پديد آورندگان :
ملكي، صديقه دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه علوم خاك، گرگان , خرمالي، فرهاد دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه علوم خاك، گرگان , كريمي‌نژاد، نرگس دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه آبخيزداري و مديريت مناطق بياباني، گرگان , حسينعلي زاده، محسن دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه آبخيزداري و مديريت مناطق بياباني، گرگان
كليدواژه :
الگوي نقطه‌اي , آماره اختصاري , تحليل مكاني , عكس‌برداري بدون سرنشين
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: درك فرآيندهاي بوم‌شناختي و ژئومورفولوژي نهفته در توزيع مكاني نهشته‌هاي لسي و رخساره‌هاي مربوطه و همچنين تحليل الگوي مكاني آن‌ها در مناطق خشك و نيمه‌خشك، برهمكنش آن‌ها را در اين محيط‌ها آشكار مي‌سازد. فلات لسي استان گلستان نيز منطقه‌اي با توپوگرافي منحصربه‌فرد و پيچيده كه با پوشش گياهي مرتعي در منطقه نيمه‌خشك واقع شده است. تحليل الگوي نقطه‌اي جهت دامنه و آبراهه و بررسي اثرات متقابل آن‌ها با استفاده از آماره‌هاي اختصاري مختلف در بخشي از فلات لسي استان گلستان از اهداف اين پژوهش مي‌باشد. با توجه به فواصل اندك بين تپه‌ها و پيچيدگي‌هاي پستي‌وبلندي منطقه، تكنيك عكس‌برداري بدون سرنشين (UAV) براي تهيه عكس هوايي دقيق از منطقه مطالعاتي به‌منظور استفاده در تحليل نقطه‌اي به كار گرفته شد. لازم به ذكر است با توجه به اهداف گفته‌شده، اين پژوهش نسبت به مطالعات پيشين نوآوري داشته و در مطالعه الگوي مكاني رخساره‌هاي لسي گامي به جلو محسوب مي‌شود؛ به عبارتي اين پژوهش تلاشي براي يافتن ارتباط مؤثر دامنه و آبراهه بر گسترش فرسايش آبراهه‌اي براي مطالعات آتي در اين منطقه مي‌باشد.
مواد و روش‌ها: منطقه مطالعاتي به لحاظ شرايط اقليمي داراي رژيم رطوبتي و حرارتي زريك خشك و ترميك است. تكنيك UAV براي تهيه عكس هوايي رنگي با دقت مكاني و زماني بالا، به منظور مدل‌سازي الگوي نقطه‌اي جهت دامنه و تراكم آبراهه‌ها در منطقه استفاده شد. مشتقات اوليه و ثانويه توپوگرافي از مدل رقومي ارتفاع (DEM) تهيه‌شده توسط UAV با تفكيك مكاني 20×20 سانتي‌متري استخراج گرديد. تحليل نقطه‌اي تك و چندمتغيره (مدل‌سازي) متغيرها با استفاده از بسته‌هاي تخصصي در محيط نرم‌افزار R و Programita انجام گرفت. درنهايت، از تابع همبستگي نشان‌دار (MCF)، به‌منظور بررسي پرسش‌هايي در زمينه كاهش اندازه وابسته به تراكم، استفاده شد.
يافته‌ها: نتايج حاصل از توابع تك متغيره g(r) و O-ring(r) نشان داد جهت‌هاي مختلف شيب شامل: مسطح، شمالي، جنوبي، شرقي و غربي در كل فاصله‌ها در دامنه انتخابي از منطقه موردمطالعه، داراي الگوي مكاني كپه‌اي مي‌باشند. اين مهم بيان‌گر آن است دامنه‌هاي با جهت‌هاي يكسان در محدوده تحت تأثير عوامل مختلف بيشتر در مجاور يكديگر پراكنش داشته و نظم آن‌ها از الگوي خاصي پيروي مي‌كند. علاوه بر آن، روابط متقابل بين آبراهه‌ها و جهت دامنه‌هاي شمالي در قطعه نمونه با استفاده از تابع دومتغيره g12(r) و O12(r)، ارتباط مثبت و تجمع آبراهه‌ها و دامنه‌هاي شمالي در همه فاصله‌ها در كنار يكديگر را تائيد كرد. تحليل MCF نيز نشان داد كه شيب به‌عنوان يك عامل مؤثر داراي ارتباط متقابل مثبت با تراكم آبراهه‌ها بودند و احتمال وجود تراكم بيشتر آبراهه‌ها در شيب‌هاي بيشتر، به‌مراتب زيادتر از حالتي است كه در آن شيب منطقه كم است. اين موضوع بيان‌گر آن است كه در شيب‌هاي تندتر احتمال تشكيل آبراهه زيادتر از اراضي مسطح مي‌باشد.
نتيجه‌گيري: به‌طوركلي، با توجه به انرژي برشي آب در شيب‌هاي تند، تعدد آبراهه‌ها نيز به‌مراتب بيشتر خواهد بود. درنتيجه هدررفت خاك در شيب‌هاي تند بيشتر از زمين‌هاي مسطح خواهد بود. نهايتاً، استفاده از فنّاوري UAV براي بررسي دقيق الگوي مكاني نهشته‌ها به‌منظور مشاهدات و داده‌هاي با دقت بالا و تصميم‌گيري مديران منابع طبيعي در جهت كاهش فرسايش خاك توصيه مي‌شود.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: Understanding the ecological and geomorphological processes of the spatial distribution of loess deposits helps us to find their interactions in the arid and semi-arid regions. The Iranian loess plateau with a unique landscape and complex topography also located in steppe vegetation with semi-arid climate. The aims of present study are point pattern analysis of hillside, stream, and their interactions using different summary statistics in the particular part of Iranian loess plateau. As there is a small distance between hillslope and complex topography in the study area, unmanned aerial vehicle (UAV) imagery used to prepare precise colored aerial photos for statistical analyses. Further, regarding to the mentioned purposes, this research has enough novelty compare with previous studies, and thus, it is a new step in studying the spatial pattern of loess facies; In other words, this study attempts to find the effective relationship between the hillside and streams in terms of the expansion of channel erosion in the study region.
Materials and Methods: The study area has dry Xeric soil moisture and Thermic soil temperature regimes. The UAV technique used to prepare the precise colorful images with highly spatial/temporal resolution to model the spatial patterns of hillside and streams density. The topographic attributes (primary and secondary) obtained from digital elevation model (DEM) applied with a spatial resolution of 20×20 cm. The univariate and bivariate point analyses (modelling) used for variable analyses in Spatstat package in R and Progammita software. Finally, Mark correlation function (MCF) used to investigate the question of reducing the size of density dependent.
Results: The results of univariate g(r) and O-ring (r) showed that different hillside facing i.e. flat, north, south, east, and west have the aggregated pattern in all distances in the study area. These implied that the same directions are distributed more closely next to each other and their arrangements follow the special pattern. In addition, the interaction between streams and north-face using the bivariate g12(r) and O12(r) confirmed the positive interaction between streams and north-face in all distances in the study area. The MCF analysis also showed that the slope as the effective factor has positive interaction with streams, and steep slopes are more aggregated compare with the low slopes. This indicates which the steeper slopes are more likely to form streams than flat lands.
Conclusion: Generally, the streams probability form in the steep slopes more than flat areas due to their shear energy, which leads to more soil losses. Further, the soil loss on the steep slopes is more than flat terrain. Finally, UAV technologies are recommended in the study of spatial pattern of deposits for detailed observations, highly accurate data, and deciding natural resource managers to reduce soil erosion.
