خلاصه

فرسایش خندقی یکی از فرآیندهای اصلی تخریب خاک است که 50 تا 90 درصد فرسایش کل را در مقیاس حوضه تشکیل می دهد. بنابراین، توصیف دقیق آن در سال های اخیر مورد توجه فزاینده ای قرار گرفته است. تکنیک‌های ژئوماتیک، عمدتاً فتوگرامتری و LiDAR، می‌توانند از تحلیل کمی توسعه خندق پشتیبانی کنند. این مقاله با استفاده از این تکنیک‌ها با استفاده از عکس‌های هوایی و داده‌های LiDAR موجود در هوابرد موجود از سرورهای پایگاه داده عمومی برای شناسایی و تعیین کمیت فرسایش خندقی در طی یک دوره طولانی (1980-2016) در یک منطقه 7.5 کیلومتر مربعی سروکار دارد .در باغ های زیتون چندین پرواز تاریخی (1980، 1996، 2001، 2005، 2009، 2011، 2013 و 2016) در یک سیستم مرجع مختصات مشترک با ابر نقطه LiDAR تراز شدند و سپس، مدل‌های سطح دیجیتال (DSM) و عکس‌های ارتوفوگرافی به دست آمدند. سپس، تجزیه و تحلیل DSM تفاوت ها (DoDs) امکان شناسایی خندق ها، محاسبه مناطق آسیب دیده و همچنین تخمین اختلاف ارتفاع و حجم بین مدل ها را فراهم کرد. این تجزیه و تحلیل ها منجر به کاهش متوسط ​​0.50 متر و کاهش حجم 85000 متر مکعب در منطقه خندق می شود، با برخی از دوره ها (2009-2011 و 2011-2013) نرخ های 10000-20000 متر مکعب را نشان می دهد ./ سال (20-40 تن در هکتار * سال). نسخه دستی DSM ها به منظور به دست آوردن مدل های رقومی ارتفاع (DTMs) در یک بخش دقیق، تجزیه و تحلیل تأثیر این عملیات بر محاسبات فرسایش را تسهیل کرده است، و نشان می دهد که جز در مناطق خندقی با شکل بسیار شیب دار قابل توجه نیست.

کلید واژه ها:

چند زمانی ; فرسایش خندقی ; باغ های زیتون ؛ مدل های دیجیتال ارتفاع ; فتوگرامتری هوایی ; LiDAR

چکیده گرافیکی

1. معرفی

در سطح جهانی، فرسایش خاک یکی از آزاردهنده ترین پدیده های تخریب محیط زیست است [ 1 ، 2 ]. سطح زراعی تخریب شده در سراسر جهان 39 درصد از کل زمین های مناسب برای کشاورزی را تشکیل می دهد [ 3 ]، درصدی که ممکن است در دهه های آینده به طور قابل توجهی به دلیل تسریع فرسایش ناشی از گرمایش جهانی افزایش یابد [ 4 ]. فرسایش آب یک فرآیند پیچیده است که باید در مقیاس های مکانی و زمانی متعدد مورد توجه قرار گیرد. مطالعاتی وجود دارد که در مقیاس پلات انجام شده است که در آن فرآیندهای فیزیکی فرسایش آرام و شیاری غالب است [ 5 ]. معمولاً اندازه گیری های تجربی [ 6] یا انواع مختلفی از مدل RUSLE (معادله یکپارچه تلفات خاک تجدید نظر شده) [ 7 ، 8 ، 9 ] در این مطالعات موردی استفاده شده است.
در همین حال، برخی از نویسندگان [ 10 ] نشان می‌دهند که فرآیندهای جریان متمرکز مانند فرسایش خندقی می‌تواند بین 50 تا 90 درصد فرسایش کل در مقیاس حوضه را توضیح دهد. فرسایش خندقی یکی از مهمترین فرآیندهای تخریب خاک است، اگرچه تا سال های اخیر به دلیل دشواری مطالعه مورد توجه قرار نگرفته است. اکنون این یک میدان به سرعت در حال رشد است [ 11 ]. خندق ها در مقیاس های مکانی و زمانی متفاوت رشد می کنند. آنها از خندق‌های زودگذر با بخش‌های کمتر از 1 متر مربع ، طول حدود 10 متر و ماندگاری کمتر از یک چرخه سالانه، تا خندق‌های دائمی بزرگ با مقاطع صدها مترمربع ، چندین کیلومتر توسعه و چندین دهه تداوم متغیر هستند [ 10 ] .
تکنیک‌های ژئوماتیک می‌توانند از توصیف هندسی دقیق سیستم‌های خندقی پشتیبانی کنند، زیرا این تکنیک‌ها امکان گرفتن و به دست آوردن تصاویر و مختصات نقاط زمینی را در وضوح‌های مکانی و زمانی مختلف می‌دهند. نقاط گسسته در پیمایش داده های خندق را می توان با چندین روش و ابزار اندازه گیری کرد مانند ایستگاه کل، TS [ 12 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، 17 ، 18 ]، سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی (GNSS) [ 19 ، 20 ، 21 ، 22 ، 23 ] یا ارتفاع سنج لیزری و فاصله سنج لیزری [ 16 ،17 ، 24 ]، اگرچه این تکنیک ها عموماً از نظر زمان و منابع پرهزینه هستند. در همین حال، می‌توان ابرهای نقطه‌ای عظیم را با تکنیک‌های تشخیص نور و محدوده (LiDAR) مانند اسکنر لیزری زمینی (TLS) [ 15 ، 16 ، 21 ، 22 ، 25 ، 26 ، 27 ] و اسکنر لیزری هوایی (ALS) گرفت . 22 ، 23 ، 26 ، 28 ، 29 ، 30 ، 31 ، 32 ، 33]. علاوه بر این، تصاویر را می توان با استفاده از دوربین های دیجیتال و حسگرها، در بسیاری از موارد همراه با برخی از تکنیک های ثبت نقطه به دست آورد. بنابراین، مطالعات زیادی بر اساس تصاویر با وضوح و دقت مختلف، گرفته شده با پلت فرم های مختلف، از فاصله نزدیک [ 20 ، 34 ، 35 ] و سیستم های زمینی [ 16 ، 23 ، 36 ، 37 ، 38 ، 39 ، 40 ] تا هوابرد انجام شده است. سیستم هایی با استفاده از بادبادک ها [ 41 ]، وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین، پهپاد [ 21 ، 23 ، 24 ، 39 ، 42 ،43 ، 44 ] ، سکوهای هوایی معمولی [ 15 ، 19 ، 20 ، 22 ، 28 ، 29 ، 32 ، 33 ، 37 ، 40 ، 43 ، 45 ، 46 ، 47 ، 20 ، 1، 4 ، 4 ، 1 ، 4 .
تصاویر و تصاویر ارتومی را می توان برای تعیین مشخصات سطح مورد استفاده قرار داد، بنابراین عکس های معمولی هوایی یا تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا می توانند برای این کاربردها کافی باشند [ 15 ، 29 ، 33 ، 43 ، 49 ]. این امکان تخمین طول، عرض و تراکم سیستم‌های خندق را فراهم می‌کند و تکامل آن‌ها را در طول زمان و به‌ویژه جابجایی یا رشد جانبی برخی از خندق‌ها تحلیل می‌کند [ 15 ، 32 ، 40 ، 43 ، 49 ، 52 .]. در برخی موارد، تأثیر عوامل تعیین‌کننده بر شکل‌گیری و توسعه خندق‌ها مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد که امکان استفاده از مدل‌های پیش‌بینی را فراهم می‌کند [ 33 ، 43 ، 53 ، 54 ، 55 ، 56 ].
علاوه بر مطالعات پلان‌سنجی، روش‌های مبتنی بر تصویر امکان تولید مدل‌های ارتفاعی رقومی (DEMs) را برای تخمین اعماق و حجم خندق و همچنین تغییرات آن‌ها فراهم می‌کنند. بنابراین، رویکردهای متفاوتی، یا بر اساس تکنیک‌های فتوگرامتری مرسوم [ 19 ، 20 ، 24 ، 32 ، 37 ، 45 ، 46 ، 47 ، 48 ، 49 ] یا تکنیک‌های جدید بینایی رایانه‌ای مانند ساختار از حرکت، SfM و Multi استفاده شده است. ویدئو استریو، MVS [ 21 ، 23 ، 25 ، 38 ، 39]. در دسترس بودن مدل‌ها در دوره‌های مختلف، با مقایسه این مدل‌ها به منظور دستیابی به مدل‌های دیفرانسیل (DEMs of Differences یا DoDs) منجر به تحلیل چند زمانی سیستم‌های خندقی می‌شود. این مدل‌ها را می‌توان از فتوگرامتری هوایی معمولی استخراج کرد که اخیراً در این زمینه پیشرفت زیادی کرده است [ 20 ، 28 ، 32 ، 38 ، 39 ، 40 ، 44 ]. این رویکرد به ما امکان می دهد مناطق نسبتاً بزرگ را با وضوح بالا بررسی کنیم و همچنین مطالعات مبتنی بر زمان را از پروازهای تاریخی موجود از اواسط قرن بیستم انجام دهیم [ 20 ، 28 ، 29 ، 32 ، 47 ].، 52 ]. همه این روش‌های مبتنی بر تصویر اغلب با تکنیک‌های ثبت نقطه‌ای مانند LiDAR [ 15 ، 23 ، 29 ، 36 ]، GNSS [ 20 ، 22 ، 23 ، 45 ] یا نقشه برداری مرسوم [ 11 ، 15 ، 16 ، 49 ] ترکیب می‌شوند. استفاده از LiDAR منجر به تولید DEM های با وضوح بالا و قابل اعتماد می شود [ 15 , 22 , 25 , 26 , 28 , 32 , 33 , 38] و ما را قادر می سازد تا با طبقه بندی و فیلتر ابرهای نقطه ای با چگالی بالا، مدل های زمین دیجیتال (DTMs) را بدست آوریم.
علاوه بر این، وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) برای رزولوشن بسیار بالا و بررسی های دقیق در مناطقی از حدود 0.01 تا 100 کیلومتر مربع مناسب هستند . پهپادها برای مقیاس‌های متوسط ​​بین تکنیک‌های زمینی (GNSS، فتوگرامتری فاصله نزدیک و TLS) و بررسی‌های هوایی یا فضایی (فوتوگرامتری هوایی معمولی، تصاویر ماهواره‌ای LiDAR و VHR) بسیار مناسب هستند، اما هزینه‌های پایین یا متوسط ​​را حفظ می‌کنند و امکان مطالعات با وضوح زمانی بالا را فراهم می‌کنند. اکثر مطالعات فعلی با استفاده از پهپادهای چند کوپتر با وضوح سانتی متری هستند [ 21 ، 23 ، 25 ، 38 ، 39 ، 44 ].
همه این رویکردهای ژئوماتیک منجر به اندازه‌گیری‌های سه‌بعدی عرض، عمق و سطح مقطع خندق‌ها می‌شوند که از آن‌ها تخمین‌های حجمی انجام می‌شود [ 14 ، 16 ، 17 ، 23 ، 27 ، 36 ، 50 ]. آنها قادر به تعیین اینکه تلفات خاک خندق نرخ اندازه گیری شده در کرت های آزمایشی یا مدل های RUSLE را حداقل دو برابر کرده است [ 49 ]. با این حال، مناسب‌ترین رویکرد، تولید مدل‌های ارتفاعی دیجیتال، هم DSM و هم DTM (فیلتر شده و/یا ویرایش شده) با وضوح و دقت بالا است [ 15 ، 20 ، 21 ، 22 ، 23 ., 24 , 25 , 28 , 29 , 32 , 34 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 45 , 46 , 47 , 48 , 51 ]. بر اساس این DEM ها، اندازه گیری های مورفومتریک و تخمین های حجمی نیز قابل انجام است [ 15 ، 20 ، 21 ، 28 ، 32 ، 33 ، 38 ، 39 ، 40 ، 41 ., 42 , 45 , 46 , 47 , 48 ].
یکی از جنبه های مهم در این مطالعات، دقت یا کیفیت داده های جمع آوری شده با تکنیک های مختلف است، زیرا اعتبار نتایج به شدت با آن مرتبط است. تجزیه و تحلیل دقت را می توان از مشاهدات بصری کیفی اما همچنین از روش های کمی متفاوت [ 16 ، 32 ، 41 ] انجام داد. در برخی موارد، دقت را می توان از روی خطاها (معمولاً ریشه میانگین مربع یا RMS) جهت گیری تصویر یا فرآیندهای ثبت ابر نقطه لیزری، در نقاط کنترل زمینی و/یا کنترل تخمین زد [ 14 ، 21 ، 23 ، 32 ، 39 ، 40 ، 41 ، 42 ،43 ، 47 ، 48 ، 57 ، 58 ]. سایر تجزیه و تحلیل‌های دقت آن‌هایی هستند که مبتنی بر مقایسه ارتفاع نقاط نمایه یا DEM‌ها، با توجه به نقاط اندازه‌گیری شده با روش دقیق‌تری مانند TS/GNSS [ 15 ، 20 ، 23 ، 37 ، 39 ، 42 ، 45 ] یا TLS [ 16 ، 25 ، 38 ]. در نهایت، روش‌های مبتنی بر مقایسه اندازه‌گیری‌های مکرر یک سطح را می‌توان به طور کلی با محاسبه انحراف معیار این اندازه‌ها در نمونه‌ای از نقاط پیدا کرد [ 13 ,19 ، 26 ، 35 ، 57 ]. علاوه بر این، گاهی اوقات تحلیل های خطا از DEM ها به DoD های مشتق شده از آنها گسترش می یابد [ 13 ، 19 ، 30 ، 57 ، 58 ].
هدف این مقاله توصیف روشی برای شناسایی و تعیین کمیت فرسایش خندقی در طول یک دوره طولانی (1980-2016)، بر اساس فتوگرامتری هوایی و تکنیک‌های LiDAR است. برای این هدف، تنها داده‌های موجود در زیرساخت‌های داده‌های مکانی عمومی (SDI) یا سرورهای دانلود استفاده شده‌اند. نقاط کنترل زمینی (GCPs) از ابرهای نقطه LiDAR استخراج شد، که امکان تراز کردن پروازهای فتوگرامتری تاریخی را در همان سیستم مرجع مختصات مشترک بدون نیاز به GCPهای بررسی شده میدانی فراهم کرد، اگرچه برخی از نقاط چک با GNSS در میدان اندازه‌گیری شدند تا کل فرآیند را نظارت کنید از این پروازها، DSMها، DTMها و مدل‌های دیفرانسیل (DoDs) به منظور تجزیه و تحلیل اثرات فرسایش خندقی بر روی باغ‌های زیتون در منطقه مورد مطالعه منتخب 7.5 کیلومتری تولید شدند.2 در استان Jaén (جنوب اسپانیا). این روش با استفاده از برآورد خطاها و عدم قطعیت ها از مدل های به دست آمده اعتبار سنجی شده است. تجزیه و تحلیل با محاسبه اختلاف ارتفاع و حجم بین مدل‌ها و نرخ متناظر آنها در طول دوره‌های مختلف در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، یک منطقه دقیق که در آن فرآیندهای فرسایش شدیدتر است برای نظارت بر تکامل خندق و مطالعه روابط با بارندگی به عنوان عامل محرک در نظر گرفته شد. در نهایت، برای تکمیل تجزیه و تحلیل اعتبار سنجی و محدودیت های روش بکار گرفته شده، DSM ها برای به دست آوردن DTM ها ویرایش شدند و نتایج به دست آمده در هر دو رویکرد را مقایسه کردند.

