گزارش مقدماتی بررسیهای دورسنجی در محدوده شمالی ورقه ۱:۱۰۰۰۰۰ بندر انزلی با نگاهی ویژه به زمین شناسی دریایی

توضیحات

کلیات: موقعیت جغرافیایی و راههای دسترسی به منطقه برگه 1:100000بندرانزلی در محدوده عرض های جغرافیایی 37 درجه و 30 دقیقه تا 37 درجه شمالی و طول های جغرافیایی 49 درجه تا 49 درجه و 30 دقیقه خاوری قرار گرفته است. مهمترین راه دسترسی به آن جاده درجه یک رشت است که تهران را به کرج، قزوین و سپس رشت متصل کرده و بهترین امکان برای دسترسی به منطقه مورد مطالعه است.   آب و هوا آب و هوا به طور کلی در بخشهای جنوبی دریای خزر مدیترانه ای بوده و میزان بارندگی در بندر انزلی حدود 1500 میلی متر در سال است.   مطالعات قبلی قدیمی ترین کار انجام شده در منطقه مورد مطالعه شرح نقشه زمین شناسی چهارگوش بندر پهلوی در مقیاس 1:250000 است. این مطالعه توسط کلارک، دیویس، حمزه پور و جونز با همکاری قریشی، حمدی و نوانی در سال 1975 میلادی مطالعه و به چاپ رسیده است. مطالعات ژئوشیمیایی تالاب انزلی به سال 1365 توسط کوثری انجام شد و پس از آن درسال 1375 تمرکز آلودگی عناصر سنگین در تالاب انزلی توسط سلیمان کوثری و شهرام متقی مورد مطالعه قرار گرفت. اخیراً نقشه بندر انزلی در مقیاس 1:100000 توسط حمید نظری تهیه گردیده است.   هدف از مطالعه: هدف از مطالعه بررسی تغییرات زون ساحلی و تالاب انزلی و مورفولوژی ساحلی طی دو دوره زمانی (سالهای 1370 و 1379) در محدوده 1:100000 انزلی به کمک داده های ماهواره ای است. در این رابطه، تغییرات عمق، جریان های دریایی (در منطقه ساحلی) تغییر خط ساحلی، تغییرات وسعت تالاب انزلی، مسیر رودخانه ها و آبراهه های اصلی و خطواره داده های موجود در منطقه و … بررسی شد.   روش مطالعه مطالعات بر اساس استفاده از داده های تی ام ماهواره لندست 5 مربوط به سال 1370 و داده های ای تی ام ماهواره لندست 7 مربوط به سال 1379 با قدرت تفکیک 30 متر می باشد. داده های مذکور با استفاده از نرم افزار Geomatica و ابزارهای سخت افزاری مناسب به روشهای مختلف پردازش و مورد استفاده قرار گرفت.    فصل دوم ویژگیهای آب و هوایی منطقه مورد مطالعه درجه حرارت به طور کلی در مناطق جنوبی دریای خزر آب و هوای سواحل آب و هوای مدیترانه ای گرم و مرطوب است. درجه حرارت متوسط در دی ماه حدود 5 تا 9 درجه و در تیر ماه 25 تا 26 درجه و گاهاً به 30 درجه سانتیگراد بالای صفر می رسد.   میزان بارندگی میزان بارندگی در حوالی بندر انزلی حدود 1500 میلی متر در سال است. مقدار بارندگی در شش ماهه اول سال کمتر می شود.   باد اختلاف درجه ناشی از گرم شدن دریا و خشکی، در نواحی دریای مازندران، وابستگی به گسترش بادهای ملایم، سبب ایجاد بادهایی در این بخش از سواحل دریای خزر می شود. جهت جریان بادها از باختر به سمت خاور می باشد. (شکل 8 کتاب زمین شناسی دریای خزر، روحبخش 1380)   نوسانات سطح آب دریای خزر با توجه به گزارشات ارائه شده از سال 1356 تراز آب خزر شروع به بالا آمدن نموده و تا اسفند 1375 حدود 4/2 متر بالاآمدگی وجود داشته (زمین شناسی دریای خزر صفحه 59) تصاویر تهیه شده به کمک داده های ماهواره ای موید این بالاآمدگی است که در صفحات بعد به تفضیل شرح داده خواهد شد.   