چکیده:
الگوی شبکه زهکشی از بارزترین لندفرم های سطح زمین محسوب می گردد که تحت تاثیر فرآیندهای دامنه ای شکل می گیرند و گسترش مکانی این عارضه به میزان عملکرد این فرآیندها بستگی دارد. هدف از این پژوهش قابلیت سنجی داده های فرکانس پایین راداری در استخراج الگوی زهکشی دامنه ها در نواحی فشرده جنگلی می باشد، بدین منظور به ارزیابی مقایسه ای مدل های رقومی ارتفاعی ASTER، SRTM و مدل رقومی ارتفاعی حاصل از داده های فرکانس پایین راداری PALSAR در استخراج شبکه های زهکشی پرداخته شده است. ابتدا مدل های رقومی ارتفاعی در محیط Archydro اصلاح و شبکه های زهکشی در محیط ArcGIS10.2 استخراج گردید. جهت استخراج شبکه های زهکشی از آستانه های سلولی ۱۰۰، ۵۰۰، ۱۰۰۰ و ۲۰۰۰ استفاده گردید. طبق نتایج مدل رقومی ارتفاعی داده های فرکانس پایین راداری PALSAR با آستانه سلولی ۱۰۰ با استخراج ۸۰۲۵۳۲۶ متر آبراهه بهترین دقت را نسبت به مدل های رقومی و آستانه های سلولی دیگر داشته است. نتایج بررسی تراکم زهکشی نیز نشان داد که در مدل رقومی ارتفاعی حاصل از داده های راداری PALSAR ۷۱/ ۱۰۲۶ کیلومتر مربع (۸۳/۷۰ درصد) از منطقه مطالعاتی در طبقه تراکم خیلی زیاد ( بیش از ۸) قرار گرفته است که این موضوع بیانگر کارایی بالاتر مدل رقومی ارتفاعی حاصل از داده های فرکانس پایین راداری PALSAR در استخراج شبکه های زهکشی می باشد. نتایج بررسی تراکم زهکشی استخراج شده در مناطق جنگلی فشرده نشان داد که از کل مساحت ۰۶/۷۱۷ کیلومتر مربع جنگل های فشرده در منطقه، بر اساس نتایج حاصل از مدل رقومی ارتفاعی فرکانس پایین راداری، ۶۲/۷۳ درصد (۹۷/۵۲۰ کیلومتر مربع) از مساحت جنگل های فشرده در کلاس تراکم زهکشی بسیار بالا (بالاتر از ۸) قرار گرفته است در حالی این مساحت در مدل رقومی ASTER، تنها ۰۳۳/۰ درصد (۲۴۰/۰ کیلومتر مربع) و در مدل رقومی ارتفاعی SRTM، ۶۷۲/۰ درصد (۸۲۷/۴ کیلومتر مربع) می باشد که این موضوع نشانگر توانایی داده های فرکانس پایین راداری در نفوذ از مناطق جنگلی و استخراج شبکه های زهکشی زیر جنگل با دقت بالا می باشد.
Introduction Synthetic aperture radar (SAR) systems have been widely used in the past two decades to produce high-resolution mapping and other remote sensing applications (Calabro et al. 2010; Sun et al. 2011). The ability of penetrating to the cloud , snow dry soil as well as day and-night operation made the SAR systems with more capability compared to optical imagery (after Karjalainen et al. 2012). SAR data are widely applied for several studies geophysical and geographical approach forestry and vegetation, biomass measurements, soil moisture, natural hazards and etc. (Lardeux et al. 2011,Herrera et al. 2013). The present study deal with morphological landform Identification over the area covered with dense forest. Where is the landform assessing and mapping almost appeared as big task due to difficulty of observing true the optical images. The high penetration potential of SAR signals through the vegetation cover can be obtained using the L band of the ALOS PALSAR satellite with nearly 24 cm signal wavelength (Herrera et al. 2013. Furuta et al. 2005) Furthermore, it is mention that ALOS PALSAR data is very useful for producing accurate digital elevation models (DEMs) and deformation monitoring, as well as disaster monitoring and hazard prevention. Topography is a key controlling factor in the operation of a variety of natural processes (Montgomery and Brandon 2002). Hence it needs to be quantitatively analyzed (Lague et al. 2003), to ascertain the relative efficacy of its constituents and operative mechanisms, and to gauge the response of geomorphic systems to different stimuli (Ahmed et al. 2010). Rivers are one of the most sensitive elements of the landscape (Smedberg et al. 2009). The systematic evaluation of land surfaces and drainage pattern characteristics remains as a main study object in geomorphology. Consequently in geo-morphometry (Prasannakumar et al. 2013). Digital elevation models (DEMs) have been frequently used for the above morphometric analysis of river basins through the extraction of topographic parameters and stream. The biggest advantage of DEMs over traditional topographical maps is the rehabilitee, coverage and data multiplying. Due to their wide applicability and rehabilitee, DEMs have been used in a variety of studies where terrain and drainage factors play prominent roles. The aim of this research is Extraction of Hillsides Drainage pattern in density forest area using Low-frequency radar data. Methodology Dense forests of Behshahr South are a rainforest which is geographically located at a latitude of 36° 25’ 30” up to 36° 43’ 30” N and longitude 53° 04’ 15” up to 53° 54’ 15” E. The Average elevation of the area is 704.58 m above mean sea level. The