2. مواد و روشها

2.1. منطقه مطالعه

منطقه مورد مطالعه، با وسعت تقریبی 7.5 کیلومتر مربع ، در بخش غربی استان Jaén (اندلس، اسپانیا)، در فاصله حدود 25 کیلومتری از مرکز استان واقع شده است ( شکل 1 a,b). ارتفاع آن بین 355 تا 565 متر و شیب متوسط ​​آن 5.37 درجه است. این منطقه در منطقه طبیعی حوضه رودخانه گوادالکیویر شرقی قرار دارد که شامل مناطق سرآب از رشته‌های کازورلا و سگورا می‌شود. با دور انداختن کوه‌های بتیک به سمت جنوب، ارتفاع حوضه از حدود 200 تا 1000 متر متغیر است و شیب آن معمولاً کمتر از 10 درجه است.
از نقطه نظر زمین شناسی، این حوضه از واحدهای گوادالکیویر [ 59 ] تشکیل شده است، مجموعه ای از مواد سنگ شناسی متنوع که از نظر زمین ساختی با رسوبات دریایی لومی-رس خودکتون از عصر میوسن در هم آمیخته شده اند ( شکل 1 ب). سنگ‌شناسی‌های آلوکتونی غالب عبارتند از لوتیت‌ها، تبخیرها و کربنات‌های تریاس، و همچنین مارن‌ها و رس‌های کرتاسه-پالئوژن. به طور خاص، در منطقه مورد مطالعه، مواد تریاس و میوسن رخنمون می‌دهند ( شکل 1 ج). واحدهای تریاس شامل لوتیت ها و ماسه سنگ ها با مقادیر فرعی کربنات و گچ به عنوان برش های تکتونیکی متریک هستند. رسوبات میوسن از مارن سفید و سیلت مارنی تشکیل شده است [ 60 ].
این منطقه تحت تأثیر فرسایش شدید، چه آرام و چه خندقی، علاوه بر سایر فرآیندهای سطحی مانند زمین لغزش است [ 57 ، 61 ]. برخی از بخش‌های منطقه خندق مورد مطالعه که گاهی بر جاده‌ها و مسیرهای روستایی تأثیر می‌گذارد ( شکل 2 ج)، در شکل 2 نشان داده شده است.
استان Jaén منطقه ای است که دارای بیشترین گسترش باغ های زیتون در جهان است. 48 درصد از مساحت قابل کشت استان [ 62 ] را اشغال می کند و 59 درصد از سطح این محصول را در اسپانیا، 30 درصد در اروپا و 19 درصد را در جهان نشان می دهد [ 63 ]. باغ زیتون زندگی اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی استان را به هم متصل می کند و همچنین نمادین ترین منظره آن است. با این حال، پایداری آن در معرض تهدیدات متعددی است که عمدتاً به دلیل تشدید محصول است که باعث کاهش کیفیت خاک در دهه‌های اخیر شده است [ 64 ].]. بنابراین، تناوب سنتی محصولات مدیترانه ای بین غلات و زیتون با کشت تک درختان باغ زیتون جایگزین می شود و بر توانایی خاک برای حمایت از تولیدات کشاورزی همراه با حفاظت از محیط زیست و سلامت و رفاه انسان تأثیر می گذارد. در حال حاضر فرسایش آبی عامل اصلی تخریب خاک در باغ زیتون است، همانطور که در استان Jaén اتفاق می افتد که منطقه آسیب دیده آن به بزرگترین منطقه در اندلس و اسپانیا تبدیل شده است. بنابراین، 80٪ از باغ زیتون Jaén دارای نرخ فرسایش بالای 10 تن در هکتار * سال، با مقدار متوسط ​​32 تن در هکتار * سال است [ 65 ]، که به معنای تلفات بسیار فراتر از ظرفیت بازسازی طبیعی خاک است [ 7 ].]. فرآیندهای فرسایشی نیز نشان دهنده زیان اقتصادی هستند، به ویژه مربوط به کاهش بهره وری خاک بلکه با اثرات دیگری مانند پر شدن مخازن و آسیب به زیرساخت ها [ 66 ].

2.2. مواد

این روش بر استفاده از تکنیک های فتوگرامتری با داده های گرفته شده از سکوهای هوایی معمولی با وضوح زیر متریک، که توسط داده های LiDAR انجام می شود، تمرکز دارد. مجموعه ای از پروازهای تاریخی از سال های 1980 [ 67 ]، 1996 و 2001 [ 68 ]، 2005، 2009، 2011، 2013 و 2016 [ 67 ] به دست آمده از آژانس های مختلف نقشه برداری پردازش شده است ( جدول 1)). فاصله نمونه تصویر زمینی (GSD) پروازهای مختلف از 0.27 متر در پرواز 1980 تا 0.30 متر در پروازهای 1996 و 2001 و 0.45 متر در پروازهای باقی مانده از 2005 تا 2016 متغیر است. پروازهای 2005 آنالوگ (دوربین های مبتنی بر فیلم) هستند. پرواز 2005 یک پرواز مادون قرمز رنگی (CIR) است، در حالی که پروازهای 1977، 1996 و 2001 پانکروماتیک هستند. تصاویر فیلم اصلی با وضوح اسکن مختلف بین 1000 تا 1700 ppi دیجیتالی شده بودند، که نشان دهنده اندازه پیکسل های تصویر متفاوت 0.015-0.025 میلی متر است. پروازهای باقیمانده (2009، 2011، 2013 و 2016) دیجیتال و رنگی مادون قرمز نزدیک (RGB-NIR) هستند. علاوه بر این، داده های LiDAR با اولین پوشش ملی LiDAR مطابقت دارد که در سال 2014 در اندلس با وضوح 1 point/m2 ثبت شد .
هر دو داده فتوگرامتری و LiDAR از چندین زیرساخت عمومی داده فضایی و خدمات دانلود در دسترس هستند. بنابراین، عکس‌های پروازهای ملی (پروازهای بین‌المللی و PNOA) با فرمت‌های تصویری مختلف (TIFF/JPG/ECW) در کتابخانه عکس موسسه ملی جغرافیای اسپانیا (IGN) [ 67 ] و عکس‌های پروازهای منطقه ای در کتابخانه عکس اندلس [ 68 ]. در نهایت، داده های LIDAR که به صورت کاشی (2×2 کیلومتر) در قالب ASPRS LAS ذخیره شده اند، از طریق سرویس دانلود IGN [ 69 ] قابل دسترسی هستند. این داده ها شامل یک ابر نقطه ای است که قبلاً طبقه بندی شده بود. داده های خام LiDAR در سرویس دانلود موجود نبود.

2.3. روش شناسی

روش خلاصه شده در شکل 3 شامل چندین مرحله است که تا حدی در مقالات قبلی توضیح داده شده است [ 57 ، 58 ، 70 ]:
  • جهت گیری پروازهای تاریخی
  • تولید DSM ها و عکس های ارتو.
  • محاسبه DSM تفاوت ها (DoDs).
  • تعیین حدود مناطق خندقی و نسخه DSMs منطقه تفصیلی.
  • تخمین اختلاف ارتفاع و حجم بین مدل ها.

2.3.1. جهت گیری پروازهای تاریخی

ابتدا، ابر نقطه LiDAR با ادغام کاشی های 2×2 کیلومتر مربوطه، دانلود شده از سرویس فوق، به دست آمد. داده ها شامل یک ابر نقطه طبقه بندی شده 1 نقطه بر متر مربع بودتراکم بنابراین، هم آثار و هم نویز قبلاً تصحیح شده بودند که با بازرسی بصری تأیید شد. با این وجود، به منظور کنترل کیفیت داده‌های LiDAR و توسعه رویکردی برای استخراج نقاط کنترل قابل اعتماد از ابر نقطه LiDAR، مجموعه‌ای از 21 نقطه چک که به خوبی در ابر نقطه تعریف شده‌اند در میدان با تکنیک‌های GNSS دیفرانسیل اندازه‌گیری شد. این نقاط باید به وضوح مشخصه های قابل شناسایی (مثلاً سازه ها و گوشه های سقف ساختمان) باشند. بنابراین، برخی از ساختمان‌ها و سوله‌های کشاورزی با سقف مسطح انتخاب شدند و گوشه‌های سقف با تکنیک GNSS اندازه‌گیری شدند. از آنجایی که این گوشه ها به دلیل چگالی کم داده نمی توانند به طور دقیق در ابر نقطه LiDAR شناسایی شوند، مختصات گوشه های سقف باید از داده های LiDAR محاسبه می شد.
بنابراین، گوشه ها با تنظیم یک سطح صاف به نقاط LiDAR واقع در پشت بام ها و محاسبه حداقل مستطیل مرزی (MBR) به دست آمد. شکل 4 این فرآیند را نشان می دهد. سپس این گوشه ها با گوشه های اندازه گیری شده مقایسه شدند. جدول 2 نتایج این مقایسه را نشان می دهد. میانگین کلی خطاهای X و Y کمتر از 0.20 متر است در حالی که ریشه میانگین مربع (RMS) و انحراف استاندارد (SD) حدود 0.50 متر است. خطاهای ترکیبی، میانگین و RMS افقی (XY) حدود 0.7 متر است. در همین حال، خطاهای عمودی (Z) به شرح زیر است: میانگین، 0.24 متر; SD، 0.40 متر و RMS، 0.46 متر.
این نتایج روش توسعه یافته برای به دست آوردن نقاط کنترل زمینی به منظور تراز و ارجاع جغرافیایی تصاویر هوایی را تأیید می کند. بنابراین، از این ابر نقطه، مجموعه ای از نقاط کنترل زمین فتوگرامتری اضافی (GCP) و نقاط چک (CHK) بر اساس معیارهای زیر استخراج شد:
  • نقاط باید به خوبی در سراسر منطقه مورد مطالعه توزیع شوند.
  • آنها باید به طور واضح ویژگی های قابل شناسایی (آثار و سازه ها) باشند.
  • آنها باید در اکثر پروازهای در نظر گرفته شده ثابت و قابل مشاهده باشند.
اگرچه گوشه‌ها و جزئیات قابل شناسایی را می‌توان به دقت در تصاویر و میدان مورد استفاده به عنوان GCPهای معمولی اندازه‌گیری کرد، این نقاط از داده‌های LiDAR استخراج شدند، همانطور که در پاراگراف‌های قبل نشان داده شد. از آنجایی که تمام داده‌ها از سرویس‌های دانلود عمومی در دسترس هستند، رویکرد مورد استفاده در این مطالعه را می‌توان بدون نیاز به استفاده از نقاط GCP/CHK اندازه‌گیری شده در میدان اعمال کرد و سپس، پروازهای تاریخی را می‌توان تنها با استفاده از مجموعه داده عمومی LiDAR جهت‌گیری کرد. علاوه بر این، استفاده از این GCP های مرتبه دوم [ 57 ، 58 ]، استخراج شده از داده های LiDAR، تضمین کرده است که همه پروازها تحت یک سیستم مرجع مشترک پردازش شده اند (ETRS89-UTM 30N).
GCPها، پارامترهای پرواز و دوربین (موقعیت‌های GNSS دوربین، داده‌های IMU اینرسی، پارامترهای کالیبراسیون دوربین و غیره) و تعدادی از نقاط اتصال در جهت‌گیری یا هم‌ترازی پروازهای فتوگرامتری تاریخی، با استفاده از یک ایستگاه کاری فتوگرامتری دیجیتال استفاده شدند. DPW) و نرم افزار Socet Set 5.6 [ 71 ]. به دلیل کمبود داده های کالیبراسیون در دوربین های قدیمی مبتنی بر فیلم آنالوگ، رویکردهایی برای استفاده از پروازهای تاریخی باید در نظر گرفته شود [ 72 ، 73 ].
جدول 3 پارامترهای اصلی فرآیند فتوگرامتری و خطاهای مربوطه را هم در GCP و هم در نقاط CHK نشان می دهد. خطاهای XY بین 0.50 و 0.80 متر در GCP و 0.40-0.55 متر در CHK متغیر است. در همین حال، خطاهای Z کمتر از 0.16 متر هستند (به جز پرواز 1980 که به مقدار نزدیک به 0.3 متر می رسد) در GCP، اما تنوع بیشتری در CHK نشان می دهند. بنابراین، مقادیر 0.25 متر در پرواز 2009 است. 0.37 متر در پرواز 2001. 0.46 متر در پرواز 1980; 0.60-0.70 متر در پروازهای 2005، 2011 و 2016 و 0.80-0.85 متر در پروازهای 1996 و 2013.