پوشش گیاهی پوشش گیاهی جنگلی بخش وسیعی از محدوده مورد مطالعه را در بخشهای جنوبی در برگرفته است. پوشش گیاهی در دشت را مزارع و باغها تشکیل می دهند. لازم به ذکر است که با گذشت زمان از وسعت پوشش جنگلی کاسته شده و این بخشها به باغ تبدیل شده است.     فصل سوم: زمین شناسی منطقه مورد مطالعه زمین شناسی عمومی ناحیه مورد بررسی با نگاهی اجمالی به نقشه 1:250000 بندر انزلی (1977) برگه 1:100000 بندر انزلی در جنوب دریای خزر قرار گرفته و شامل بخشهایی از حوزه ساختمانی البرز و کپه داغ است. پوشش جنگلی بخش وسیعی از محدوده را از شمال غرب تا جنوب شرق در برگرفته است. نهشته های ساحلی دریای خزر نیز در بخش شمالی تا قسمتهای میانی گسترش یافته. واحدهای سنگی تنها در محدوده ای کوچک در جنوب باختری برگه رخنمون دارند. در بخشهای جنوب باختری سنگهای دگرگونه پرکامبرین شامل آمفیبولیت و گنیس گسترش زیاد دارند. در منتهی الیه جنوب باختری گستره وسیعی از رسوبات آواری متعلق به پالئوزوئیک دیده می شود. این رسوبات را در بخشهای شمالی تر همراه با سنگ آهک پرمین مشاهده می کنیم. کرتاسه به صورت توف ولکانیکی بیشتر در شمال باختری برگه دیده می شود. نهشته های ژوراسیک را به صورت آهک و ماسه سنگ آهکی در جنوب ورقه انزلی می توان مشاهده کرد. سنگهای آذرین به صورت رخنمون های کوچکی در جنوب باختری ورقه حضور دارند.   زمین ساخت و ریخت شناسی کوههای البرز در حاشیه جنوبی خزر با شکستگیها ، گسل ها و روراندگی هایی همراه است که امتداد آنها با ساحل دریای خزر موازی است. بستر دریای خزر در شمال بندر انزلی 100تا 250 متر برآمدگی نشان می دهد که نمی توان ناشی از تجمع تپه های ماسه ای در اثر جریانات زیر دریایی خزر و یا تجمع رسوبات سفید رود و شفا رود باشد. بلکه به احتمال قوی ناشی از فعالیت گل فشان به صورت مدفون است. دریای خزر و تالاب انزلی در بخش شمالی برگه دیده می شود. از نظر سنی، دشت ساحلی گیلان متعلق به بعد از پلیوستوسن می باشد. لذا تالاب انزلی قاعدتاً می بایستی در اواخر پلیوستوسن و احیاناً میوسن تشکیل شده باشد. سطح زیرین تالاب را رسوبات دلتایی تشکیل داده اند و خود تالاب در اثر رشد رسوبات ساحلی به صورت زبانه های ساحلی و سد های ساحلی تشکیل شده است. گسلها به خصوص در جنوب باختری برگه انزلی بیشتر روند شمال باختری – جنوب خاوری دارند. تصویر شماره 1 موقعیت برگه 1:100000 انزلی را در نقشه زمین شناسی به مقیاس 1:250000 نشان می دهد.    فصل چهارم : بررسی های دورسنجی مقدمه دورسنجی را می توان به عنوان مشاهده پدیده های پهنه زمین و یا گرد آوری اطلاعات درباره آن، با ابزاری مجزا و از فاصله نسبتاً دور معرفی کرد. دورسنجی به سبب مزیت هایی که داشته، در حال حاضر یکی از ابزارهای اساسی و مهم مطالعاتی است. یکی از ویژگیهای تصاویر ماهواره ای، دید یکپارچه و وسیع آن است. این خاصیت در تعیین ویژگیهای پهنه های آبی از قبیل جریان های دریایی، پهنه های هم دما، جابجائی رسوبات، پیشروی و پسروی دریا بسیار اساسی است. در این پژوهش از داده های ماهواره لندست استفاده شده است. ماهواره لندست در مدار تقریباً دایره ای شکل به دور زمین می گردد. این ماهواره در جهت حرکت عقربه های ساعت در هر 103 دقیقه یک دور کامل زمین را می پیماید. پوشش هر تصویر 185*185 کیلومتر مربع است. مطالعه حاضر بر روی داده های ماهواره لندست 5 و لندست 7 انجام شده است.   