تداخل سنجی

پایش محصولات کشاورزی از جمله گندم، اقدام ارزشمندی است که مورد تاکید و توجه بسیاری از محققین سنجش از دوری قرارگرفته و داده ها و الگوریتم های متعددی در این زمینه معرفی و بکارگیری شده است. پردازش و تحلیل شاخص های بازیابی شده از سیگنال های راداری در طول موج ها و قطبیدگی های مختلف از جمله تکنیک های مورد استفاده در پایش این محصول است که هر چند در ایران کمتر مورد توجه واقع شده، لیکن محققان بسیاری به آن پرداخته و قابلیت های خاصی برای آن معرفی نموده اند. در این تحقیق برای اولین مطالعه، پایش گیاه گندم (آبی و دیم) در تعدادی از مزارع شهرستان شیروان با استفاده از داده های سنجنده راداری ENVISAT ASAR در باند C و دو قطبیدگی VV و HH و زاویه برخورد41 درجه و از طریق بازیابی و تحلیل ضریب بازپخش سیگنال به کمک تکنیک تداخلسنجی مورد توجه گرفته است. نتایج حاکی از آن است که ضریب بازپخش در هر دو قطبیدگی HH و VV توانایی قابل قبولی در پایش مراحل رشد گندم آبی برای نواحی خاصی از ایران از جمله منطقه مورد مطالعه را داراست. یافته های تفضیلی تحقیق روشن ساخت که عدم حساسیت سیگنال با قطبیدگی HH به رطوبت خاک، نتایج بهتری در پایش محصول به نسبت سیگنال با قطبیدگی VV فراهم می آورد. در گندم دیم به سبب وجود فضای خالی نسبتا زیاد بین ردیف های کشت و ظریف تر بودن اجزای این گیاه نسبت به گندم آبی، سیگنال رادار در قطبیدگی VV از تاج گیاه نفوذ کرده و با رشد بیشتر گیاه، سهم بازپخش از خاک کاهش می یابد. همچنین در قطبیدگی HH، بازپخش رادار تا رسیدن گیاه به مرحله خوشه دهی افزایش و پس از آن کاهش می یابد.

فرونشست زمین در طی سال های گذشته به دلایل مختلف از جمله رشد بی رویه جمعیت، برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی، عوامل تکتونیکی به همراه عوامل دیگر سبب بروز مشکلات و معضلات فراوان به زمین های کشاورزی، ساختمان های مسکونی، جاده ها، خطوط انتقال نیرو و ... شده است. این پدیده در چند سال گذشته آسیب های فراوان به دشت های استان فارس به خصوص ساختمان های مسکونی و زمین های کشاورزی وارد نموده است. پایش میزان نرخ فرونشست و نیز پرداختن به علت یا علل تاثیر گذار آن جهت کنترل و مدیریت خطر دارای اهمیت فراوان است. در این پژوهش به منظور بررسی وضعیت فرونشست درآبخوان دشت نورآباد ممسنی از داده های سنتینل 1A در بازه زمانی (2018-2015) و روش تداخل سنجی راداری که با مقایسه فازهای دو تصویر راداری که از یک منطقه در دو زمان مختلف اخذ شده اند، قادر به تعیین تغییرات سطح زمین در آن بازه ی زمانی می باشد در محیط نرم افراز( SNAP) انجام گرفت. جهت تهیه نقشه های افت و سطح آب زیرزمینی در سال های حداقل 1382 و حداکثر1394 از روش درونیابی IDW استفاده شد و سپس میان دو پارامتر افت آب زیرمینی و فرونشست سطح دشت با استفاده از مدل GWR تحلیل فضایی صورت پذیرفت و خروجی حاصل از این تحلیل نشان داد که حداکثر میزان R2 در بخش های مرکزی آبخوان 79 /0 می باشد و در بخش های جنوبی این مقدار کاهش می یابد. همچنین میزان مقادیر برآورد شده با پیش بینی شده نشان می دهد که وضعیت خطا در بخش مرکزی بین 0006 .0تا 0.0007 می باشد. نشان از اعتبار سنجی بالای مدل و میزان دقت بالای بین خروجی های حاصل از دو پارامتر می باشد.