با در نظر گرفتن اینکه نقاط کنترل LiDAR مورد استفاده در فرآیند جهت گیری تحت تأثیر خطاهای نشان داده شده در جدول 2 قرار می گیرند، خطای انتشار را می توان با استفاده از رابطه (1) در نقاط چک محاسبه کرد:

سال پایه = (RMS LiDAR 2 + RMS PHOTO – YEAR 2) 0.5
بنابراین، خطاهای منتشر شده در مولفه افقی (XY) از 0.80 تا 0.90 متر متغیر است. در همین حال، در مولفه عمودی (Z) در پروازهای 1980، 2001 و 2008 از 0.50 تا 0.65 و در پروازهای 1996، 2005، 2011، 2013 و 2016 از 0.80 تا 0.95 متر متغیر است.
2.3.2. تولید DSM ها و عکس های راست
مدل‌های سطح دیجیتال (DSM) و عکس‌های قائم برای هر پرواز با استفاده از تکنیک‌های همبستگی خودکار (تطبیق متراکم) که با ماژول NGATE (نسل بعدی استخراج خودکار زمین) از Socet Set 5.6 [ 71 ، 74 ] پیاده‌سازی شدند، تولید شدند.]. با توجه به هنجار مرسوم در فتوگرامتری استفاده از مقدار چندگانه GSD برای تولید DEM، وضوح DEM 5 برابر (2.5 متر) مقدار GSD تصویر اصلی (0.5 متر) در نظر گرفته شده است. در حال حاضر، این قانون به دلیل بهبود الگوریتم‌های جدید برای تطبیق متراکم و استفاده از الگوهای پروازهای فتوگرامتری با همپوشانی‌های بالاتر، مانند آنچه با سیستم‌های هوایی بدون سرنشین (UAS) برنامه‌ریزی شده است، به تدریج کاهش می‌یابد. از DSM های تولید شده، فایل های شبکه ای با فاصله نقطه 2.5 متر در قالب متن صادر شده اند. این شبکه ها در یک نرم افزار GIS، QGIS 3 [ 75 ] باز شدند]، و با استفاده از ابزار شطرنجی QGIS با فرمت TIFF با همان وضوح (2.5 متر) به رستر تبدیل شد. بنابراین، مقادیر شبکه حاصل از تولید DSM توسط سایر روش‌های درونیابی شطرنجی اصلاح نشد. در همین حال، عکس‌های ارتوگرافی به فرمت شطرنجی (TIFF) با GSD برابر با GSD تصویر اصلی (0.5 متر) صادر شدند. DSM برای داده‌های LiDAR و عکس‌های اورتوف برای پروازهای 1980 و 2016 در شکل 5 نشان داده شده‌اند .
در این مقاله، خطاهای Z منتشر شده محاسبه‌شده در نقاط چک به‌عنوان عدم قطعیت‌های DSMs ( جدول 4 ) فرض می‌شوند، همانطور که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.
2.3.3. محاسبه DSMs of Differences (DoDs)
مدل‌های دیفرانسیل یا DSM تفاوت‌ها (DoDs) از DSMs محاسبه شده‌اند که به طور عینی امکان تشخیص مناطقی را که بین تاریخ‌های متوالی تحت جابجایی عمودی سطح زمین قرار می‌گیرند، می‌دهد. جابجایی ها ممکن است منفی یا مثبت باشند، بسته به اینکه هر مدل در مقایسه با مدل مرجع در زیر یا بالای آن قرار دارد، که به ترتیب امکان شناسایی مناطق فرود زمین (فرسایش یا تخلیه انبوه) یا صعود (انباشت جرم یا رسوب) را فراهم می کند.
در این مقاله نیز مانند مقالات قبلی [ 57 ، 58 ، 70]، DSM ها ترجیحاً به DTM ها استفاده شده اند. دلیل آن این است که تمام مدل‌های مورد استفاده برای محاسبه DoD منشأ فتوگرامتری دارند و بنابراین، فرآیندهای طبقه‌بندی خودکار و فیلتر کردن ابرهای نقطه‌ای نتایج خوبی را در مناطقی که پوشش گیاهی خاص یا عناصر دیگر وجود دارد تضمین نمی‌کند. علاوه بر این، ویرایش مدل ها به منظور به دست آوردن DTM ها در یک منطقه وسیع، فرآیندی بسیار زمان بر خواهد بود و بهبود را تضمین نمی کند. با این وجود، یک منطقه کوچک به منظور مقایسه و کالیبره کردن نتایج ویرایش شده است، همانطور که در زیر توضیح داده شده است. کار با DSM ها می تواند باعث ایجاد اعوجاج در تشخیص و تعیین کمیت خندق ها شود، زیرا برخی از تغییرات عمودی به دلیل پوشش گیاهی (رشد، پاکسازی و غیره)، ساختارها یا عناصر دیگر است.

با توجه به عدم قطعیت های عمودی وزارت دفاع، آنها به صورت زیر برآورد می شوند [ 19 ، 58 ، 76 ]:

unc. وزارت دفاع YEAR1-YEAR2 = (Unc. DSM YEAR1 2 + Unc. DSM YEAR2 2) 0.5
عدم قطعیت های محاسبه شده برای وزارت دفاع حدود 1 متر است ( جدول 4 ). بر اساس این عدم قطعیت، ابتدا یک فیلتر آستانه ± 1 متر در نرم افزار GIS برای شناسایی بصری مناطق تحت تأثیر فرآیندهای فرسایش اعمال شد و مناطقی با جابجایی عمودی کمتر از 1 متر در قدر مطلق را دور انداخت. همانطور که بعداً بحث خواهد شد، طبق [ 13 ، 19 ، 28 ، 45 ] این فیلتر 68 درصد عدم قطعیت را حذف می کند.
2.3.4. تحدید مناطق خندقی و نسخه DSM از منطقه تفصیلی
شناسایی و تعیین حدود نواحی خندق بر اساس یک روش نیمه خودکار انجام شده است. ابتدا استفاده از فیلتری که قبلاً تعریف شده بود، و به ویژه مناطقی با مقادیر منفی بالاتر از 1 متر (به صورت مطلق)، امکان شناسایی خندق های بالقوه را فراهم می کند که از طریق تفسیر عکس های ارتوفوگرافی تأیید می شود. این مناطق توسط ابزارهای ترسیم چند ضلعی در نرم افزار GIS مشخص شده اند. شبکه خندقی نشان داده شده در شکل 1 ج نتایج به کارگیری این روش را در دوره کامل تحلیل شده (1980-2016) نشان می دهد.
علاوه بر این، یک بخش دقیق با پیشرفت شدید خندق در سال های اخیر به صورت دستی ویرایش شده است تا DTM را با استفاده از Socet Set با استفاده از ابزارهای استریو DPW به دست آورد. به طور خاص، این نسخه برای DSM هایی که وزارت دفاع برای آنها مرتبط تر بود (2009-2011 و 2011-2013) استفاده شده است، و به معنای پاکسازی پوشش گیاهی و حذف مصنوعات است. چندین آزمایش با وضوح های مختلف و با استفاده یا عدم استفاده از خطوط شکست در نسل DTM انجام شده است. همچنین نتایج به فایل‌های متنی شبکه‌ای که در نرم‌افزار GIS باز شده و با استفاده از ابزار شطرنجی QGIS به رستر با فرمت TIFF تبدیل شدند، صادر شد. به همان روش قبلی، DoD ها از DTM ها به دست می آیند.
2.3.5. تخمین اختلاف ارتفاع و حجم بین مدل ها
تجزیه و تحلیل GIS وزارت دفاع امکان برآورد کاهش عمودی (فرسایش) یا رسوب (انباشتگی) مواد خاک را فراهم می کند. ابتدا، مناطق تحت تأثیر فرسایش خندقی را می توان به عنوان تخمینی از اهمیت فرآیند در کل منطقه مورد مطالعه محاسبه کرد. علاوه بر این، مساحت تخلیه و رسوب را می توان با در نظر گرفتن یا نداشتن آستانه عدم قطعیت ± 1 متر محاسبه کرد. این محاسبات یک رویکرد اولیه را برای ارزیابی غلبه فرآیندهای تخلیه یا رسوب اجازه می دهد.
در همین حال، محاسبه میانگین یا میانگین مقادیر از DoD (تفاوت ارتفاع) در نواحی خندق به ما این امکان را می‌دهد تا تعادل بین فرآیندهای تخلیه و رسوب را به روشی عمیق‌تر تجزیه و تحلیل کنیم و تلفات یا سود کلی مواد خاک را تخمین بزنیم. اگر تراز متوسط ​​منفی باشد، فرآیندهای تخلیه غالب است و اگر مثبت باشد، فرآیندهای رسوب گذاری انجام می شود. در این مورد، رویکردی مبتنی بر توزیع احتمال خطاها مطرح شده است. بنابراین، با توجه به [ 13 ، 19 ، 28 ، 45]، میانگین تعادل اختلاف قد را می توان با وزن دادن به هر اختلاف قد با توجه به احتمال عدم قطعیت آن تخمین زد. به عنوان مثال، اختلاف قد بیشتر از 1± متر (±RMS Z) احتمال 68٪، اختلاف قد بیش از 2± متر (±2RMS Z) احتمال 95٪ و غیره دارد. مقادیر میانگین اختلاف ارتفاع منفی (کاهش) و مثبت (رسوب) نیز با در نظر گرفتن مناطق مربوطه در هر مورد محاسبه می شود. نرخ تخلیه، رسوب و تفاوت ارتفاع تعادل را می توان با تقسیم مقادیر مربوطه بر فاصله زمانی بین مدل ها تخمین زد.
در نهایت، محاسبات حجمی با استفاده از نرم افزار GIS (QGIS) و تخمین تعادل حجمی مواد خاک (تلفات در صورت منفی بودن تعادل یا سود در صورت مثبت بودن تعادل) در یک منطقه معین انجام می شود. در این مورد، حجم تخلیه، رسوب و تعادل با همان رویکرد بر اساس احتمالات توصیف شده در اختلاف ارتفاع تخمین زده می شود. به همین ترتیب، نرخ های حجم را نیز می توان با تقسیم آن مقادیر بر بازه زمانی محاسبه کرد. در نهایت، نرخ‌های حجمی بر حسب سطح و زمان (t/ha*year) به نرخ جرم تبدیل شده‌اند، یعنی واحدهایی که معمولاً داده‌های فرسایش در آنها بیان می‌شوند، تقسیم بر مساحت در هکتار و با در نظر گرفتن چگالی متوسط ​​1.5. t/m 3. این یک مقدار گرد گرفته شده از چگالی ظاهری تخمین زده شده از 4 هسته خاک استوانه ای دست نخورده (قطر 5 سانتی متر، طول 5 سانتی متر) در هر یک از بخش های a و c است ( شکل 2 )، که چگالی متوسط ​​1.512 (0.201±) را به دست می دهد. t/m 3 .
اختلاف ارتفاع و حجم بین مدل‌ها نیز در منطقه دقیق برای DSMها و همچنین DTMهای به‌دست‌آمده با استفاده از نسخه دستی DSMs مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تجزیه و تحلیل با DTMها به منظور اعتبارسنجی نتایج به دست آمده از DSMها انجام شده است. بنابراین، برخی از آزمون‌ها برای ارزیابی تأثیر وضوح مدل و استفاده از خطوط شکست در درون‌یابی اعمال شده‌اند.

3. نتایج

در این بخش، نتایج تجزیه و تحلیل وزارت دفاع به دست آمده از DSM ها، هم در کل منطقه و هم در منطقه تفصیلی ارائه می شود. برای کل منطقه، سه تحلیل انجام می‌شود: اول مناطق، دوم اختلاف ارتفاع و سوم حجم‌ها برای دوره کامل (1980-1996) و همچنین برای دوره‌های جزئی. برای منطقه دقیق، تجزیه و تحلیل در تفاوت ارتفاع و حجم، همچنین برای دوره های کامل و جزئی متمرکز است. علاوه بر این، برای منطقه دقیق، تجزیه و تحلیل DOD ها از DTM های ویرایش شده انجام شده است، همچنین تفاوت ارتفاع و حجم را محاسبه می کند.