مراحل انجام کار بررسیهای دورسنجی در محدوده ورقه 1:100000 بندر انزلی، با استفاده از مجموعه کامل سخت افزاری و نرم افزاری ویژه و به کارگیری شیوه های مناسب پردازش تصویر انجام گرفت. در این بررسی از داده های تی ام ماهواره لندست 5 و داده های ای تی ام لندست 7 استفاده شده که منتج به دستیابی بیشتر اهداف مورد نظر گردید. این بررسی طی مراحل زیر انجام شد. تهیه داده های ماهواره ای داده های ماهواره ای در دو دوره زمانی به شرح زیر تهیه شد. الف: بررسی های دورسنجی با استفاده از داده های رقومی سنجنده TM ماهواره لندست 5 در 7 باند با طول موج های مرئی، مادون قرمز انعکاسی و حرارتی با قدرت تفکیک 30 متر به استثنای باند 6 که قدرت تفکیک آن 120 متر است. به شماره گذر 166 و ردیف 34 انجام شد. تاریخ برداشت داده های 24/3/70 بود.   ب- استفاده از داده های رقومی ETM لندست 7 در هفت باند طیفی با قدرت تفکیک 30 متر (به استثنای باند 6) و یک باند پنکروماتیک با قدرت تفکیک 15 متر است. تاریخ برداشت این اطلاعات 11/3/79 می باشد. استفاده همزمان از داده های مربوط به دو دوره زمانی 9 ساله اطلاعات مفیدی را در رابطه با تغییرات ایجاد شده و تفسیر فراهم آورده است. در اولین گام اطلاعات مربوط به ورقه 1:100000 بندر انزلی مربوط به دو دوره زمانی متفاوت از محیط CD خوانده شد و 7 باند طیفی در 7 کانال ذخیره شدند.   تصحیحات هندسی خطاهای تصویری به دلیل کرویت زمین ، چرخش زمین و … تصحیح شد. برای این منظور از نقشه های توپوگرافی 1:50000 به عنوان مبنای تصحیحات استفاده شد. تصحیحات اتمسفری تصحیحات اتمسفری در تحقیقاتی که به عمل می آید از اهمیت ویژه ای برخوردار است. خصوصیات فیزیکی تابشی نواحی مختلف پس از عبور از اتمسفر به وسیله سنجنده دریافت می شوند و در مسیر عبور خود از اتمسفر تضعیف یا تقویت می شوند. مشکلی که کاربران داده های دورسنجی با آن رو به رو هستند این است که بتوانند جزئیات ویژگی های بازتابی پدیده های مختلفی را که از طریق دستگاههای دورسنجی تولید می شوند دوباره تولید کنند و این شامل تمام فرایند هایی است که سبب انحراف سیگنال از مولفه های اولیه هنگام ترک از پدیده موجود در خشکی و یا دریا می شوند، می باشد. بنابراین تصحیحات اتمسفری به وسیله نرم افزارهای موجود اجتناب ناپذیر است. در تصحیحات اتمسفری در ابتدا باید بین تابشهایی که از سطح خشکی، دریا یا ابرها بر می خیزند تمایز قائل شد. اثرات اتمسفری به خصوص در مورد توده های آبی دریاچه ها، خلیجها، رودخانه ها و اقیانوسها به منظور تعیین پارامترهای فیزیکی یا بیولوژیکی بسیار اهمیت دارد.   پردازش تصویر بخش اعظم داده هایی که در دورسنجی وجود دارند در قالب تصویر مورد استفاده قرار می گیرند به طوری که هر تصویر حاوی اطلاعات بسیار زیادی می باشد. پردازش تصویر شامل عملیاتی روی تصویر است به منظور: استخراج اطلاعات مورد نیاز و مفید. روشهای گوناگونی برای پردازش تصویر مورد استفاده قرار می گیرند. مهمترین این روشها که در این نوشتار از آن بهره جستیم روش افزایش کنتراست یا تباین تهیه هیستوگرام، روش معادل سازی هیستوگرام، بارز سازی