rainfall received over the basin area varies from 700 to 1000 mm annually. This paper provides a comparative study of different available or derived DEMs (SRTM, ASTER, ALOS-POLSAR), through extraction of stream networks and their eventual comparison. A flowchart schematically shows the methodology followed for the extraction of drainage networks from DEMs in a GIS environment (Fig. 2). The DEMs of the study area is first preprocessed through the operations of Flow Direction, sink dems and filling the data gaps, pit removal–depression filling, and finding outlet cells in an iterative manner. Pit removal and depression filling is a method of filtering the digital elevation data. This is done to overcome any data voids that may be present in the DEM tile and to also ensure proper channel network connectivity. Sometimes, there are some pixels in the continuous array of digital data where the value of the pixel is abnormally low or high in comparison to other neighbouring cells. These are known as data sinks or spikes respectively and these are inherent in any DEM. These need to be removed before carrying out any sort of analysis in the data. After extraction of drainage networks to use Digital Elevation Models, The ability of Digital Elevation Models were evaluated in the extraction of drainage networks. And in the last step, Drainage density was calculated in each of the land covers. Results and discussion The average elevation with a standard deviation of the study area extracted from the different DEMs have been calculated and subsequently presented in Table 2 and figure 3. The results showed that PALSAR digital elevation model has the lowest standard deviation. Figures 4,5 and tables 3,4 depict the comparisons of drainage networks derived from the different DEMs with respect to total stream lengths and Drainage density respectively. It is observed that the maximum lengths of streams and maximum area of high Drainage dendity are generated by PALSAR DEM. Integration of land use and drainage density map also showed that in PALSAR DEM, 73.62 percentage (520.97 K2) of dense forest area have been located in very high Drainage density class. While, in ASTER and SRTM DEMS only 0.033 and 0.672 percentage of dense forest area have been located in very high Drainage density class, respectively. Conclusion Digital Elevation Models (DEMs) have been a subject of increasing attention and utilization in the last few decades because of the relative ease in delineation, extraction and calculation of various drainage and terrain morphometric parameters from them. The present study was carried out in order to find the best possible DEM for extraction the drainage pattern in density forest area. After analyzing the different parameters derived from these DEMs, it can be said that the DEM derived from the Low-frequency radar datasets is relatively more accurate and consistent than ASTER and SRTM DEMS. The results showed that Low-frequency radar datasets have High capability for penetration through the vegetation cover and extraction of drainage pattern.
خلاصه ماشینی:
آبراهه ها يکي از مهمترين و حساس ترين لندفرم هاي سطح زمين مي باشند (اسمدبرگ و همکاران ۲۰، ۲۰۰۹)، ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 1 Sun et al 2 Calabro et al 3 Karjalainen et al 4 Biro et al 5 Pradhan et al 6 Chen et al 7 Lardeux et al 8 Billa & Pradhan 9 Herrera et al 10 NeamahJebur et al 11 Honda et al 12 GarcDavalillo et al 13Digital Elevation Model 14 Furuta et al 15 Strozzi et al 16 Montgomery and Brandon 17 Lague et al 18 Phillips 19 Ahmed et al 20 Smedberg et al که الگوي گسترش آنها بيانگر دامنه و نحوه عملکرد فرآيندها، مواد و زمان مي باشد (سوليرو-ريبوليدو و همکاران ۱، ۲۰۱۱؛ ويتاکر۲، ۲۰۱۲؛ کيربي و وايپل ۳، ۲۰۱۲؛ بهرامي ۴، ۲۰۱۳).
داس و همکاران (۲۰۱۶) به ارزيابي مدل هاي رقومي ارتفاعي متفاوت به منظور آناليز پارامترهاي مورفومتريک آبراهه در منطقه کوهستاني هيماليا در حوضه آبخيز سوپين آپر پرداخته اند و به اين نتيجه رسيدند که مدل هاي رقومي ارتفاعي مستخرج از نقشه هاي ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 1 Solleiro-Rebolledo et al 2 Whittaker 3 Kirby and Whipple 4 Bahrami 5 Minar and Evans 6 Siart et al 7 Paik and Kumar 8 Prasannakumar et al 9 Bishop et al 10 Evans 11 Millaresis and Argialas 12 Tucker et al 13 Das et al 14 Chaplot, et al 15 Saran et al 16 Dragut and Blaschke 17 Fujita et al 18 Anornu et al توپوگرافي ۱:۵۰۰۰۰ و ASTER داراي دقت بالاتري در استخراج شبکه هاي آبراهه در مقايسه با مدل رقومي ارتفاعي SRTM مي باشند.