را دربر داشت، دقت کلی برای رویکرد ترکیب داده های راداری و اپتیک به میزان 13 و 5%، به ترتیب به نسبت رویکرد تنها ویژگی راداری و تنها رویکرد ویژگی اپتیک، افزایش پیدا کرده است. همچنین اختلاف معنی داری در دقت طبقه بندی، در تمامی سطوح، بین الگوریتم طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی دیده می شود. نتایج نشان داد که دقت کلی درمورد روش طبقه بندی جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان به ترتیب برابر 3/83 و 8/79% و ضریب کاپا به ترتیب 72/0 و 68/0% بوده است.

مخاطره فرونشست در طی سال های اخیر، شهرهای زیادی ازجمله شهرهای مناطق خشک و نیمه خشک ایران را با چالش جدی مواجه کرده است. شهر همدان ازجمله شهرهایی است که در معرض این مخاطره قرار دارد و به همین دلیل در این پژوهش به ارزیابی میزان فرونشست در محدوده این شهر پرداخته شده است. داده های مورد استفاده در این تحقیق شامل تصاویر راداری سنتینل 1، تصاویر ماهواره لندست، مدل رقومی ارتفاعی 30 متر SRTM و اطلاعات مربوط به منابع آب زیرزمینی بوده است. ابزارهای مهم نیز تحقیق شامل ArcGIS ، GMT و ENVI بوده است. این تحقیق به طورکلی در سه مرحله انجام شده است که در مرحله اول، نقشه های کاربری اراضی منطقه مربوط به سال های 1991 و 2020، تهیه و تحلیل شده است. در مرحله دوم وضعیت افت منابع آب زیرزمینی در محدوده مطالعاتی بررسی شده است و در مرحله سوم نیز با استفاده از تصاویر راداری و روش سری زمانی SBAS ، میزان فرونشست منطقه در طی دوره زمانی سه ساله (2017 تا 2020) محاسبه شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، محدوده شهری و حاشیه شهری همدان سالانه با حدود 1 متر افت منابع آب و 7/. کیلومترمربع توسعه فیزیکی مواجه شده است. همچنین میزان فرونشست این محدوده در طی دوره زمانی سه ساله، بین 6 تا 98 میلی متر بوده است که مطابق نقشه نهایی تهیه شده، مناطق غربی شهر همدان بین 60 تا 98 میلی متر، مناطق مرکزی بین 30 تا 60 میلی متر و بخش زیادی از مناطق شرقی آن بین 6 تا 30 میلی متر فرونشست داشته است. با توجه به اینکه بیش ترین میزان توسعه فیزیکی شهر همدان در طی سال های اخیر، در مناطق غربی و حاشیه ای این شهر بوده است؛ می توان گفت که توسعه فیزیکی شهر همدان به موازات افت منابع آب زیرزمینی، عامل اصلی این فرونشست بوده است.

نقشه های به روز و دقیق کاربری اراضی نقش مهمی در مدیریت و برنامه ریزی کشورهای درحال توسعه ایفا می کند. هدف از این پژوهش علاوه بر تهیه ی نقشه دقیق پوشش اراضی استان گیلان، مقایسه و ارزیابی نقشه های تولیدشده با استفاده از داده های چندفصلی راداری و اپتیکی و همچنین ترکیب این داده ها با یکدیگر به منظور بهبود دقت نقشه طبقه بندی شده می باشد. در این راستا داده های با توان تفکیک مکانی 10 متر سنتینل 2 و قطبش VH راداری سنتینل 1 در باند C به منظور تهیه نقشه پوشش اراضی در محیط پردازشی گوگل ارث انجین مورد پردازش و تحلیل قرار گرفتند. یافته ها نشان داد که نتایج استفاده از داده ی راداری سنتینل 1 به تنهایی یا استفاده از تصاویر سنتنیل 2 به تنهایی، به ترتیب دارای ضریب کاپای 0.72 و 0.84 درصد و دقت کلی به ترتیب 78.51 و 87.41 درصد است. این در حالی است که استفاده هم زمان از داده ی سنتنیل 1 و سنتنیل 2 با رویکرد ترکیب داده ها در محیط گوگل ارث انجین، نتایجی بسیار مطلوب تری را حاصل و باعث بهبود دقت طبقه بندی می شود. به طوری که نقشه ی تهیه شده با استفاده از ترکیب چندفصلی هم زمان تصاویر سنتنیل 1 و 2 دارای ضریب کاپا و دقت کلی به ترتیب 0.97 و 97.77 درصد برآورد گردید. در این پژوهش پیکسل های کاربری بایر در تصاویر سنتینل 1 به دلیل شباهت میزان بازپراکنش و در تصاویر سنتینل 2 به علت شباهت طیفی، سبب عملکرد نامناسب الگوریتم طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان در تفکیک کلاس بایر و شهر از هم گردید. به طورکلی نتایج این پژوهش بیانگر آن است که ترکیب هم زمان داده های سنتینل 1 و 2 برای بهبود دقت الگوریتم های طبقه بندی جهت نقشه برداری می تواند بسیار مناسب عمل کند و کلاس های اراضی را با توانایی بالا از هم جدا سازد.