تغییرات ارتفاعی رخداده در سطح زمین که غالباً به صورت فرونشست و گاهی بالا آمدگی ظاهر می شود، به عنوان یک مخاطرات خاموش ولی جدی در محدوده شهرها به حساب می آید. در پژوهش حاضر با استفاده از روش سری زمانی SBAS در بازه زمانی 2014 تا 2021 در محدوده کلان شهر کرج با انتخاب 25 تصویر Sentinel-1 با فاصله زمانی و مکانی مناسب، متوسط سرعت فرونشست و برخاستگی زمین در محدوده مورد مطالعه برآورد شد. نتایج آنالیز سری زمانی تصاویر تداخل سنجی نشان می دهد در کلان شهر کرج مقدار تغییرات سطح زمین بین 145- تا 15+ میلی متر بوده است و مناطق دارای فرونشست در بخش شمال غربی منطقه مورد مطالعه یعنی مهرشهر می باشد که بین 100 تا 145 میلی متر فرونشست را ثبت کرده است. برای تعیین عوامل اصلی این رخداد، منطقه مهرشهر به طور دقیق تری از نظر بهره برداری از معادن، فعالیت تکتونیکی، کاربری زمین از نظر ساخت بنا و سازه های عظیم و در نهایت تغییرات سطح تراز آب های زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان داد تنها تغییرات تراز آب زیرزمینی در منطقه روند متناظری با رخداد فرونشست در منطقه مهرشهر دارد . برای بررسی علل و عوامل روند کاهشی سطح تراز آب های زیرزمینی ، بارش منطقه نیز طی 6 سال گذشته مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان از کاهش بارش میانگین در این دوره زمانی دارد که می تواند در کنار برداشت آب زیرزمینی حتی با حفظ روند ثابت، آثار نامطلوبی بر تغذیه آب های زیرزمینی و در نهایت رخداد فرونشست برجای گذارد.

فرونشست زمین یکی از مخاطرات مهم ژئومورفیک است که دارای حرکتی کُند بوده و در بلندمدت آثار مخربی برجای می گذارد. در این تحقیق به منظور تحلیل فضایی میزان جابجایی از داده های سنتینل A1 در بازه زمانی 3 ساله (2020- 2017) و روش تداخل سنجی راداری و نرم افزار (SNAP)، تغییرات سطح زمین را در بازه زمانی مذکور استخراج کرده ایم. همچنین مشاهدات میدانی برای صحت سنجی و بررسی نتایج تحقیق صورت گرفت. نتایج نشان داد که میزان فرونشست زمین از سال 2017 تا سال 2020 افزایش داشته است؛ به طوری که از 2.6 سانتی متر در سال 2017 به 7.8 سانتی متر در سال 2020 رسیده است. همچنین هیدروگراف معرف آب زیرزمینی در دشت مرکزی قاین نیز افت محسوسی داشته است؛ به طوری که میزان افت تراز آب در سطح دشت حدود 1.30 متر در طول 5 سال (از سال 2014 تا مارس 2020) بوده است؛ یعنی حدوداً سالی 26 سانتی متر افت سطح آب های زیرزمینی را داشته ایم. ضمن اینکه تحلیل خودهمبستگی فضایی و شاخص موران (0.984)، خوشه ای بودن رخداد فرونشست تحت تأثیر تغییرات سطح آب در منطقه موردمطالعه را تأیید کرد. نتایج همبستگی نیز نشان داد که بین عامل تغییرات تراز سطح آب و نرخ فرونشست زمین، همبستگی کمی وجود داشته (p= -0.138) که این ارتباط غیرمستقیم است؛ یعنی هر چه میزان برداشت آب زیرزمینی بیشتر باشد (یا سطح تراز آب کمتر شود)، میزان فرونشست نیز بیشتر می شود؛ اما با توجه به سطح معناداری (sig= 0.585) این ارتباط معنادار نیست.