لبه، نسبت های باندی، تحلیل مولفه های اصلی فیلتر کردن، فیلتر سازی بالا گذر و پایین گذر می باشد. همانطور که قبلاً ذکر شد هر تصویر ماهواره ای از نظر فضایی، از تعدادی ردیف و ستون در یک چهار خانه شبکه مانند تشکیل شده است. کوچکترین عضو این شبکه را که اغلب مربع شکل است پیکسل می نامند. در تصویر ماهواره ای، هر پیکسل ارزش طیفی و یا تراز خاکستری ویژه ای به نام عدد رقومی یا DN دارد. این DN ها هنگام اکتساب اطلاعات از طرف سنجنده های ماهواره ای متناسب با انرژی بازتابی هر جسم یا عنصر زمینی در یک طول موج به خصوص هستند. این ارزش های بازتابی اندازه گیری شده و به قالب رقومی تبدیل می گردد و به ایستگاههایی در زمین فرستاده می شود و در آن جا از طریق کامپیوتر بر روی نوار مغناطیسی ضبط و نگهداری می شود. تصویر رقومی را می توان بر روی صفحه نمایش، نشان داد. در هنگام نمایش، در مانیتور رنگی، از DN تصویر جهت کنترل بالانس سه رنگ اصلی (قرمز، سبز، آبی) استفاده می شود. به طوری که در تصویر خاکستری اثری از رنگ دیده نمی شود.     بارزسازی تصویر به منظور بارزسازی تصویر با هدف دستیابی به اطلاعات و تصاویر بهینه از روشهای متفاوتی استفاده می شود. بیشترین روشهای مورد استفاده در این نوشتار روشهای زیر می باشند: روش افزایش کنتراست: در این روش پیکسل ها بر اساس شدت هایشان و صرف نظر از موقعیت آنها در تصویر برای عملیات به کار گرفته می شوند. روش بارزسازی لبه: از این روش برای واضح سازی یک تصویر از طریق آشکار ساختن موقعیت های مرزی پدیده های نسبتاً بزرگ در تصویر استفاده می شود. برای انجام بارزسازی لبه اول باید مرز یک پدیده مشخص شود و سپس عملیات مناسب برای بهبود آن مرز انجام گیرد. از این روش برای مشخص کردن مرز بین دریا و خشکی استفاده شد. متداول ترین روش تهیه تصویر رنگی کاذب در مورد داده های سنجنده چند طیفی ماهواره های مجموعه LAN SAT اختصاص باندهای 1، 2، 4 به ترتیب در کانالهای آبی، سبز، قرمز است. در این صورت مناطق پوشش گیاهی سالم که حداکثر شدت انرژی بازتابی را در طیف مادون قرمز نزدیک (باند 4) و حداقل انرژی بازتابی را در طیف زرد – نارنجی (باند1) دارند به رنگ قرمز ظاهر می شوند. در حالیکه مناطق پوشیده از آب، حداقل انرژی بازتابی در طیف مادون قرمز (باند4) به رنگ آبی ظاهر می شوند. اگر چه این ترکیب رنگی ماهواره لندست، رنگ واقعی پدیده را نشان نمی دهد ولی کاربردهای گسترده ای دارند. به طور کلی به کارگیری تصاویر چند باندی اطلاعات بیشتری نسبت به تصاویر تک باندی ارائه می کند. با قبول این مسئله که می توان تباین هر باند را به طور جداگانه افزایش داده و به طور جداگانه ای در هر باند اعمال کرد. اجرای عملیات جداگانه کشیدگی تباین برای هر باند می تواند برای استخراج اطلاعات از داده های رقومی بسیار با ارزش باشند. یکی از روشهایی که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته تحلیل مولفه های اصلی یا P.C.A (Principal Component Analysis) می باشد. این عملیات بر اساس اصول وکتوری است. تبدیل مولفه های اصلی ممکن است به منظور تولید مجموعه ای از باندهای جدید انجام شود. بین این باندهای جدید اطلاعات به طور یکسان توزیع نشده اند بلکه توزیع آنها بیشتر به طریقی است که