مقایسه شاخص‌های سنجش از دور در تعیین پهنه سیل حوضه آبخیز دوآب ویسیان

کاکاوند, مائده; حقی زاده, علی; سلیمانی مطلق, مهدی

doi:10.22111/jneh.2023.46291.1978

مقایسه شاخص‌های سنجش از دور در تعیین پهنه سیل حوضه آبخیز دوآب ویسیان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناسی ارشد مهندسی آبخیزداری، گروه مهندسی مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه لرستان

² دانشیار گروه مهندسی مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان

³ استادیار گروه مهندسی مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان

10.22111/jneh.2023.46291.1978

چکیده

تخمین پهنه سیل از نظر مدیریت و تعیین پهنه و خسارات سیل بسیار مهم است. سنجش از دور و استفاده از تصاویر با دقت بالا می تواند در استخراج شاخص‌های تخمینگر پهنه سیل مؤثر باشد. در این تحقیق از تصاویر سنتینل 2 در سال وقوع سیل با توان تفکیک مکانی 10 متر و از تصاویر لندست 8 در زمان‌های مشابه سال‌های قبل و بعد از وقوع سیل در محیط گوگل ارث انجین استفاده شد. در این مطالعه با استفاده از 3 شاخص NDWI، MNDWI و DVDI به تخمین پهنه اثر سیل پرداخته شد. نتایج نشان داد که شاخص MNDWI با وجود فاصله زمانی زیاد (20 روزه) بعد از وقوع سیل و تبخیر بخش عمده منابع آب پخش شده بر روی اراضی، نسبت به شاخص NDWI میزان سطح آبگرفتگی ناشی از سیل 1398 را بهتر و در حدود 59/330 هکتار برآورد نمود. همچنین شاخص DVDI با ارائه مقادیر منفی که مبین تخریب پوشش گیاهی در اثر سیل می باشد، مساحت تخریب اراضی زراعی و باغی ناشی از این سیل را 21/3522 هکتار برآورد نمود که در قیاس با آمار ارائه شده استانداری لرستان (4750 هکتار) تفاوت اندکی نشان می دهد. در کل استفاده از شاخص های فوق به عنوان روش های مهم، کاربردی و کم هزینه برای مدیریت، تخمین پهنه و تعیین خسارات سیل پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

هیدرولوژی و هیدروژئولوژی

عنوان مقاله [English]

Comparison of Remote Sensing Indices in Determining the Flood Zoning of the Doab Vaysian Watershed

نویسندگان [English]

Maedeh Kakavand ¹
Ali Haghizadeh ²
Mahdi Soleimani-Motlagh ³

¹ MSc of Watershed Management Engineering, Department of Range and Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran

² Associate Professor, Department of Range and Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran

³ Assistant Professor, Department of Range and Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Lorestan University, Khorramabad, Iran

چکیده [English]

Estimation of flood zoning is very important in terms of management and determination of flood damages. Remote sensing and the use of high-resolution images can be effective in extracting flood zoning estimator indicators. In this research, Sentinel 2 images in the year of the flood occurrence with a spatial resolution of 10 meters and Landsat 8 images at the same time in the years before and after the flood were used by environment the Google Earth Engine. In this study, the zoning of the flood was estimated using indices of NDWI, MNDWI, and DVDI. The results showed that the MNDWI, despite the long-time interval (20 days) after the flood of 2019 and the evaporation of most of the water spread over the lands, the area of flooding was estimated better compared to the NDWI around 330.59 ha. Also, the flood-affected area using DVDI (that indicates the destruction of vegetation due to floods showing negative values) was estimated at 3522.21 ha, which showed a small difference compared to the results provided by the results of Lorestan Governorate research (4750 hectares). Finally, the results showed although DVDI optimally estimated flood zoning due to the use of the 5-year time series of the NDVI before and after the flood if the cloud-free images of Sentinel 2 exist to extract the MNDWI, it probably could perform better than the DVDI. In general, the use of the above indicators is suggested as an important, practical, and low-cost method for management, area estimation, and flood damage determination.

کلیدواژه‌ها [English]

DVDI
MNDWI
NDWI
Sentinel 2
Flood Zoning

مراجع

امیری، خدیجه.، سیدکابلی، حسام.، محمودی کهن، فرهاد (1400). مطالعه و پایش تغییرات سطح آب و تاثیر آن بر دمای سطح تالاب با استفاده از شاخص‌های NDWI و MNDWI و AWEI، مجله علمی کشاورزی، دوره44، شماره 4، صص: 74-59.

حسن‌زاده، رضا.، هنرمند، مهدی.حسینجانی‌زاده، مهدیه.، محمدی، صدیقه (1400) پهنه بندی سیلاب در نواحی شهری با استفاده از مدل هیدرولوژیکی و اطلاعات میدانی، نشریه اکوهیدرولوژی،دوره 8، شماره 2، صص: 344-331.

سلیمانی،کریم.، شریفی پور،. مهدی، عبدلی بوژانی، سپیده (1399). الگوریتم آشکارسازی پهنه خسارت سیل با استفاده از تصاویر سنتینل2 (مطالعه موردی: سیلاب فروردین 1398 استان گلستان)، مجله اکوهیدرولوژی، دوره 7، شماره 2، صص: 303 -312.

