مشخصات پژوهش

عنوان	تحلیل ویژگی‌های کمی درختان زاگرس شمالی به کمک فتوگرامتری پهپاد و سنجش از دور ماهواره‌ای (مطالعه موردی: توده‌های جنگلی آرامگاهی و گلاجار)
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	گلاجار؛ گلازنی؛ هرس؛ درخت بلوط؛ ساختار عمودی جنگل؛ ارتفاع؛ ساختار افقی جنگل؛ پوشش بخشی تاج؛ قطر برابر سینه؛ سطح تاج؛ فتوگرامتری پهپاد؛ کالیبراسیون دوربین؛ سنتینل-۲
چکیده	در چهار دهه گذشته تغییرات سطوح جنگلی در اثر عوامل طبیعی و انسانی در ایران به‌صورت نامطلوب و با سرعت فزاینده صورت گرفته است. این امر باعث تشدید روند تخریب اراضی و کاهش بیش از اندازه سطوح منابع طبیعی و پیامدهای ناشی از آن شده است. در بخش بزرگی از غرب کشورمان و در محدوده جنگل‌های زاگرس کاهش کمّی و کیفی جنگل‌ها در دهه‌های اخیر قابل‌توجه و هشداردهنده بوده است. این امر سبب تغییرات در ساختار و ترکیب در این جنگل‌ها گردیده است؛ حال‌آنکه تنها در برخی ذخیره‌گاه‌ها و توده‌های کمیاب می‌توان گذشته ساختاری این جنگل‌ها را مشاهده نمود. ازجمله این رویشگاه‌ها را می‌توان هنوز در آرامگاه‌های موجود در برخی روستاهای کردستان و محدوده زاگرس شمالی یافت. در مقابل، توده‌های دست‌خورده طی عملیاتی مشابه با هرس‌کردن که به‌اصطلاح محلی از آن با عنوان گلازنی یاد می‌شود، در تضاد کامل با توده‌های کمتر دست‌خورده اطراف خود هستند. در این رساله با بهره‌گیری از علوم فتوگرامتری و سنجش‌ازدور، به کمی‌سازی و برآورد برخی خصوصیات ساختاری در این جنگل‌ها و نیز سایت‌های آرامگاهی پرداخته شده است. تاکنون اثرات سرشاخه‌زنی بر ساختار درخت از نظر روابط قطر برابر سینه درختان و ارتفاع در دوره‌های گلازنی به طور علمی توصیف نشده است. در اینجا، برای اولین‌بار از ترکیب بررسی‌های میدانی قطر برابر با سینه با ارتفاع به‌دست‌آمده از فتوگرامتری پهپاد برای ارزیابی روابط قطر و ارتفاع استفاده شده است. این پژوهش در شش سایت جنگلی گلازنی شده در سراسر زاگرس شمالی انجام شد. رابطه خطی بین ارتفاع مستخرج از داده‌های فتوگرامتری پهپاد و قطر برابر سینه درختان گلازنی شده، بخش قابل‌توجهی از تغییرات در قطر را تفسیر می‌کند (ضریب تعیین= 56/0) و حاکی از کارامدی فتوگرامتری پهپاد در اندازه‌گیری متغیرهای ساختاری به طرق مستقیم و غیرمستقیم است. بااین‌حال تولید مدل‌های سه‌بعدی مبتنی بر فتوگرامتری پهپاد در محیط‌های جنگلی اغلب به دلیل ویژگی‌های ضعیف بافتی درختان، به‌ویژه در حضور پوشش تنک درختان، با چالش‌هایی همراه است؛ لذا راهکاری برای غلبه بر چالش‌هایی از مدل‌سازی که منشأ آن به واسنجی دوربین بر می‌گردد ارائه شده است. کارآمد بودن روش ارائه شده بدون ارزیابی آن غیرممکن است. به همین جهت ضمن بررسی دقیق ادبیات تحقیق، روش‌های موجود ارزیابی مدل‌های فتوگرامتری جنگل را تحلیل و نتیجه‌گیری شد که روش‌های فعلی در ارزیابی کیفیت مدل‌ها به طور مؤثر عمل نخواهد کرد. برای رفع این مشکل، روشی جایگزین برای ارزیابی مدل‌های سه‌بعدی جنگل معرفی گردید که تنها بر اساس ویژگی‌های ساختاری درختان، مدل‌ها را ارزیابی می‌کند. مبنای روش ارائه شده این است که تصاویر دو بار از طریق فرایند فتوگرامتری پردازش شود: بار اول برای ایجاد مدل سه‌بعدی و بار دوم در