اطلاعات موجود تا آنجا که ممکن است در تعداد باندهای کمتری متمرکز باشد. بدین ترتیب، ماهواره لندست تی ام که هفت باند دارد، می تواند هفت باند PC نیز داشته باشد (PC1, PC2, PC3,…) که یکی پس از دیگری برهم عمود هستند. هر چه به PC های بالاتر می رویم محتوای اطلاعات کم و کمتر می شود. به طور مثال اطلاعات باند PC1 از PC2 بیشتر است. به هر حال برای انجام این گونه عملیات ساده و سریع، دسترسی به یک سیستم پردازش تصویری کم و بیش ضروری است. در این گزارش به منظور پردازش تصاویر از نرم افزار Geomatica استفاده شده است. شرحی بر تصاویر ماهواره ای: با استفاده از داده های ماهواره ای و ترکیب باندهای مختلف و استفاده از آشکار سازیهای متفاوت تصاویر متعددی ساخته شد. با این هدف که بتوان از آنها در تفسیر زمین شناسی دریایی و تغییرات بوجود آمده طی دو دوره زمانی بهره جست. تصویر شماره 2: تصویری است که محدوده برگه 1:100000 انزلی را نشان می دهد. این تصویر از ترکیب باندهای 7 و 4 و 1 و قرار دادن آنها به ترتیب در کانالهای قرمز، سبز و آبی و به کار گیری آشکارسازی معادل سازی به دست آمده است. در این تصویر جنگلها به رنگ سبز و موقعیت مرداب انزلی و بخشی از دریای خزر نشان داده شده است. تصویر شماره 3: تصویر خطواره های محدوده برگه بندر انزلی است (1:100000) همان طور که مشاهده می شود بخش وسیعی از منطقه را جنگل فرا گرفته و گسلها بیشتر روند شمال خاور و جنوب باختری دارد. تصویر شماره 4: مسیر آبراهه را نشان می دهد. آبراهه ها از کوههای البرز (البرز شمالی) منشا گرفته و پس از گذار از دشت به دریای خزر و مرداب منتهی می شود. تصویر شماره 5: در این تصویر برگه1:100000 بندر انزلی در دوره زمانی متفاوت نشان داده شده است. تصویر الف بر اساس داده های ماهواره ای سال 70 و تصویر ب بر اساس اطلاعات ماهواره ای سال 79 تهیه شده است. در این تصویر سعی شده است ، تخریب جنگلها در دو دوره زمانی نشان داده شود. نقاط A-B-C-D در دو تصویر مکانهایی با طول و عرضهای جغرافیایی مشخص هستند با توجه به این نقاط که در هر دو تصویر علامت گذاری شده اند می توان به میزان تخریب جنگل در این دوره زمانی پی برد. بخشهای علامت زده شده در تصویر بالا در محدوده جنگلی واقع است. در حالی که در تصویر پائین، در این نقاط جنگلها از بین رفته است. تصویر شماره 6: مقایسه ای از مرداب انزلی را در دو دوره زمانی نشان می دهد. تصویر الف بر اساس داده های سال 70 و تصویر ب مربوط به همان داده ها در سال 79 است. نقاط و علائم مشخص شده در دو تصویر فوق، بیانگر مکانهایی با طول و عرضهای جغرافیایی یکسان می باشد. با توجه به این نقاط به تغییر شکل ظاهری مرداب و رشد جلبکها در دو دوره زمانی پی می بریم. همان طور که در تصویر ب مشاهده می شود، رشد جلبکها سطح وسیعی از مرداب را پوشانده و رشد و گسترش آنها به مراتب بیشتر از دوره قبلی می باشد. تصویر شماره 7: تصویر الف مربوط به داده های ماهواره ای سال 79 و تصویر ب مربوط به همان داده ها در سال 70 می باشد. با به کارگیری روشهای آشکارسازی متفاوت دو تصویر فوق در شرایط یکسان به دست آمد، وجود جریان های دریایی در تصویر قدیمی و عدم حضور آن در تصویر جدید قابل توجه است. در تصویر الف احتمالاً به دلیل