فرونشست زمین پدیده ای ژئومورفیک است که تحت تأثیر عوامل طبیعی و انسانی رخ می دهد و صدمات ناشی از آن می تواند در بسیاری از موارد فاجعه بار باشد. بهره برداری از منابع آب زیرزمینی پدیده فرونشست زمین را به شدت در این مناطق افزایش داده است. دشت مشهد از جمله مناطق با نرخ فرونشست بسیار بالا است که ضرورت دارد مورد توجه بیشتری قرار گیرد. در پژوهش حاضر با استفاده از تداخل سنجی راداری و روش سری زمانی SBAS در بازه زمانی 2014 تا 2021 در محدوده شهر مشهد با انتخاب 38 تصویر Sentinel-1 با فاصله زمانی مناسب، متوسط سرعت فرونشست و برخاستگی زمین در محدوده مورد مطالعه برآورد شد. نتایج آنالیز سری زمانی تصاویر نشان داد در شهر مشهد بیشترین میزان جابجایی زمین بین 77- میلی متر تا 8+ میلی متر بوده است و مناطق دارای فرونشست در بخشهای شمال شهر مشهد قرار گرفته اند که بین 30 تا 77 میلی متر فرونشست در سال را ثبت کرده اند. برای تعیین علت این رخداد، به ارزیابی وضعیت بهره برداری از آب های زیرزمینی در این بازه زمانی و ارتباط آن با فرونشست زمین پرداخته شد که نتایج نشان داد تراز ایستابی آب زیرزمینی منطقه به طور مداوم در حال کاهش است. همچنین جهت بررسی فعالیت تکتونیکی در رخداد فرونشست، تاریخچه زلزله ها و شبکه گسلی منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت که بررسی ها دلالت بر عدم رخداد زمین لرزهای مؤثر در منطقه و حوالی آن داشت. بنابراین می توان علت اصلی رخداد فرونشست در شهر مشهد را کاهش تراز آب زیرزمین ناشی از بهره برداری غیراصولی از این منابع دانست.

پدیده فرونشست زمین یکی از مخاطراتی است که در طی سال های اخیر در بسیاری از مناطق دشت های کشورمان رخ داده و معضلات زیادی را بدنبال داشته است. شناسایی مناطق در معرض فرونشست زمین و برآورد نرخ آن نقش مهمی در مدیریت کنترل این پدیده دارد. تکنیک تداخل سنجی راداری یک ابزار قوی در برآورد بوده و میزان فرونشست زمین با دقتی در محدوده میلی متر با استفاده از مشاهدات فاز را دارد. در این تحقیق به منظور پایش فرونشست اتفاق افتاده در شهرستان چناران به روش تداخل سنچی راداری از داده های ماهواره Sentinel 1A سال های 2017 تا 2021 استفاده شده است. در ادامه جهت یافتن علت فرونشست ، اطلاعات چاه های پیزومتری موجود در منطقه اخذ و تغییرات آن ها در طول دوره 1398-1370 بررسی گردید. میزان فرونشست های ثبت شده برای هر دوره به ترتیب 9 سانتی متر برای 2017-2018، برای دوره 2018-2019 حدود 10سانتی متر، 10 سانتی متر برای دوره 2019-2020 و 13 سانتی متر برای دوره 2020-2021 بدست آمد. نتایج مطالعات حاصل از تداخل سنجی راداری نشان داد، در طول دوره آماری در منطقه مورد مطالعه 42 سانتی متر فرونشست اتفاق افتاده است. سطح آب زیرزمینی در محدوده های دارای فرونشست زمین با افت همراه بوده است. به خصوص در روستاهای سید آباد، اخلمد، حاجی آباد ، چحچه، هاشم آباد کلاته شیخ ها و ...که بیشترین میزان افت سطح آب زیرزمینی را دارا می باشند و در پهنه خطر فرونشست زیاد هم قرار دارند. یکی از دلایل اصلی فرونشست زمین در منطقه مورد مطالعه، برداشت بی رویه از منابع آب سفره های زیرزمینی است.