3.1. مساحت، تفاوت ارتفاع و حجم برای کل منطقه

DoD های دوره های مختلف برای کل منطقه در شکل 6 نشان داده شده است. منطقه تحت تاثیر فرسایش خندقی دارای وسعت 0.17 کیلومتر مربع است و 2.25 درصد از مساحت منطقه مورد مطالعه 7.45 کیلومتر مربع را تشکیل می دهد. در داخل آن، توزیع مناطق تخلیه و رسوب برای دوره های مختلف در جدول 5 آمده است. همانطور که در این جدول نشان داده شده است، منطقه عدم قطعیت، که در آن اختلاف ارتفاع در محدوده 1± متر است، بسیار بزرگتر از مناطق تخلیه و رسوب در هر دوره است. در همین حال، مناطق تخلیه و رسوب در اکثر دوره ها (1980-1996، 2001-2005، 2005-2009 و 2013-2016)، به جز در سال های 1996-2001، 2009-2011 و 2011-2011، 2011-20 وسعت مشابهی دارند. حدود دو برابر مساحت رسوب گذاری حداکثر درصد مساحت تخلیه با توجه به کل مساحت خندق در نظر گرفته شده در سال 2009-2011 به دست آمد. با توجه به کل دوره مورد تجزیه و تحلیل، درصد سطح تخلیه بسیار بزرگتر (31٪) از درصد سطح رسوب (7٪) می شود. با کنار گذاشتن ناحیه عدم قطعیت (62 درصد از کل مساحت خندق)، درصدها به ترتیب به 63 درصد و 37 درصد می رسند.
نتایج اختلاف ارتفاع بین مدل ها (ارتفاع تخلیه و رسوب) برای کل منطقه در جدول 6 ارائه شده است.. میانگین نرخ‌های تفاوت ارتفاع تخلیه را می‌توان بین 0.01 و 0.20 متر در سال مشاهده کرد، با بالاترین مقادیر در دوره‌های 1996-2001، 2009-2011 و 2011-2013، که مقدار برای دوره کامل 0.02 متر در سال است. در همین حال، میانگین نرخ‌های اختلاف ارتفاع رسوب‌گذاری برای هر دوره (زیر 0.06 متر در سال) بسیار کم است و نرخ برای دوره کامل نزدیک به 0 است. در نهایت، نرخ اختلاف ارتفاع تعادل به مقادیر منفی 0.12 متر در سال می‌رسد. در دوره 2009-2011، 0.06 متر در سال در 2011-2013 و 0.03 متر در سال در 1996-2001، در حالی که مقادیر عملاً در دوره های باقی مانده و 0.014 متر در سال در دوره کامل صفر هستند.
نتایج محاسبات حجم در جدول 7 نشان داده شده است ، جایی که مشاهده می شود که حجم درگیر در دوره کامل حدود 100000 متر مکعب برای تخلیه و حدود 17000 متر مکعب برای فرآیندهای رسوب گذاری است که منجر به تراز منفی مواد زاید 85000 می شود. m 3 . نرخ‌ها برای فرآیندهای تخلیه تقریباً 2800 متر مکعب در سال و برای رسوب‌گذاری حدود 500 متر مکعب در سال است، با نرخ تعادل (ضایعات) تقریباً 2400 متر مکعب ./سال به مقدار مطلق. ترجمه به نرخ جرم، مقادیر برآورد شده برای کل دوره تقریباً 8 تن در هکتار * سال برای فرآیندهای تخلیه، 2 تن در هکتار * سال برای رسوب و 5.5 تن در هکتار * سال برای تعادل است. با این حال، حجم‌ها و نرخ‌ها بر اساس دوره‌ها بسیار متفاوت است، و بنابراین، دوره‌هایی با مقادیر بیشتر حرکت مواد مانند 2009-2011 و 2011-2013 وجود دارد که نرخ تخلیه 20000-30000 متر مکعب در سال، نرخ رسوب در حدود 8000- 10000 متر مکعب در سال و میزان ضایعات 10000 تا 20000 متر مکعب در سال. دوره های باقی مانده نرخ تخلیه کمتر از 10000 متر مکعب در سال، نرخ رسوب کمتر از 5000 متر مکعب در سال با نرخ تراز منفی معمولاً کمتر از 5000 متر مکعب دارند ./سال. نرخ جرم موجود در برخی دوره‌ها مانند 2009-2011 و 2011-2013 مقادیر بالاتر از 30-60 تن در هکتار برای فرآیندهای تخلیه، حدود 13 تا 20 تن در هکتار برای فرآیندهای رسوب گذاری و بین 20 تا 40 تن در هکتار است. در هکتار * سال برای تراز منفی. دوره‌های باقی‌مانده نرخ‌های کمتر از 10 تن در هکتار * سال برای فرآیندهای تخلیه و رسوب و معمولاً کمتر از 2 تن در هکتار * سال برای تعادل دارند، به جز دوره 1996-2001 که تقریباً به 10 تن در هکتار * سال می‌رسد.

3.2. تفاوت ارتفاع و حجم برای منطقه دقیق

DoDها برای منطقه دقیق در شکل 7 برای DSMها و در شکل 8 برای DTMهای ویرایش شده (در دومی، برای دوره های فعالیت بالاتر، 2009-2011 و 2011-2013) نشان داده شده است. در همین حال، محاسبات اختلاف ارتفاع در منطقه تفصیلی در جدول 8 a برای DSMها و در جدول 8 b برای DTMهای ویرایش شده نشان داده شده است.
با توجه به DSMها ( جدول 8 الف)، میانگین نرخ‌های اختلاف ارتفاع کاهش برای اکثر دوره‌ها کمتر از 0.10 متر در سال است، به جز برای سال‌های 2009-2011 و 2011-2013 که نرخ‌ها به ترتیب به 0.50 و 0.30 متر در سال، 0.05 متر در سال می‌رسند. سال نرخ انباشته شده برای دوره کامل است. در همین حال، نرخ‌های رسوب‌گذاری مقادیر کمتر از 0.10 متر در سال را برای هر دوره نشان می‌دهند، با نرخ دوره کامل نزدیک به 0. در نهایت، تفاوت ارتفاع تعادل معمولاً نرخ‌های کمتر از 0.05 متر در سال را به صورت قدر مطلق نشان می‌دهد، به جز برای سال های 2009-2011 و 2011-2013 که نرخ ها به ترتیب 0.40- و 0.30- متر در سال بودند، در حالی که نرخ تعادل برای دوره کامل حدود -0.05 متر در سال بود.
تفاوت ارتفاع ذکر شده در جدول 8b برای مدل‌های ویرایش‌شده دوره‌های 2009-2011 و 2011-2013 تنها تفاوت‌های کوچکی را در رابطه با مقادیر به‌دست‌آمده برای مدل‌های تولید شده به‌طور خودکار نشان می‌دهد، زمانی که خطوط شکست استفاده نمی‌شوند. بنابراین، نرخ اختلاف ارتفاع تخلیه به ترتیب به مقدار متوسط ​​0.54 متر در سال و 0.33 متر در سال، زمانی که وضوح 2.5 متر و همچنین 1 متر است، رسید. در همین حال، نرخ برای ارتفاع رسوب کمتر از 0.05 متر در سال است، و ارتفاع تعادل بسیار شبیه به آن برای تخلیه است. هنگامی که وضوح 1 متر است اما از خطوط شکست استفاده می شود، نرخ اختلاف ارتفاع کاهش به 0.75 متر در سال در دوره 2009-2011 و 0.33 متر در سال در دوره 2011-2013 می رسد. مقادیر رسوب گذاری مقادیر کمتر از 0.10 متر در سال را در هر دو دوره حفظ می کنند، بنابراین نرخ تعادل در هر مورد بسیار شبیه به آنهایی است که کاهش می یابد.
نتایج به‌دست‌آمده برای تحلیل حجم منطقه تفصیلی در جدول 9 a برای DSMها و در جدول 9 b برای DTMهای ویرایش شده نشان داده شده است. از جدول 9 الف، مشاهده می شود که حجم تخلیه و تعادل (ضایعات) برای کل دوره (1980-1996) بیشتر از 30000 متر مکعب ( حدود یک سوم حجم برای کل منطقه) است، اما حجم رسوب ناچیز هستند. بنابراین، میزان حجم در حدود 850 متر مکعب است/ سال برای فرآیندهای تخلیه و تعادلی که نرخ جرمی را بر اساس سطح و زمان نزدیک به 50 تن در هکتار * سال می دهد، که این نرخ ها در فرآیندهای رسوب گذاری ناچیز هستند. بر اساس دوره، حجم تخلیه از حجم رسوب در بیشتر دوره ها بزرگتر است، که معمولاً منجر به تعادل منفی (حجم زباله) می شود. نرخ فرآیندهای تخلیه برای اکثر دوره ها کمتر از 1000 متر مکعب در سال است و در دوره های 2009-2011 و 2011-2011 و 2011-2013 به مقادیر بین 6000 و 9000 متر مکعب در سال می رسد، در حالی که نرخ های رسوب گذاری معادل یا کمتر از 1000 متر مکعب در سال در تمام دوره ها. بنابراین، نرخ تعادل (ضایعات) معمولاً بسیار کم است اما به مقادیری در حدود 6000-7000 متر مکعب می رسد ./سال در دوره های 2009-2011 و 2011-2013. نرخ جرم مقادیر شدید (بالاتر از 300 تن در هکتار * سال) را برای فرآیندهای تخلیه و تعادل در دوره های 2009-2011 و 2011-2013 و مقادیر متوسط ​​(کمتر از 50 تن در هکتار * سال) را در دوره های باقی مانده نشان می دهد. . مقادیر فرآیندهای رسوب گذاری در همه دوره ها پایین است.
حجم‌های محاسبه‌شده برای مدل‌های ویرایش‌شده ( جدول 9 ب) نیز بسیار شبیه به حجم‌های محاسبه‌شده از مدل‌های خودکار است، دوباره زمانی که خطوط شکست در نظر گرفته نمی‌شوند. بنابراین، نرخ‌ها نزدیک به 10000 مترمکعب در سال و 6000 مترمکعب در سال برای حجم‌های تخلیه در دوره‌های 2009-2011 و 2011-2013 هستند، در حالی که آنها کمتر از 1000 متر مکعب هستند ./سال برای فرآیندهای رسوب گذاری. ترجمه به نرخ جرم، فرآیندهای تخلیه به مقادیر شدید بالاتر از 600 تن در هکتار * سال در دوره 2009-2011 و بالاتر از 300 تن در هکتار * سال در دوره 2011-2013 می رسد، در حالی که فرآیندهای رسوب گذاری نرخ های بسیار کمتری دارند. حدود 50 تن در هکتار * سال هنگامی که قدرت تفکیک به 1 متر افزایش می‌یابد و خطوط شکست در نظر گرفته می‌شوند، میزان حجم تخلیه 13500 متر مکعب در سال در دوره 2009-2011 و 6000 متر مکعب در سال در سال‌های 2011-2013، با نرخ رسوب کمتر از 1000 متر است. 3/سال. ترجمه به نرخ جرم، فرآیندهای تخلیه مقادیر 800 تن در هکتار * سال در دوره 2009-2011 و 350 تن در هکتار * سال در دوره 2011-2013، با فرآیندهای رسوب بسیار کمتر، 37 تن در هکتار * سال ارائه می دهند. و 41 تن در هکتار در دوره های مشابه.

4. بحث

در این بخش ابتدا بحثی در مورد LiDAR و عدم قطعیت پروازهای فتوگرامتری ارائه می کنیم. پس از آن، به نتایج حاصل از اختلاف ارتفاع و حجم در کل منطقه و در منطقه تفصیلی می پردازیم. روابط نرخ فرسایش بر اساس دوره‌ها و بارندگی‌ها نیز تحلیل می‌شود. در نهایت، برای منطقه تفصیلی، مقایسه بین نتایج DSM و DTM با شرایط درونیابی مختلف مورد بحث قرار می‌گیرد.