افزایش عمق آب جریانهای فوق به وضوح دیده نمی شود. تصویر شماره 8: بخش جنوبی دریای خزر در محدوده برگه 1:100000 بندر انزلی (غازیان) را نشان می دهد. این تصویر مربوط به داده های سال 70 می باشد. در این تصویر جهت جریانهای آبی و توزیع مواد معلق در محل بندر انزلی نشان داده شده است. مواد به رنگ زرد متمایل به سبز رسوبات و مواد ورودی به دریای خزر است. تصویر شماره 9: مربوط به بخش جنوبی دریای خزر در محدوده برگه 1:100000 بندر انزلی (غازیان) است. این تصویر مربوط به داده های ماهواره ای سال 79 می باشد، جهت جریان و توزیع مواد معلق و رسوبی دیده می شود. تصویر شماره 10: مربوط به منطقه فوق و نیز سال 79 است در این تصویر سعی شده است با علامتی جهت توزیع و پخش رسوبات مشخص شود. این تصویر با آشکارسازی متفاوت تهیه شده و تراکم مواد معلق بهتر مشخص شده است. تصویر شماره 11: ان تصویر با به کارگیری باندهای PC4 – PC5 – PC6 و قرار دادن آنها به ترتیب در کانالهای قرمز و سبز و آبی به دست آمده است در این تصویر بخش های مرطوب به رنگ آبی پر رنگ دیده می شود. در بخشهایی که عمق آب بیشتر است رنگها سبز متمایل به آبی است. پوشش گیاهی شامل رشد جلبکها به رنگ قرمز نمایش داده شده است. رنگ قرمز نمایانگر تراکم بیشتر جلبکها در بخشهای درونی تالاب است. در این تصویر تنوع رنگی مربوط به محیط تالاب بیانگر تغییرات عمق آب به دلایل مختلف می باشد. خطواره های مشاهده شده در محیط مرداب قابل توجه هستند این تصویر از داده های سال 79 تهیه شده است. تصویر شماره 12: این تصویر از محدوده ای با طول و عرض جغرافیایی 22E و 30 و 49 و 53N و 24 و  37تهیه شده است. تصویر الف مربوط به داده های سال 79 و تصویر ب مربوط به داده های سال 70 در همان منطقه است. در این تصویر می توان تغییرات مسیر رودخانه را طی دو دوره زمانی و بار بر جای گذاشته شده توسط آن را مشاهده کرد. در تصویر جدیدتر پوشش گیاهی و مقدار آب و عرض رودخانه کاهش چشم گیری داشته است. (این محدوده تقریباً در مرز محدوده برگه رشت و انزلی قرار دارد)    تصویر شماره 13: این تصویر از داده های سال 79 تهیه شده است. مرز دریا و خشکی بر روی تصویر (دریا به رنگ آبی و منطقه ساحلی به رنگ قرمز) مشخص شده است. نقاطی با طول و عرض جغرافیایی مشخص بر روی خط ساحلی تصویر مربوط به داده های سال 70 تعیین شد. همان نقاط بر روی تصویر مربوط به داده های سال 79 منتقل شد و این نقاط به هم وصل شد و به ترتیب مرز ساحلی و خشکی در تصویر قدیمی بر روی تصویر جدید ترسیم شد. به عبارت دیگر خطی که با رنگ زرد مشخص شده مرز ساحلی و خشکی با توجه به داده های قدیمی است که موید پیشروی دریا به سمت خشکی در سال 79 نسبت با سال 70 است. تصویر شماره 14: این تصویر از مسیر رودخانه ماسال در نزدیکی دهکده ماسال تهیه شده است. طول و عرض جغرافیایی تقریبی آن 49  5  49 شرقی و 12  20  37 شمالی می باشد. تصویر الف مربوط به داده های ماهواره ای سال 79 و تصویر ب مربوط به داده های ماهواره ای سال 70 می باشد. در این تصویر تغییرات این رودخانه، تخریب جنگل و رشد زمین های کشاورزی و مراتع در طی یک دوره زمانی 9 ساله قابل رویت است.           تصویر شماره 5: مقایسه میزان تخریب جنگل در فاصله زمانی سال 79-80