فرونشست مخاطره ای است که بسیاری از دشت های ایران را تهدید می کند. دشت قهاوند در استان همدان، از جمله دشت هایی است که به دلیل شرایط نامناسب هیدرواقلیمی و نوع فعالیت های انسانی، در معرض این مخاطره قرار دارد. با توجه به اهمیت موضوع، در این پژوهش به بررسی وضعیت فرونشست دشت قهاوند و عوامل مؤثر در وقوع آن پرداخته شده است. با توجه به موضوع و اهداف موردنظر، در این پژوهش از 31 تصویر راداری ماهواره سنتنیل 1، تصویر ماهواره لندست 8 و مدل رقومی ارتفاعی 30 متر به عنوان داده های تحقیق استفاده شده است. مهم ترین ابزارهای تحقیق، نرم-افزارهای GMT، ENVI و ArcGIS بوده است. این تحقیق در سه مرحله انجام شده است که در مرحله اول، به تهیه نقشه پوشش زمین و بررسی آن پرداخته شده است. در مرحله دوم، با استفاده از روش سری زمانی SBAS، به ارزیابی وضعیت فرونشست منطقه پرداخته شده و در مرحله سوم نیز به تحلیل عوامل مؤثر در وقوع فرونشست منطقه پرداخته شده است. بر اساس نتایج حاصله از این پژوهش، دشت قهاوند در طی دوره زمانی 2 ساله (از تاریخ 05/01/2017 تا 19/01/2019) بین 15 تا 78 میلی متر فرونشست داشته است. همچنین نتایج حاصله از این پژوهش نشان داده است که عامل اصلی فرونشست منطقه، افت شدید منابع آب زیرزمینی بر اثر توسعه اراضی کشاورزی آبی بوده است. درواقع، بیش ترین میزان فرونشست منطقه، منطبق بر اراضی کشاورزی آبی بوده است.

یکی از انواع ناپایداری دامنه ای که هر ساله خسارات مالی و جانی فراوانی را بر زندگی انسان ها وارد می نماید، مخاطره زمین لغزش است که پیامدهای اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی را به دنبال دارد. حوضه بالهارود شهرستان گرمی به علت کوهستانی بودن و وجود شیب های تند یکی از مناطق مستعد وقوع زمین لغزش است. بررسی عوامل موثر در وقوع زمینلغزش و شناخت نواحی مستعد آن گامی مهم در مدیریت منابع طبیعی و رسیدن به توسعه پایدار به شمار می رود. تکنیک تداخل سنجی راداری به عنوان روش کارامد در اندازه گیری جابه جایی سطح زمین می باشد. این فناوری در بررسی مخاطرات طبیعی زمین از جمله حرکات توده ای دامنه ها، فرونشست، زلزله و فعالیت های آتشفشانی بسیار متداول شده است. در این پژوهش، به منظور شناسایی و اندازه گیری زمین لغزش از تصاویر راداری سنتیل 1 سال های 2020 و 2022 استفاده شده است. به منظور پردازش اطلاعات نیز از نرم افزار SARSCAPE استفاده شده است که بالاترین بیشترین جابجایی زمین لغزش در خلاف جهت دید ، 154/0- سانتیمتر برآورد گردید که در راستای خطوط گسلی و در مرکز منطقه مورد مطالعه مشاهده شده است. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که تصاویر راداری از پتانسیل خوبی برای آشکارسازی ناپایداری دامنه ها و محاسبه جابه جایی آن ها برخوردار می باشد.

عمق برف یکی از پارامترهای ورودی مهم در بسیاری از مدل های کشاورزی، هیدرولوژی و اقلیمی است. با این حال عدم قطعیت هایی در برآورد عمق برف با استفاده از ابزار سنجش از دور نوری به دلیل محدودیت های موجود در شیوه تصویربرداری وجود دارد. از این رو هدف این پژوهش استفاده از ابزار سنجش از دور مایکروویو فعال در برآورد عمق برف در مناطق کوهستانی است. بدین منظور از روش تداخل سنجی راداری تصاویر مایکروویو فعال و اندرکنش سیگنال مایکروویو با توده برف استفاده شد. داده های به کار رفته، شامل تصاویر سنتینل 1 از رشته کوه های زاگرس در کشور ایران در تاریخ فوریه 2017، مارس 2019 و 2020 بود. همچنین، به منظور اعتبارسنجی الگوریتم پیشنهادی از اندازه گیری میدانی عمق برف استفاده شد. به منظور برآورد بهتر عمق برف، نتایج در دو کانال VV و VH با استفاده از ضریب وزنی بدست آمده از زاویه تابش محلی ترکیب شدند. مقایسه نتایج روش پیشنهادی با برداشت های میدانی نشان دهنده همبستگی 86/0 بود. همچنین مقادیر RMSE و P-Value به ترتیب 37/14 سانتیمتر و 009/0 بدست آمد. با توجه به پارامترهای آماری بدست آمده از اعتبار سنجی روش پیشنهادی، کارایی آن در برآورد عمق برف مناسب بود.  