جهت معکوس برای بازآفرینی تصاویر اصلی بر اساس مدل سه‌بعدی مشتق شده از تصاویر. سپس، تصاویر بازآفرینی شده به طور سامان‌مند با تصاویر اصلی مقایسه می‌شود تا یک معیار ارزیابی محاسبه گردد. اثربخشی روش پیشنهادی برای ارزیابی مدل‌های سه‌بعدی جنگل با مجموعه‌های مرجع متنوعی از تاج درختان قطعه‌بندی شده، ارتفاع و مساحت تاج درخت و قطر برابر با سینه به‌عنوان محصولات سه‌بعدی حیاتی برای مدیریت جنگل نشان داده شد. ارزیابی مدل‌های سه‌بعدی بهینه شده با استفاده از روش ارائه شده، همبستگی‌های بالایی با اندازه‌گیری‌های مرجع داشت و نشان از کارآمدی این روش برای ارزیابی مدل‌های سه‌بعدی مبتنی بر فتوگرامتری پهپاد در جنگل است؛ در گام بعدی، ارزیابی مدل‌های سه‌بعدی بهبودیافته پهپاد جهت حصول اطمینان از عملکرد آن توسط روش فوق صورت گرفت. روش پیشنهادی بهبود مدل‌های سه‌بعدی فتوگرامتری پهپاد در جنگل، شامل انتخاب زیرمجموعه‌های مختلف پارامترهای توجیه داخلی دوربین برای تولید ابرنقاط متراکم و سپس ترکیب این مدل‌ها برای ایجاد یک مدل ترکیبی است. در اینجا فرض شده است که این مدل ترکیبی می‌تواند نمایشی بهتر از ساختار درخت و جنگل نسبت به مدل واسنجی‌شده با یک زیرمجموعه بهینه از پارامترهای توجیه داخلی به‌تنهایی ارائه دهد. اثربخشی روش‌شناسی مطرح شده به کمک معیار ارزیابی ارائه شده و سایر سنجه‌ها انجام گردید و نشان داد که مدل بهبودیافته به طور میانگین ۳۰ درصد عملکرد بهتری نسبت به مدل‌های استاندارد دارد؛ بنابراین می‌توان آن را برای کاربردهای بیشتر در تحقیقات ساختاری جنگل پیشنهاد داد. اگرچه موارد فوق بهبودهای قابل‌توجهی در کاربردهای جنگلی فتوگرامتری پهپاد ایجاد کرده است؛ اما همچنان با محدودیت مداومت پروازی و مطالعه در سطوح وسیع‌تر همراه است. با انگیزه مطالعه ساختاری در سطوح بزرگ‌تر، ظرفیت تصاویر ماهواره‌ای سنتینل-۲ برای برآورد ارتفاع جنگل و پوشش بخشی بررسی شد. این پژوهش به یک شکاف در تحقیقات فعلی می‌پردازد و با استفاده از داده‌های چندزمانه اثرات رشد درخت بر روی باندهای طیفی را نیز تحلیل می‌کند. بدین منظور ارتفاع و پوشش بخشی با استفاده از رویکردی مبتنی بر بهینه‌سازی که منجر به تولید شاخص پوشش گیاهی می‌شود، تخمین زده شد. همچنین تغییرات در ارتفاع در دوره‌های رشد یک و دو‌ساله برآورد گردید و رابطه بین تغییرات طیفی و رشد ارتفاع درخت تحلیل شد. نتایج، رابطه قوی بین شاخص بهینه‌سازی شده و پوشش بخشی، ارتفاع و تغییرات ارتفاع را نشان می‌دهد که به ترتیب ضریب تعیین برابر با 76/0، 70/0 و 62/0 حاکی از این موضوع است. در این رساله ضمن معرفی روندنما برای تحلیل ساختاری جنگل‌های نیمه‌خشک زاگرس، رویکردهای نوینی برای ارزیابی و بهبود مدل‌های سه‌بعدی حاصل از فتوگرامتری پهپاد در جنگل ارائه شده‌است. همچنین در انتها، تعمیم‌پذیری برآورد‌های فوق به ویژگی‌های طیفی سنجنده سنتینل-۲ واکاوی گردید که آورده‌های این رساله علی‌رغم اهمیت چشمگیر آن در مطالعات مشابه در جنگل‌های نیمه‌خشک، ظرفیت تعمیم‌پذیری به جنگل‌های دیگر و حتی کاربردهای غیرجنگلی را دارا می‌باشد.
پژوهشگران	کیومرث محمدی سمانی (استاد مشاور)، سید آروین فخری (دانشجو)، هومن لطیفی (استاد راهنما)، فابین ایوالد فاستناخ (استاد راهنما)