4.1. دقت و عدم قطعیت

ابتدا، یک کنترل کیفی ابر نقاط LiDAR با برخی از نقاط بررسی شده GNSS میدانی انجام شد. این کنترل نشان داد که میانگین خطاهای افقی (XY) و خطاهای RMS حدود 0.7 متر، در حالی که میانگین خطای عمودی (Z) در قدر مطلق 0.24 متر و خطاهای RMS و SD حدود 0.40-0.45 متر بود. از این خطاها، عدم قطعیت ها، به عنوان مقادیر RMS یا SD مانند مطالعات قبلی [ 57 ، 58 ، 70 ] تخمین زده شد.]، برای مولفه افقی 0.7 متر و برای مولفه عمودی 0.5 متر بود. سپس عدم قطعیت افقی برای X و Y حدود 0.5 متر برای هر یک خواهد بود، که تقریباً با نیمی از وضوح داده LiDAR منطبق است و برابر با وضوح عکس های عمودی است. در همین حال، میانگین خطای عمودی (Z) 0.24 متر به ما در مورد تناسب کلی خوب ابر نقطه هوایی LiDAR با سطح زمین اطلاع می دهد، همانطور که مقادیر SD یا RMS زیر 0.5 متر در مورد تناسب خوب نقاط یا بخش های خاص انجام می دهند. علاوه بر این، مطابق با برخی از مطالعات قبلی است که از داده های LiDAR برای مطالعه فرآیندهای سطح زمین استفاده کرده است [ 15 ، 22 ، 26 ، 28 ، 30 ، 31 ، 33 ، 58 .، 76 ]. در این مقالات دقت، که به عنوان یک مشخصات ابزاری بیان می‌شود یا از مقایسه داده‌های LiDAR با روش‌های دقیق‌تر (GNSS، TS، TLS) تخمین زده می‌شود، عمدتاً از 0.1 متر تا 0.5 متر متغیر است. مقادیر کمتر را فقط می توان با بررسی های TLS به دست آورد، که در آن دقت بین 0.02 متر و 0.1 متر است [ 15 ، 22 ، 25 ، 26 ].
با توجه به عدم قطعیت محصولات فتوگرامتری (DSM ها و عکس های ارتوگرامتری)، در برخی از مطالعات قبلی [ 57 ، 58 ، 77 ]، مشاهده شده است که عدم قطعیت های عمودی در DEM ها به دست آمده از تطابق از پروازهای فتوگرامتری، حدود دو یا سه برابر است. خطاهای باقیمانده جهت گیری در Z، محاسبه شده در نقاط کنترل (GCPs). با این حال، در این مقاله، یک خطای انتشار از داده های LiDAR به فرآیند جهت گیری فتوگرامتری با استفاده از نقاط چک خارجی در نظر گرفته ایم. به طور کلی، از آنجایی که از چک خارجی استفاده شده است، خطاها بیشتر از برآورد مقالات ذکر شده قبلی بوده است. همانطور که در جدول 3 و جدول 4 مشاهده می شود، خطای Z در نقاط کنترل بیشتر از دو یا حتی سه برابر خطای Z در نقاط کنترل است. بنابراین، خطاهای RMS منتشر شده از مؤلفه عمودی (Z) مقادیری بین 0.5 تا 0.9 متر را نشان می دهد که به عنوان عدم قطعیت DSMs در نظر گرفته می شود. از اینها، عدم قطعیت‌های DoDs محاسبه می‌شوند، که منجر به مقادیری در حدود 1 متر می‌شود، به همان ترتیبی که در مطالعات مرجع با روش‌شناسی و وضوح مشابه برآورد شده‌اند [ 20 ، 28 ، 47 ، 48 ، 58 ]. دقت‌های بالاتر تنها زمانی به دست می‌آیند که تصاویر با وضوح بالاتر پردازش شوند: مرتبه 3-10 متر و حتی در فتوگرامتری فاصله نزدیک کمتر [ 20 ، 34 ، 36 ]]؛ 10-2 تا 10-1 متر در فتوگرامتری زمینی [ 23 ، 25 ، 35 ، 38 ، 39 ، 40 ] یا فتوگرامتری پهپاد [ 21 ، 23 ، 24 ، 39 ، 40 ، 41 ، 42 ]. این آخرین دقت‌ها با آنهایی که با استفاده از نظرسنجی‌های GNSS یا TS به‌دست می‌آیند قابل مقایسه هستند [ 13 ، 19 ، 20 ].
به دنبال روش شناسی توسعه یافته در مطالعات [ 13 , 19 , 28 , 45]، حداقل آستانه تشخیص (minLoD) را می توان از عدم قطعیت ها به منظور انجام تفاوت ارتفاع یا محاسبات حجم از DEM ها به روشی قابل اعتماد تعریف کرد. بنابراین، یک رویکرد ساده می تواند دور انداختن مقادیر کمتر از minLOD باشد که به عنوان خطاهای SD یا RMS تعریف شده است. در یک توزیع نرمال، این مقادیر نشان دهنده 68 درصد فاصله اطمینان هستند، بنابراین محاسبات در این درصد فاقد عدم قطعیت هستند. معمولاً دو برابر این خطاها در نظر گرفته می شود که نشان دهنده 95 درصد فاصله اطمینان است و دقت محاسبات نیز همینطور است. با این حال، تفاوت ارتفاع و محاسبات حجمی به این minLOD بسیار حساس است [ 45 ]، و مقدار زیادی از اطلاعات را نیز می توان با این روش از دست داد [ 13 ]]. بنابراین، رویکردهای دیگری بر اساس این ایده وجود دارد که هر اختلاف قد یک فاصله اطمینان را ارائه می‌کند و بنابراین احتمال عاری بودن از عدم قطعیت را می‌توان تخمین زد. از وزارت دفاع هر دوره تجزیه و تحلیل شده، می توان یک امتیاز T و سپس احتمال عاری بودن از یک عدم قطعیت معین را محاسبه کرد [ 13 ]. در نهایت، محاسبات اختلاف قد و حجم را می توان با وزن دادن هر اختلاف قد بر اساس احتمال آن انجام داد.

4.2. مساحت ها، ارتفاعات عمودی و حجم ها در کل منطقه

از بخش نتایج، ابتدا یک منطقه مورد مطالعه را می توان تحت تأثیر فرسایش خندقی با شدت متغیر در طول دوره های مختلف مشاهده کرد. از نظر کیفی، شکل 6 نشان می دهد که فرآیندهای کاهش یا فرسایش (تفاوت ارتفاع منفی) بر رسوب در ناحیه خندق غالب است. این به ویژه در نقشه دوره کامل مشاهده می شود ( شکل 6 h) که در آن سیستم خندقی گسترش یافته و در کل منطقه منشعب می شود.
منطقه تحت تاثیر فرسایش خندقی 0.17 کیلومتر مربع از کل منطقه مورد مطالعه 7.45 کیلومتر مربع است . بنابراین، 2.25٪ از منطقه مورد مطالعه را نشان می دهد، تراکم خندق 3.90 km/km2 است . هر دو داده‌های جزئی هستند که از یک خندق و منطقه‌ای که با حوضه آبریز مطابقت ندارد محاسبه شده‌اند. در همین حال، داده های درصد و چگالی برآورد شده برای کل حوضه آبریز حدود 20 کیلومتر مربع ( آرویو دل کورتیجو د لا پیدرا، شکل 1 ) به ترتیب 1.35٪ و 3.15 کیلومتر بر کیلومتر مربع است . این مقادیر به همان ترتیب بزرگی هستند که در مطالعات قبلی برای حوضه های آبریز با گسترش مشابه [ 49 ] یا حتی بزرگتر [ 21 ، 24 ] یافت شد., 33 , 43 , 53 , 55 ]. با این وجود، برخی موارد شدید ثبت شده است که در آن مقادیر بین 16% و 60% به دست آمده است [ 15 ، 25 ، 47 ، 56 ]، اگرچه مناطق در نظر گرفته شده آنقدر متفاوت هستند که نتایج به سختی قابل مقایسه هستند.
در داخل منطقه خندق، به نوبه خود، درصد منطقه تخلیه شده برای کل دوره تجزیه و تحلیل (1980-2016) بسیار بزرگتر (31٪) از درصد سطح رسوب گذاری (7٪) می شود، اگرچه منطقه عدم قطعیت، در اینجا به عنوان در نظر گرفته شده است. فاصله بین ± 1 متر (±RMS Z)، به بیش از 60 درصد می رسد ( جدول 5 ). این ناحیه عدم قطعیت منطقه ای نیست که در آن فرآیندهای فرسایش و رسوب رخ ندهد، همانطور که قبلاً مطرح شد و اصلاحی بر اساس احتمال خطا برای محاسبه اختلاف ارتفاع و حجم اعمال شده است. با این حال، دور انداختن منطقه عدم قطعیت، کاهش یا فرسایش بر رسوب یا تجمع مواد خاک غالب است (به ترتیب 63٪ و 37٪). این نتایج با نتایج مشاهده شده در برخی مطالعات مطابقت دارد [ 47]، بر خلاف سایر سیستم‌های رودخانه‌ای که در آن هر دو فرآیند متعادل هستند [ 13 ، 32 ] یا حتی فرآیندهای تجمع غالب هستند [ 28 ].
به همین معنا، تعادل بین میانگین تخلیه (0.61 متر) و اختلاف ارتفاع رسوب (0.10 متر) در منطقه خندق به 0.51 متر تخلیه تبدیل شد ( جدول 6 ). نرخ‌ها 0.017 متر در سال برای تخلیه، 0.003 متر در سال برای رسوب و 0.014 متر در سال تراز منفی است که غلبه فرآیندهای تخلیه یا فرسایش را با توجه به فرآیندهای رسوب یا تجمع تأیید می‌کند. این ارتفاعات مرتبه دسی متر با برخی از مقادیر مرجع یافت شده در رویکردهای مبتنی بر فتوگرامتری هوایی و LiDAR قابل مقایسه هستند [ 15 ، 28 ، 30 ، 32 ، 45 ، 47 ، 48 ، 78 ].
در حجم، می توان مشاهده کرد که حجم تخلیه به طور کلی بزرگتر از حجم رسوب، در مقادیر مطلق است، بنابراین حجم تعادل منفی برای دوره کامل (1980-1996) حدود 85000 متر مکعب است ( جدول 7 ) که باید تخلیه شود. توسط شبکه زهکشی که خندق ها به آن منتهی می شوند. این نرخ ها 2800 متر مکعب در سال برای تخلیه و 500 متر مکعب در سال برای رسوب گذاری است که تراز منفی (ضایعات) نزدیک به 2400 متر مکعب در سال ایجاد می کند. با در نظر گرفتن کل منطقه مورد مطالعه (745 هکتار) و جرم ظاهری خاک 1.5 تن بر متر مکعباین میزان به ترتیب 72/5 تن در هکتار، 94/0 تن در هکتار و 78/4 تن در هکتار است. این نرخ ها مطابق با مقادیر برآورد شده برای استان Jaén [ 65 ] است، با در نظر گرفتن این که این نرخ ها برای همه فرآیندهای فرسایش از جمله فرسایش آرام، شیاردار و خندقی است. علاوه بر این، آنها در محدوده یافت شده در مراجع [ 10 ، 11 ، 49 ] قرار دارند، اگرچه در مقادیر پایین ترشان هستند. با این وجود، این محدوده بسته به گسترش منطقه و محیط، اگر حوضه آبریز یا منطقه خندق در نظر گرفته شود، یا نحوه اندازه گیری (به عنوان مثال، حجم تخلیه یا تولید رسوب) بسیار گسترده است. معمولاً وقتی مناطق بسیار بزرگی به مساحت 106 هکتار در نظر گرفته می‌شوند [ 10 ،43 ]، نرخ هایی در اطراف و حتی کمتر از 1 تن در هکتار * سال یافت می شود. وقتی مناطق بین 102 تا 106 هکتار باشد، نرخ بین 1-10 تن در هکتار * سال است. در نهایت، مناطق کوچکتر از 102 هکتار، نرخ های بالاتر از 10 تن در هکتار * سال را نشان می دهند [ 10 ، 11 ، 78 ]. با این حال، بیشتر مناطق مورد مطالعه با رویکردها و گسترش مشابه با آنچه در این مطالعه در نظر گرفته شده است، نرخ بسیار بالاتری دارند، حتی زمانی که کل حوضه در نظر گرفته شود: 39.7 تن در هکتار * سال [ 49 ]، 331 تن در هکتار * سال [ 47 ]، بین 160 و 430 تن در هکتار * سال [ 48 ]، حدود 700 تن در هکتار * سال [ 28 ]، 871 تن در هکتار * سال [ 40 ]] و مقادیر شدید 1500-2500 تن در هکتار * سال [ 78 ]. اگر فقط منطقه خندق (16.75 هکتار) در نظر گرفته شود، نرخ های برآورد شده در تحلیل ما به مقادیر 255 تن در هکتار * سال برای تخلیه، 42 تن در هکتار * سال برای رسوب گذاری و 213 تن در هکتار * سال برای (منفی) می رسد. تعادل، بیشتر شبیه موارد موجود در مراجع است.
بر اساس دوره ها، تجزیه و تحلیل بسیار غنی تر است، زیرا دوره های مختلف تغییرات زیادی را در رابطه با مقادیر متوسط ​​برای کل منطقه نشان می دهند. بنابراین، در نقشه های شکل 6 ، فرآیندهای کاهش شدید یا فرسایش را می توان در دوره های 1996-2001، 2009-2011 و 2011-2013، به ویژه در دو دوره اخیر مشاهده کرد. از نظر کمی، نسبت بیشتر مناطق عدم قطعیت مربوط به دوره هایی است که در آن فرآیندها شدت کمتری دارند. با کنار گذاشتن مناطق عدم قطعیت، نسبت مناطق تخلیه به مناطق رسوب در دوره های 1980-1996، 2001-2005، 2005-2009 و 2013-2016 متعادل است، در حالی که این نسبت در دوره های 1996-2001-2001-2019 و 2001-1996 حدود دو برابر است. 2011-2013، به ویژه در سال های 2009-2011 ( جدول 6 ).
این با مقادیر بالاتر اختلاف ارتفاع متوسط ​​کاهش (ترتیب دسی متر)، که در همان دوره ها اتفاق می افتد، مصادف است. همچنین مطابق با مقادیر بالاتر (منفی) تراز متوسط ​​است، با توجه به اینکه مقادیر متوسط ​​رسوب در مقادیر کلی پایین در هر دوره (ترتیب سانتی متر) وجود دارد. این نرخ‌ها حتی تفاوت‌های بین دوره‌ها را افزایش می‌دهند، و بنابراین حداکثر میانگین کاهش و تفاوت ارتفاع تعادل به صورت مطلق در دوره 2009-2011 (مقادیر بالاتر از 0.10 متر در سال) رخ می‌دهد و پس از آن دوره 2011-2013 (0.10-0.06). متر در سال) و دوره 1996-2001 (مقادیر کمتر از 0.05 متر در سال).
با توجه به حجم ها، تجزیه و تحلیل با سه دوره 1996-2001، 2009-2011 و 2011-2013 مشابه است، که حجم های تخلیه و تعادل (منفی) را بیشتر از دوره های دیگر نشان می دهد، در حالی که حجم رسوب معمولا کم است ( جدول 7 ). برخی از دوره‌ها مانند دوره اول (1980-1996) حجم مطلق بزرگی را ارائه می‌کنند، هم از تهی شدن و هم رسوب. این بیشتر به دلیل عدم قطعیت در مدل های به دست آمده از عکس های با کیفیت بدتر (تصاویر فیلم اصلی دیجیتالی شده) است تا تفاوت های واقعی بین DSM ها در یک دوره زمانی طولانی. نرخ‌ها به وضوح فعالیت‌های مختلف فرسایش را در دوره‌ها با مقادیر نرخ تعادل نزدیک به 20000 متر مکعب در سال در دوره 2009-2011، در حدود 10000 متر مکعب نشان می‌دهند ./ سال در دوره 2011-2013 و 5000 متر مکعب در سال در دوره 1996-2001، در حالی که در دوره های باقی مانده، نرخ ها ناچیز است.
فعالیت فرسایشی بالاتر، نسبت به سایرین، در دوره های 1996-2001، 2009-2011 و 2011-2013 می تواند مربوط به بارندگی باشد ( شکل 9 ). بارندگی های هفتگی حداکثر مقادیر (بالاتر از 100 میلی متر) را در پاییز-زمستان سال های 1996-1997، 1997-1998، 1999-2000، 2009-2010، 2010-2011 و 2012-2012 نشان می دهد. در واقع، حداکثر مقدار مطلق 150 میلی متر در نوامبر 2012 به دست آمده است ( شکل 9 ب). در همین حال، بارندگی ماهانه نیز حداکثر مقادیر (حدود 250 میلی متر) را در زمستان 1995-1996، 1996-1997، 1997-1998، 2009-2010، 2010-2011 و 2012-2012 به حداکثر مقدار مطلق 2013 نشان می دهد. در ژانویه 2010 ( شکل 9ج). بنابراین، حداکثر فعالیت فرسایشی که در دوره 2009-2011 رخ می دهد مربوط به بارندگی های پاییز-زمستان 2009-2010 و 2010-2011، به ویژه اولی است. فعالیت دوره 2011-2013 مربوط به بارندگی های پاییز و زمستان 2012 است. و فعالیت دوره 1996-2001 مربوط به بارندگی های پاییز-زمستان 1996-1997 و 1997-1998 است. رابطه بین بارندگی و فرسایش در محیط های مختلف در سراسر جهان به خوبی ثابت شده است، بارندگی مهمترین عامل محرک این فرآیندهای فرسایشی است [ 49 ]. در واقع، در منطقه اندلس، تجزیه و تحلیل تکامل شبکه های زهکشی از عکسبرداری تاریخی (1956-2013) الگوهای مشابهی را با نتایج این مطالعه نشان می دهد [ 49 ]]. بنابراین، حداکثر مقادیر بارندگی در 24 ساعت و میانگین بارندگی سالانه در سال‌های 1997 و 2010 باعث افزایش شبکه زهکشی شد. این الگوها و روابط در فرآیندهای دیگر مانند زمین لغزش در منطقه [ 57 ، 70 ] تحت یک رژیم بارندگی نامنظم که در آن دوره های خشک چند ساله متناوب با دوره های مرطوب متمرکز در طول فصل های پاییز-زمستان دو یا سه سال متوالی مشاهده شده است. .
با این وجود، همانطور که در شکل 9 و جدول 6 و جدول 7 مشاهده می شود ، بارندگی های مربوط به دوره 1996-2001 تقریباً 80٪ بارندگی های دوره 2009-2011 است، اما پیامدهای آنها در فرآیندهای فرسایش حدود 50٪ است. . بنابراین، برخی از سوالات در مورد تأثیر عوامل دیگر، علاوه بر بارندگی، باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. در این میان تأثیر مسیرها، مسیرها و جاده‌های روستایی (همانطور که در شکل 2 ج نشان داده شده است) و تغییرات در کاربری و شیوه‌های کاربری زمین و همچنین مکانیسم رشد خندق‌ها پس از شروع فرآیند. اگرچه تأثیر بارندگی ها و تغییرات کاربری اراضی در مناطق نزدیک به محدوده مورد مطالعه تحلیل شده است [ 49 ].]، داده های اضافی برای استخراج نتیجه گیری در مورد تأثیر منطقه ای همه این عوامل ضروری است.