گنجی،کامران.، قره‌چلو، سعید.، احمدی، احمد (1399). بررسی شاخص های مورفولوژیکی رودخانه گرگانرود بر پهنه سیلاب با استفاده از داده های سنجش از دور و تحلیل مکانی،مجله جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره35، صص: 225-205.

معمارزاده کیانی، امیر.، دانشور فتاح، فرزاد (1402). بررسی آثار تغییر اقلیم جهانی و تفسیر روند تغییرات کاربری اراضی کشاورزی با بهره گیری ازسیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از راه دور RS - GIS ، مجله محیط زیست طبیعی. 10.22059/JNE.2023.354658.2522

یوسفی، حسین.، ترابی پوده، حسن.، حقی زاده، علی.، صمدی، آرمان.، ارشیا، آزاده.، یاراحمدی، یزدان (1400). پایش تغییرات دریاچه کردستان با استفاده از شاخص های طیفی تفاضل نرمال و تصاویر لندست در سامانه Google Earth Engine، نشریه هیدرولوژی، دوره6، شماره2، صص: 41-30.

Aggarwal, A. (2016). Exposure, hazard, and risk mapping during a flood event using open-source geospatial technology. Geomatics, Natural Hazards and Risk, 7(4), 1426-1441.

Breinal, K., Lun, D,. Muller-Thomy H., and G., Bloschl. 2021.Understanding the relationship between rainfall and flood probabilities through combined intensity-duration-frequency analysis. Journal of Hydrology, 602. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126759

Chen Y, Wang Y, Zhang Y, Lung Q, Chen X, 2020.Flash floods, land-use change, and risk dynamics in mountainous tourist areas, A Case study of the Yesanpo Scenic Area, Beijing, China International Journal of Disaster Risk Reduction, 50:101873

Deng Y, Fan F, Chen R. Extraction and analysis of Impervious Surfaces Based on a ESA. 2015. “Sentinel-2 User Handbook.” 2nd ed. 1 1888. Accessed September 23, 2017. https://earth.esa.int/documents/247904/685211/Sentinel-2_User_Handbook from 1998 to 2008. journal of Sensors. 2012; 12: 1846-1862

Deng, Y., Fan, F., & Chen, R. (2012). Extraction and analysis of impervious surfaces based on a spectral un-mixing method using Pearl River Delta of China Landsat TM/ETM+ imagery from 1998 to 2008. Sensors, 12(2), 1846-1862.

Ho, L. T. K., Umitsu, M., & Yamaguchi, Y. (2010). Flood hazard mapping by satellite images and SRTM DEM in the Vu Gia–Thu Bon alluvial plain, Central Vietnam. International archives of the photogrammetry, remote sensing, and spatial information science, 38(Part 8), 275-280.

Khalifeh Soltanian, F., Abbasi, M and Riyahi Bakhtyari H.R. (2019). Flood Monitoring Using Ndwi And Mndwi Spectral Indices: A Case Study Of Aghqala Flood-2019, Golestan Province, Iran. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XLII-4/W18, 2019 GeoSpatial Conference 2019 – Joint Conferences of SMPR and GI Research, 12–14 October 2019, Karaj, Iran.

Lawal, D. U., Matori, A. N., Yusuf, K. W., Hashim, A. M., & Balogun, A. L. (2014, February). Analysis of the flood extent extraction model and the natural flood influencing factors: A GIS-based and remote sensing analysis. In IOP conference series: earth and environmental science (Vol. 18, No. 1, p. 012059). IOP Publishing.

McFeeters S K (1996). The use of the Normalized Difference Water Index (NDWI) in the delineation of open water features. Int J Remote Sens, 17(7): 1425–1432.

Osei, M, L, Amekudzi, Y, Omari-Sasu., E, Y, Yamba., 2021Estimation of the return periods of maxima rainfall and floods at the pra River Catchment, Ghan, West Africa using the Gumbel extreme value theory.Heliyon. 7. 6980

Rahman, M. S., Di, L., Yu, E., Lin, L., & Yu, Z. (2021). Remote sensing-based rapid assessment of flood crop damage using novel disaster vegetation damage index (DVDI). International Journal of Disaster Risk Science, 12, 90-110.

Sarp G, Ozcelik M. Water body extraction and change detection using time series: A case study of Lake Burdur, Turkey. Journal of Taibah University for Science. 2017; 11(3): 381-391.

Sivanpillai, R., Jacobs, K. M., Mattilio, C. M., & Piskorski, E. V. (2021). Rapid flood inundation mapping by differencing water indices from pre- and post-flood Landsat images. Frontiers of Earth Science, 15, 1-11.

Sudmanns, M., Tiede, D., Augustin, H., & Lang, S. (2020). Assessing global Sentinel-2 coverage dynamics and data availability for operational Earth observation (EO) applications using the EO-Compass. International Journal of Digital Earth, 13(7), 768-784.

Zhou, Z. J, Smith,. M.L, Burger J.A, Adams, M.B. (2007).Forest operations, extreme flooding events, and considerations for hydrologic modeling in the Appalachians-A review, Forest Ecology, and Management, 242:77-98 Review.