بررسی مکانیزم حرکت گسل ها و نرخ جابجایی بلوک ها می تواند در میزان فعال بودن یک گسل نقش مهمی ایفا کند، در این پژوهش از قابلیت تصاویر راداری در تعیین میزان فعالیت گسل ها استفاده می شود. بدین منظور گسل انار، یکی از گسل های فعال در پهنه ایران مرکزی، به عنوان نمونه موردی انتخاب شد. در این راستا تغییر شکل های رخداده در سطح گسل طی 3 سال اخیر مورد پایش قرار گرفت. در این ارتباط از 148 تصویر سنجنده Sentinel 1 مربوط به سال های 2019 تا 2022 استفاده شد. با انجام روش PSI بر روی تصاویر مذکور نقشه جابجایی رخداده در محدوده مورد مطالعه تهیه شد. نرخ جابجایی سطح زمین در راستای دید ماهواره از 15 تا 5 میلیمتر در سال متغیر است. با استفاده از تکنیک آزیموت آفست جابجایی سه بعدی در محدوده گسل اندازه گیری شد. بر این اساس نرخ جابجایی شرقی-غربی، شمالی-جنوبی و عمودی بلوک های گسل به ترتیب برابر با 2 تا 2، 6 تا 6 و 2 تا 4 میلیمتر در سال محاسبه شد. نتایج حاصل از آنالیز سری زمانی در محدوده گسل نشانگر روند افزایشی نرخ جابجایی در همه ابعاد است. علاوه بر آن نقشه آنومالی غلظت گاز رادون تهیه شده از چاه های مجاور گسل طی یک دوره 3 ساله ، نشان می دهد که محدوده-های با غلظت بالا کاملا با راستای گسل مطابقت دارد، ضمن اینکه غلظت گاز رادون طی این دوره 3 ساله به طور متوسط از 85/23 Bq/L به 30/25 Bq/L افزایش یافته است که این می تواند در نتیجه افزایش فعالیت گسل اتفاق افتاده باشد.

هدف: فرونشست زمین مخاطره نامحسوسی است که بسیاری از شهرهای کشور از جمله شهر پیشوا را با چالش جدی مواجه کرده است. اهمیت موضوع فرونشست سبب شده تا در این پژوهش با استفاده از تصاویر راداری و روش سری زمانی SBAS، به ارزیابی میزان فرونشست در محدوده شهری و حاشیه شهری پیشوا در طی سال های ۲۰۲۰ تا ۲-۲۲ پرداخته شود.روش و داده: در این پژوهش به منظور دستیابی به اهداف موردنظر از تصاویر ماهواره لندست، تصاویر راداری سنتینل 1، اطلاعات مربوط به چاه های پیزومتری منطقه و اطلاعات کتابخانه ای به عنوان داده های تحقیق استفاده شده است. روش کار به این صورت بوده است که ابتدا با استفاده از تصاویر ماهواره ای، روند تغییرات کاربری اراضی منطقه ارزیابی شده است و سپس بر مبنای اطلاعات موجود، وضعیت افت منابع آب زیرزمینی منطقه بررسی شده است. در ادامه با استفاده روش سری زمانی SBAS، نرخ فرونشست منطقه محاسبه شده است.یافته ها: نتایج حاصله از این پژوهش نشان داده است که منطقه مورد مطالعه در طی دوره زمانی 2 ساله (۲۰۲۰ تا ۲۰۲۲) بین ۱۰۷ تا ۴۱۱ میلی متر فرونشست داشته است که بر این اساس می توان گفت که ماکزیمم فرونشست سالانه منطقه بیش از ۲۰ سانتی متر است. نتایج ارزیابی تغییرات کاربری اراضی منطقه نشان داده است که در طی دوره زمانی ۳۰ ساله (۱۹۹۱ تا ۲۰۲۱)، کاربری نواحی انسان ساخت از ۲/۲ به ۶/۹ کیلومترمربع افزایش یافته است و همچنین سطح چاه های پیزومتری منطقه با افت سالانه بیش از 1 متر مواجه شده اند.نتیجه گیری: با توجه به این که توسعه کاربری های انسان ساخت با افزایش فشار با سطح زمین همراه است و همچنین توسعه نواحی سکونتگاهی و صنعتی با افزایش استفاده از منابع آب زیرزمینی همراه است، بنابراین تغییرات کاربری های اراضی و افت منابع آب زیرزمینی در طی سال های اخیر، زمینه را برای وقوع فرونشست در منطقه فراهم آورده است.نوآوری، کاربرد نتایج: این تحقیق بر خلاف بسیاری از تحقیقات پیشین، علاوه بر برآورد نرخ فرونشست، به تحلیل عوامل مؤثر در وقوع فرونشست نیز پرداخته است. با توجه به دقت بالای روش مورد استفاده، از نتایج این تحقیق می توان جهت برنامه ریزی های مختلف عمرانی بهره گرفت.