4.3. مساحت ها، ارتفاعات عمودی و حجم ها در ناحیه تفصیلی

به طور کلی تمام مشاهدات انجام شده در قسمت قبل برای کل منطقه در منطقه تفصیلی معتبر است، اما ارتفاع، حجم و نرخ متفاوت است. بنابراین، فرآیندهای تخلیه به وضوح در منطقه خندق مشاهده می شود ( شکل 7 ). مساحت حوضه آبریز 30.83 هکتار و امتداد خندق 1.81 هکتار است که نشان دهنده شدت آبکند 5.87 درصد است، تقریباً دو برابر درصد برآورد شده برای کل منطقه.
به همین ترتیب، در این بخش، میانگین اختلاف ارتفاع برای تخلیه در دوره کامل 1980-2016 تقریباً سه برابر (1.70 متر) مقدار محاسبه شده در کل منطقه (0.61 متر) است. در این میان، میانگین رسوب گذاری عملاً ناچیز است و بنابراین میانگین برای مانده عملاً برابر با تخلیه است ( جدول 8 الف). سپس میانگین نرخ‌های کاهش و اختلاف ارتفاع تعادل به مقادیر حدود 0.05 متر در سال می‌رسد. این بدان معنی است که در این بخش فعال از خندق، فرآیندهای فرسایش به طور مطلق بر فرآیندهای رسوب گذاری غالب است. این با مقادیر نشان داده شده توسط تجزیه و تحلیل حجم ( جدول 9 a) تأیید می شود. متوسط ​​حجم تخلیه و تعادل حدود 30000 متر مکعب است، تقریباً یک سوم حجم خندق کل منطقه مورد مطالعه، در حالی که حجم رسوب عملاً ناچیز است. نرخ حجم تخلیه و تعادل به مقادیر نزدیک به 900 متر مکعب در سال می رسد که به نرخ جرمی بیش از 40 تن در هکتار * سال می رسد. این مقادیر به طور قابل توجهی بالاتر از مقادیر محاسبه شده برای منطقه مورد مطالعه و در محدوده میانی مقادیر یافت شده در استان و منابع است [ 10 ، 11 ، 49 ]. اگر فقط نواحی خندقی در نظر گرفته شوند، نرخ ها نزدیک به 700 تن در هکتار * سال می شود که با برخی مقادیر شدید منابع قابل مقایسه است [ 28 ، 40 ، 47 ، 78 ].
در مورد کل منطقه، دوره هایی در بخش تفصیلی با مقادیر بسیار بالاتر وجود دارد، مانند دوره های 2009-2011 و 2011-2013. این را می توان در نقشه های شکل 7 مشاهده کرد (به ویژه در شکل 7e,f)، که در آن مقادیر منفی اختلاف ارتفاع (کاهش) به دست آمده در نواحی خندق در این دوره ها بر مقادیر صفر یا مثبت (رسوب) غالب است. علاوه بر این، وضوح این ارقام به ما اجازه می دهد تا توزیع مناطق تخلیه را مشاهده کنیم که در دوره 2009-2011 در مرکز یا محور خندق متمرکز شده اند، در حالی که در دوره 2011-2013 به سمت دیواره های جانبی جابجا شده اند. خندق این منجر به تکامل ابتدا با استفاده از برش عمودی (2009-2011) و بعداً با استفاده از پس کشیدن دیواره خندق شد. از نظر کمی، این دوره‌ها نرخ‌های قابل‌توجهی از کاهش و تفاوت ارتفاع تعادل (0.50 متر در سال و 0.30 متر در سال) را در مورد دوره‌های باقی‌مانده که نرخ‌ها در آن‌ها ناچیز است، نشان می‌دهند ( جدول 8).آ). حتی در دوره 1996-2001، زمانی که نرخ ها در کل منطقه به سطح قابل توجهی می رسد، در این منطقه خاص، آنها عملا ناچیز هستند. تجزیه و تحلیل حجم حتی واضح تر است ( شکل 9 الف)، زیرا نرخ تخلیه و تعادل این دوره ها به ترتیب بزرگی (8000 متر مکعب در سال و 5000 متر مکعب در سال) از دوره های دیگر (همیشه زیر 800 متر) بالاتر است. 3 / سال). ترجمه این حجم ها به نرخ های جرمی اجازه می دهد تا به مقادیر شدید، تا 275-425 تن در هکتار * سال برای تعادل، همانطور که در منابع یافت می شود [ 28 ، 40 ، 47 ] دست یافت.
رابطه فعالیت فرسایشی در این منطقه با بارندگی منجر به نتایجی مشابه با نتایج کل منطقه می شود. بنابراین، حداکثر مقادیر هم در بارندگی های هفتگی و هم ماهانه در دوره های 2009-2011 و 2011-2013 مربوط به فرسایش و تلفات بیشتر خاک در این دوره ها است ( شکل 9).). با این حال، فعالیت قابل توجه دوره 1996-2001 در کل منطقه، مربوط به سال های بارانی 1996-1998، در اینجا یافت نمی شود. این امر ما را به بررسی تأثیر عوامل محرک محلی مانند جاده‌ها و راه‌های روستایی و استفاده از زمین و شیوه‌هایی که فرآیندهای فرسایش را تسریع یا مهار می‌کنند، در نظر می‌گیرد. مطالعات منطقه ای عوامل تعیین کننده و محرک و همچنین تجزیه و تحلیل خطر که از هدف این مطالعه فراتر می رود، می تواند به دانش بیشتر در مورد علل و تحولات فرآیندهای فرسایش در منطقه منجر شود.
با توجه به تأثیر وضوح DEM و پردازش داده ها، برخی از آزمون ها انجام شد. اولاً، تنها نسخه دستی برای به دست آوردن DTM از DSM ها، بهبود قابل توجهی در مدل ها و محاسبات ایجاد نکرد و افزایش وضوح (تا 1 متر) نیز انجام نشد. در همین حال، ترکیب روش ویرایش با معرفی خطوط شکست با وضوح 1 متر ( شکل 8 ) باعث بهبود قابل توجه تعریف DTMs شد. بنابراین، هنگام پردازش DTM های دوره 2009-2011 (ویرایش شده و درون یابی شده با خطوط شکست)، نرخ تخلیه و تفاوت ارتفاع تعادل 50٪ افزایش می یابد (از 0.50 متر در سال به 0.75 متر در سال، جدول 8) .ب). با این حال، این نرخ ها در دوره 2011-2013 (0.33 متر در سال) تغییر نمی کند. در همین حال، نرخ تخلیه و حجم تعادل نیز افزایش می یابد، در این مورد 40٪ (از 10000 متر مکعب در سال به 13500 متر مکعب در سال) برای دوره 2009-2011، اما در دوره 2011-2011 نیز تغییری نمی کند. 2013 ( جدول 9 ب).
از این داده ها، ابتدا یک تخمین فرعی از شدت فرآیندهای فرسایش مشاهده می شود که تنها DSM ها در نظر گرفته می شوند و برای به دست آوردن مدل ها از درونیابی خطی استفاده می شود. بنابراین، اگر DSM ها ویرایش شوند و خطوط شکست در درونیابی در نظر گرفته شوند، ارتفاع و حجم کاهش می تواند 40٪ تا 50٪ بیشتر شود، مانند دوره 2009-2011. این تخمین فرعی باید در تعیین کمیت فرسایش خندقی علاوه بر عدم قطعیت های ناشی از فرآیندهای جهت گیری در نظر گرفته شود. با این حال، این رفتار در همه موارد مشاهده نمی شود، مانند دوره 2011-2013 که در آن تفاوت ارتفاع، حجم و نرخ در هر دو مدل ویرایش شده و غیر ویرایش شده مشابه است. این تفاوت ها در رفتار DTM ها پس از ویرایش می تواند به شکل بخش خندقی و در نتیجه به فرآیندهای فرسایش مربوط باشد. بنابراین، از مشاهده نمایه‌ها یا بخش‌های DSM و DTM، DoDs و عکس‌های ارتوگرافی (شکل 10 )، مشاهده می شود که رشد خندق در عمق تا دوره 2009-2011 عمدتاً در مولفه عمودی (برش خندقی) است. در این حالت، شکل حاصل از بخش 2011 بسیار شیب دار و باریک است. این مطابق با مشاهده نقشه اختلاف ارتفاع این دوره است ( شکل 7 e و شکل 8الف) که در تبر مرکزی خندق بالاتر است. بنابراین، در این بخش های شیب دار، درون یابی خطی اشکال می تواند مدل را هموار کند و عمق و در نتیجه اختلاف ارتفاع و حجم ها را زیر برآورد کند. با این حال، رشد خندق در دوره 2011-2013 عمدتاً در مولفه افقی با پس‌کشی دیواره‌های جانبی بیشتر از برش است. این منجر به بخش وسیع‌تر و کم‌شیب‌تر می‌شود، جایی که درون‌یابی مدل‌ها را چندان هموار نمی‌کند و بنابراین، تفاوت بین DSM‌های بدون خطوط شکست و DTM‌های ویرایش شده با خطوط شکست عملاً ناچیز است. همچنین تکامل مشاهده شده در نقشه های اختلاف ارتفاع را تایید می کند ( شکل 7 f و شکل 8ب) جایی که اختلاف ارتفاع از تبر مرکزی خندق به دیواره های جانبی جابجا می شود.
علیرغم تخمین فرعی مشاهده شده تفاوت ارتفاع و حجم در برخی مورفولوژی های خندق، تکنیک اعمال شده با DSM های تولید شده به طور خودکار برای اولین شناسایی و حتی کمی سازی فرآیندهای خندق بسیار مفید است. اگر اندازه گیری های دقیق تری مورد نیاز باشد، در برخی موارد نیاز به نسخه مدل است. این به معنای استفاده از روش های وقت گیر است که همیشه برای مناطق بزرگ قابل توجیه نیست. در هر صورت، در دسترس بودن مدل‌های با کیفیت بیشتر مانند مجموعه داده‌های LiDAR و مدل‌هایی که از بررسی‌های هوایی یا پهپاد با وضوح و کیفیت بسیار بالا می‌آیند، به کاهش خطاها و عدم قطعیت‌های مدل‌ها کمک می‌کند.
تجزیه و تحلیل مقاطع به دست آمده در سال های 2009، 2011 و 2013 امکان تخمین عمق خندق را فراهم می کند. بنابراین، با توجه به DTMها در این نقطه از سیستم خندقی که در آن فرآیندهای فرسایش بسیار شدید است، عمق در سال 2009 حدود 1.3 متر، در سال 2011 حدود 5.5 متر و در سال 2013 تقریباً 6.0 متر است.

5. نتیجه گیری ها

سودمندی تکنیک های ژئوماتیک، به طور عمده فتوگرامتری و LiDAR، برای مطالعه فرآیندهای سطحی مانند فرسایش خندقی و زمین لغزش با موفقیت دوباره ثابت شده است. دقت و سازگاری این تکنیک ها امکان تشخیص تغییر در ویژگی های دقیق زمین در دوره های طولانی و مناطق بزرگ را فراهم می کند.
روش توسعه‌یافته در این مطالعه مبتنی بر استخراج GCPها از داده‌های LiDAR است که جهت‌گیری پروازهای تاریخی را در یک سیستم مرجع مختصات مشترک امکان‌پذیر می‌سازد، و از اندازه‌گیری‌های GNSS میدانی GCPها اجتناب می‌کند یا کاهش می‌دهد. سپس DMS ها، DoD ها و عکس های ارتوپوتوگرافی به دست آمده و مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند. در این مطالعه همه داده ها، هم تصاویر مختلف و هم ابر نقطه LiDAR، عمومی هستند و از زیرساخت های داده های مکانی مختلف و سرورهای پایگاه داده در دسترس هستند. این رویکرد به این مطالعات اجازه می دهد تا بدون نیاز به جمع آوری داده ها، که فرآیندی پرهزینه در زمان و هزینه است، پرداخته شود.
با توجه به دقت روش، خطای RMS منتشر شده برآورد شده برای داده‌های LiDAR و فرآیند جهت‌گیری تصویر حدود 0.80-0.90 متر برای مؤلفه افقی (XY) و 0.50-0.95 متر برای مؤلفه عمودی (Z) است. این خطاهای منتشر شده برای مؤلفه عمودی (Z) منجر به در نظر گرفتن عدم قطعیت های DSM تفاوت ها (DoDs) در حدود ± 1 متر می شود. چنین عدم قطعیت‌هایی برای شناسایی و نقشه‌برداری فرآیندهای فرسایش خندقی و کمی کردن آنها از طریق محاسبه اختلاف ارتفاع و حجم بین مدل‌های ارتفاعی رقومی پی در پی کافی است.
مساحت خندق، که از تفسیر وزارت دفاع و عکس‌های ارتوفوگرافی مشخص می‌شود، 0.17 کیلومتر مربع است که 2.25٪ از کل منطقه مورد مطالعه را نشان می‌دهد. اختلاف ارتفاع میانگین تعادل 0.51 متر را برای منطقه خندق در دوره کامل نشان می دهد، با حداکثر میانگین نرخ تخلیه حدود 0.10 متر در سال در برخی دوره ها مانند 2009-2011 و 2011-2013. در همین حال، حجم زباله در دوره کامل حدود 85000 متر مکعب است که به حداکثر نرخ 10000-20000 متر مکعب در سال می رسد. با در نظر گرفتن کل منطقه مورد مطالعه (745 هکتار) و تراکم خاک 1.5 تن در متر مکعب، میزان جرم 20-40 تن در هکتار * در دوره های فعالیت بالاتر تولید می کند .. این فعالیت متفاوت فرآیندهای فرسایش در طول زمان می تواند به رژیم بارندگی مرتبط باشد. بنابراین، بارندگی های هفتگی و ماهانه در برخی از دوره های شامل دوره های 1996-2001، 2009-2011 و 2011-2013 به حداکثر مقادیر بالاتر از 100 و 250 میلی متر می رسد. اینها با دوره های بالاترین فعالیت فرآیندهای فرسایش همزمان است. فعالیت فرسایش نسبی کمتر در دوره بارانی 1996-2001 با توجه به 2009-2011 و 2011-2103 منجر به تجزیه و تحلیل بیشتر تأثیر عوامل دیگر می شود. به عنوان مثال، وجود یا ساخت راه‌ها و جاده‌های روستایی جدید، تغییر کاربری و شیوه‌های کاربری اراضی و مکانیسم‌های رشد خندق‌ها، علاوه بر میزان بارندگی، باید زمانی که داده‌های اضافی در دسترس است، تحلیل شود. تجزیه و تحلیل انجام شده در منطقه دقیق این داده ها و روابط با عوامل محرک را تأیید می کند. میانگین ارتفاع اختلاف تعادل در دوره کامل 1.70 متر کاهش است، با حداکثر نرخ 0.30-0.50 متر در سال در دوره های 2009-2011 و 2011-2013. حجم تعادل حدود 30000 متر است3 برای دوره کامل، به مقادیر بین 5000-8000 متر مکعب در سال (275-425 تن در هکتار * سال) در دوره های 2009-2011 و 2011-2013.
تجزیه و تحلیل DTM ها، به دست آمده توسط نسخه دستی برخی از DSM ها در منطقه دقیق، به ما اجازه می دهد تا برخی از ایده ها را در مورد رویکرد اجرا شده استخراج کنیم، که عمدتاً مربوط به وضوح مدل ها و شکل آبکند است. بنابراین، با توجه به اینکه تنها ویرایش دستی (حتی افزایش وضوح از 2.5 متر به 1 متر) تغییرات قابل توجهی وجود ندارد، این امر منجر به لزوم اضافه کردن خطوط شکست به درون یابی می شود. هنگامی که این ویژگی ها گنجانده شوند، ارتفاع و حجم تخلیه 40٪ تا 50٪ افزایش می یابد. از این رو در صورتی که فقط تولید مدل خودکار اعمال شود، فرآیندهای فرسایش دست کم گرفته می شود. با این حال، این رفتار عمدتاً در مدل‌های مربوط به خندق‌هایی با مقاطع شیب دار و باریک (2011) مشاهده می‌شود، اما در آن خندق‌هایی با مقاطع صاف‌تر (2013) مشاهده نمی‌شود.
پیشرفت‌های آینده در روش می‌تواند منجر به اتوماسیون بیشتر استخراج و اندازه‌گیری نقطه (GCPs) از داده‌های LiDAR، و همچنین ایجاد روال‌هایی برای تولید DEM و DOD، برای محاسبه اختلاف ارتفاع و حجم و ایجاد نقشه‌های خندقی در یک دستگاه شود. محیط GIS رویکردهای بیشتر برای ویرایش خودکار مدل‌ها به منظور دستیابی به DTMهای واقعی، از جمله استفاده از مجموعه داده‌های جدید LiDAR نیز مورد بررسی قرار خواهند گرفت. در واقع، این رویه‌ها به اعمال این روش برای توسعه‌های بزرگتر به روشی کارآمدتر کمک خواهند کرد. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل گسترده‌تر خندق‌ها با اشکال و ویژگی‌های مختلف و علاوه بر این، تحلیل عاملی مبتنی بر تکنیک‌های آماری کلاسیک یا یادگیری ماشین مدرن، دانش عمیق‌تری از پویایی فرآیندهای فرسایش در منطقه مورد مطالعه را امکان‌پذیر می‌سازد.

منابع

  1. بوردمن، جی. علم فرسایش خاک: تأملاتی در مورد محدودیت های رویکردهای فعلی. کاتنا 2006 ، 68 ، 73-86. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  2. بورلی، پی. رابینسون، دی. Fleischer, LR; لوگاتو، ای. بالادیو، سی. الول، سی. Meusburger, K. ارزیابی تأثیر جهانی تغییر کاربری اراضی قرن بیست و یکم بر فرسایش خاک. نات. اشتراک. 2013 ، 8 ، 1-13. [ Google Scholar ]
  3. لعل، ر. کیفیت خاک و پایداری کشاورزی. در کیفیت خاک و پایداری کشاورزی ; لعل، ر.، اد. Sleeping Bear Press Inc.: Chelsea, MA, USA, 1998; صص 3-12. [ Google Scholar ]
  4. یانگ، دی. کانائه، س. اوکی، تی. کویکه، تی. موسیاک، ک. فرسایش بالقوه جهانی خاک با اشاره به استفاده از زمین و تغییرات آب و هوایی. هیدرول. روند. 2003 ، 17 ، 2913-2928. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  5. مریت، WS؛ لچر، RA; Jakeman، AJ مروری بر مدل‌های انتقال فرسایش و رسوب. محیط زیست مدل. نرم افزار 2003 ، 18 ، 761-799. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  6. گومز، جی. گوزمان، ام جی. گیرالدز، JV; Fereres، E. تأثیر محصولات پوششی و خاک ورزی بر عملکرد آب و رسوب، و بر روی از دست دادن مواد مغذی و مواد آلی در یک باغ زیتون در یک خاک لومی شنی. خاک ورزی خاک Res. 2009 ، 106 ، 137-144. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  7. گومز، جی. باتانی، م. Renschler، CS; Fereres, E. ارزیابی تأثیر مدیریت خاک بر هدررفت خاک در باغات زیتون. مدیریت استفاده از خاک 2003 ، 19 ، 127-134. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  8. وانوالگهم، تی. Infante Amate، J.; گونزالس د مولینا، م. سوتو فرناندز، دی. گومز، JA تعیین کمیت اثر مدیریت تاریخی خاک بر نرخ فرسایش خاک در باغ‌های زیتون مدیترانه‌ای. کشاورزی اکوسیست. محیط زیست 2011 ، 142 ، 341-351. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  9. پاراس-آلکانتارا، ال. لوزانو-گارسیا، بی. کیسترا، اس. سردا، آ. برویک، ای. اثرات بلندمدت مدیریت خاک بر خدمات اکوسیستمی و برآورد تلفات خاک در خاکهای بالای باغ زیتون. علمی کل محیط. 2016 ، 571 ، 498-506. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  10. پوسن، جی. Nachtergaele, J.; ورستراتن، جی. والنتین، سی. فرسایش خندقی و تغییرات محیطی: اهمیت و نیازهای پژوهشی. کاتنا 2003 ، 50 ، 91-133. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  11. کاستیو، سی. گومز، JA یک قرن تحقیق در مورد فرسایش خندقی: فوریت، پیچیدگی و رویکردهای مطالعه. Earth-Sci. Rev. 2016 , 160 , 300-319. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. لین، SN; ریچاردز، KS; چندلر، JH برآورد مورفولوژیکی نرخ حمل بار بستر یکپارچه با زمان. منبع آب Res. 1995 ، 31 ، 761-772. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  13. ویتون، جی.ام. براسینگتون، جی. داربی، SE; Sear, DA حسابداری عدم قطعیت در DEM ها از بررسی های توپوگرافی تکراری: بودجه های رسوبی بهبود یافته. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 2010 ، 35 ، 136-156. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  14. گیمنز، آر. مارزولف، آی. Campo، MA; سیگر، م. Ries، JB; کازالی، جی. Álvarez-Mozos، J. دقت اندازه‌گیری‌های فتوگرامتری با وضوح بالا خندق‌ها با مورفولوژی متضاد. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 2009 ، 34 ، 1915-1926. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  15. Perroy، RL; بوهاگن، بی. آسنر، GP; چادویک، OA مقایسه برآوردهای فرسایش خندقی با استفاده از LiDAR هوایی و زمینی در جزیره سانتا کروز، کالیفرنیا. ژئومورفولوژی 2010 ، 118 ، 288-300. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  16. کاستیو، سی. پرز، آر. جیمز، MR; کوینتون، JN; تاگواس، EV; گومز، JA مقایسه دقت چند روش میدانی برای اندازه‌گیری فرسایش خندقی. علم خاک Soc. صبح. J. 2012 , 76 , 1319–1332. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  17. Caraballo-Arias، NA; کونوسنتی، سی. دی استفانو، سی. فرو، وی. Gómez-Gutiérrez، A. ارزیابی مورفومتریک و هندسه هیدرولیکی یک خندق در جنوب غربی اسپانیا. ژئومورفولوژی 2016 ، 274 ، 143-151. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  18. دینگ، ال. Qin, FC; نیش، HD; لیو، اچ. ژانگ، بی. شو، سی کیو; دنگ، QC; لیو، جی سی. یانگ، مورفولوژی QQ و عوامل کنترل کننده مشخصات طولی خندق ها در دره خشک-گرم یوانمو. J. Mt Sci. 2017 ، 14 ، 674-693. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  19. براسینگتون، جی. رامسبی، بی تی؛ McVey، RA پایش و مدل‌سازی تغییرات مورفولوژیکی در یک بستر شن بافته با استفاده از بررسی مبتنی بر GPS با وضوح بالا. زمین گشت و گذار. Proc. Landf. 2000 ، 25 ، 973-990. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  20. رامسبی، بی تی؛ براسینگتون، جی. لانگهام، جی. مک للند، اس جی. میدلتون، آر. رولینسون، جی. پایش و مدل‌سازی تغییرات مورفولوژیکی ذرات و مقیاس دسترسی در رودخانه‌های بستر شن: کاربردها و چالش‌ها. ژئومورفولوژی 2008 ، 93 ، 40-54. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  21. وانگ، آر. ژانگ، اس. پو، ال. یانگ، جی. یانگ، سی. چن، جی. گوان، سی. وانگ، کیو. چن، دی. فو، بی. و همکاران نقشه برداری و پایش فرسایش آبکی در مقیاس های چندگانه بر اساس داده های سنجش از دور چند منبعی حوضه آبریز رودخانه سانچا، شمال شرقی چین. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2016 ، 5 ، 200. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
  22. پولتون، PL; کاکتا، پی. وو، ایکس. Kinsey-Henderson، AE ارزیابی کاربرد فتوگرامتری برای شناسایی و نقشه‌برداری مناطق در معرض خطر ناشی از فرسایش خندقی . گزارش به وزارت کشاورزی و منابع آب، CSIRO کشاورزی و غذا: کانبرا، استرالیا، 2018؛ پ. 53. [ Google Scholar ]
  23. کوچی، جی. جاریانی، ب. لئون، جی ایکس؛ Sidle، RC; ویلکینسون، SN; بارتلی، آر. ارزیابی پهپاد و ساختار زمینی از حرکت با فتوگرامتری استریو چند نمای در حوضه آبریز ساوانا. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2017 ، 6 ، 328. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
  24. لیو، ک. دینگ، اچ. تانگ، جی. نا، ج. هوانگ، ایکس. زو، ز. یانگ، ایکس. لی، اف. تشخیص مناطق آسیب‌دیده خندق در مقیاس حوضه با استفاده از وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) در فلات لس چین. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2016 ، 5 ، 238. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  25. نادال رومرو، ای. روولتو، جی. ارئا، پ. López-Moreno، JI استفاده از اسکنر لیزری زمینی و فتوگرامتری SfM در اندازه‌گیری فرآیندهای فرسایش و رسوب در دو شیب مخالف در یک منطقه بدلند مرطوب (مرکز پیرنه اسپانیا). خاک 2015 ، 1 ، 561-573. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  26. بارتلی، آر. گودوین، ن. هندرسون، ا. هادون، ا. تیندال، دی. ویلکینسون، اس. بیکر، بی . مقایسه ابزارهای نظارت و ارزیابی تغییر کانال . وزارت علوم، فناوری اطلاعات و نوآوری کوئینزلند (DSITI)، برنامه ملی علوم محیطی: کانبرا، استرالیا، 2016. پ. 29.
  27. لیو، اچ. کیان، ف. دینگ، دبلیو. گومز، JA با استفاده از اسکنر سه بعدی برای مطالعه تکامل خندق و تجزیه و تحلیل هیدرولوژیکی آن در هوازدگی عمیق جنوب چین. Catena 2019 ، 183 ، 104–218. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  28. لین، SN; Westaway، RM; هیکس، DM برآورد حجم فرسایش و رسوب در یک رودخانه بزرگ، بستر شنی، بافته شده با استفاده از سنجش از دور سینوپتیک. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 2003 ، 28 ، 249-271. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  29. جیمز، لس آنجلس; خواننده، MB; گوشال، س. Megison، M. تغییرات کانال تاریخی در رودخانه‌های یوبا و فیدر پایین، کالیفرنیا: اثرات بلندمدت استراتژی‌های متضاد مدیریت رودخانه. در مدیریت و بازسازی سیستم های رودخانه ای با تغییرات گسترده تاریخی و تأثیرات انسانی ; James, LA, Rathburn, SL, Whittecar, GR, Eds. مقالات ویژه انجمن زمین شناسی آمریکا: بولدر، CO، ایالات متحده آمریکا، 2009; جلد 451، صص 57–82. [ Google Scholar ]
  30. جیمز، لس آنجلس; هاجسون، من؛ گوشال، س. Megison، M. تشخیص تغییر ژئومورفیک با استفاده از نقشه‌های تاریخی و تفاوت DEM: بعد زمانی تحلیل جغرافیایی. ژئومورفولوژی 2012 ، 137 ، 181-198. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  31. ایوانز، ام. لیندزی، جی. کمی سازی با وضوح بالا فرسایش خندقی در تورب های مرتفع در مقیاس چشم انداز. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 2010 ، 35 ، 876-886. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  32. گوشال، س. جیمز، لس آنجلس; خواننده، MB; آلتو، آر. کانال و تجزیه و تحلیل تغییر دشت سیلابی در یک دوره 100 ساله: رودخانه یوبا پایین، کالیفرنیا. Remote Sens. 2010 ، 2 ، 1797-1825. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  33. تیندال، دی. مارچند، بی. گیلاد، یو. گودوین، ن. بایر، اس. Denham, R. Gully Mapping and Drivers in Arging Lands of Burdekin Water ; گزارش خلاصه RP66G; مرکز سنجش از دور، گروه علوم، فناوری اطلاعات، نوآوری و هنر: بریزبن، استرالیا، 2014; پ. 16. [ Google Scholar ]
  34. موریتانی، س. یاماموتو، تی. اندری، ق. اینو، ام. Kaneuchi, T. استفاده از فتوگرامتری دیجیتال برای پایش فرسایش خاک در شرایط بارش و باد شبیه سازی شده. اوست J. Soil Res. 2010 ، 48 ، 36-42. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  35. Gesch، KR اعتبار سنجی و کاربرد فتوگرامتری برد نزدیک برای تعیین کمیت فرسایش آبکی زودگذر. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه ایالتی آیووا، ایمز، IA، ایالات متحده آمریکا، 2015. [ Google Scholar ]
  36. اسندون، جی. ویلیامز، جی. Savage، JK; نیومن، CT فرسایش یک آبکند در خاکهای دوبلکس. نتایج یک برنامه پایش طولانی مدت فتوگرامتری اوست J. Soil Res. 1988 ، 26 ، 401-408. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  37. Lane, SN اندازه گیری مورفولوژی کانال رودخانه با استفاده از فتوگرامتری دیجیتال. فتوگرام رکورد 2000 ، 16 ، 937-961. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  38. قیصر، ا. نویگیرگ، اف. راک، جی. مولر، سی. هاس، اف. ریس، جی. اشمیت، جی. بازسازی سطحی در مقیاس کوچک و محاسبه حجمی فرسایش خاک در مورفولوژی پیچیده خندقی مراکشی با استفاده از ساختار از حرکت. Remote Sens. 2014 , 6 , 7050–7080. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  39. استوکر، سی. التنر، ا. Karrasch، P. اندازه‌گیری خندق‌ها با کاربرد هم افزایی پهپاد و فتوگرامتری فاصله نزدیک – مطالعه موردی از اندلس، اسپانیا. Catena 2015 ، 132 ، 1-11. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  40. کاکس، SE; Doncaster، DL; گادفری، PE; Londe، MD پایش هوایی و زمینی فرسایش کانال، برش سر، و سینوسیته. محیط زیست نظارت کنید. ارزیابی کنید. 2018 , 190 , 717. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  41. مارزولف، آی. Poesen, J. پتانسیل نظارت سه بعدی خندق با GIS با استفاده از عکسبرداری هوایی با وضوح بالا و سیستم فتوگرامتری دیجیتال. ژئومورفولوژی 2009 ، 111 ، 48-60. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  42. D’Oleire-Oltmanns، S. مارزولف، آی. پیتر، KD; ریس، وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین JB (UAV) برای نظارت بر فرسایش خاک در مراکش. Remote Sens. 2012 , 4 , 3390–3416. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  43. هیوز، AO; Prosser، IP پیش‌بینی فرسایش خندق در یک منطقه بزرگ: حوضه موری-دارلینگ، استرالیا. خاک رس. 2012 ، 50 ، 267-277. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  44. یانگ، اس. گوان، ی. ژائو، سی. ژانگ، سی. بای، جی. چن، ک. تعیین تأثیر حوزه حوضه بر شدت فرسایش خندقی با استفاده از تصاویر هوایی با وضوح بالا: مطالعه موردی 40 ساله از فلات لس، شمال چین. Geoderma 2019 ، 347 ، 90-102. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  45. براسینگتون، جی. لانگهام، جی. رامسبی، ب. حساسیت روش‌شناختی تخمین‌های مورفومتریک انتقال رسوب رودخانه‌ای درشت. ژئومورفولوژی 2003 ، 53 ، 299-316. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  46. دابا، س. ریگر، دبلیو. Strauss, P. ارزیابی فرسایش خندقی در شرق اتیوپی با استفاده از تکنیک های فتوگرامتری. کاتنا 2003 ، 50 ، 273-291. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  47. Martinez-Casasnovas، JA یک رویکرد فناوری اطلاعات فضایی برای نقشه برداری و کمی سازی فرسایش خندقی. کاتنا 2003 ، 50 ، 293-308. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  48. مارتینز-کاسانواس، جی. راموس، ام سی؛ Poesen, J. ارزیابی فرسایش دیواره های جانبی در خندق های بزرگ با استفاده از DEM های چند زمانی و تحلیل رگرسیون لجستیک. ژئومورفولوژی 2004 ، 58 ، 305-321. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  49. هایاس، ا. وانوالگهم، تی. لاگونا، آ. پنیا، آ. Giráldez, JV بازسازی پویایی بلند مدت خندق در مناطق کشاورزی مدیترانه. هیدرول. سیستم زمین علمی 2017 ، 21 ، 235-249. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  50. فیوروچی، اف. آردیزون، اف. روسی، ام. توری، دی. استفاده از تصاویر ماهواره‌ای استریوسکوپی برای نقشه‌برداری رودخانه‌ها و خندق‌های زودگذر. Remote Sens. 2015 ، 7 ، 14151–14178. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  51. خو، Q. کو، پ. وانگ، سی. یونس، AP; خو، جی. پنگ، اس. او، سی. ارزیابی میزان عقب نشینی و پر شدن سر خندق بر اساس تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا در منطقه لس چین. محیط زیست علوم زمین 2019 ، 78 ، 465-480. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  52. هائو، ال. کروز، آر. لیو، ایکس. Zhang، X. اثرات توپوگرافی و تغییر کاربری زمین بر توسعه آبکند در منطقه معمولی Mollisol شمال شرق چین. چین جئوگر. علمی 2016 ، 26 ، 779-788. [ Google Scholar ]
  53. کونوسنتی، سی. اگنسی، وی. آنجلری، س. کاپادونیا، سی. روتیگلیانو، ای. Märker، M. یک رویکرد مبتنی بر GIS برای مدل‌سازی حساسیت فرسایش خندقی: آزمایشی در سیسیل، ایتالیا. Environ Earth Sci. 2013 ، 70 ، 1179-1195. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  54. گروسی، ی. شکل آبادی، م. کونوسنتی، سی. پورقاسمی، HR; Van Oost، K. ارزیابی عملکرد مدل‌های یادگیری ماشین مبتنی بر GIS با معیارهای دقت مختلف برای تعیین حساسیت به فرسایش خندقی. علمی کل محیط. 2019 ، 664 ، 1117–1132. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  55. رحمتی، ا. طهماسبی پور، ن. حقی زاده، ع. پورقاسمی، HR; فیضی زاده، ب. ارزیابی تأثیر عوامل ژئومحیطی بر فرسایش خندقی در یک منطقه نیمه خشک ایران: یک چارچوب یکپارچه. علمی کل محیط. 2017 ، 579 ، 913-927. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  56. دیویت، او. داودی، م. بوسکو، سی. Van Den Eeckhaut، M. پیش بینی حساسیت به شروع خندق در مناطق فقیر از داده ها. ژئومورفولوژی 2015 ، 228 ، 101-115. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  57. فرناندز، تی. پرز، جی.ال. کاردنال، اف جی. گومز، جی.ام. کولومو، سی. Delgado, J. تجزیه و تحلیل تکامل زمین لغزش موثر بر باغ های زیتون با استفاده از پهپاد و تکنیک های فتوگرامتری. Remote Sens. 2016 , 8 , 837. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  58. فرناندز، تی. پرز، جی.ال. کولومو، سی. کاردنال، جی. دلگادو، جی. Palenzuela، JA; ایریگارای، سی. Chacón، J. ارزیابی تکامل یک زمین لغزش با استفاده از فتوگرامتری دیجیتال و تکنیک های LiDAR در منطقه آلپوجاراس (گرانادا، جنوب شرقی اسپانیا). Geosciences 2017 , 7 , 32. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ Green Version ]
  59. پرز والرا، اف. سانچز-گومز، ام. پرز-لوپز، آ. پرز-والرا، لس آنجلس مجموعه برافزایشی دارای تبخیر در جبهه شمالی کوهزایی بتیک-ریف. تکتونیک 2017 ، 6 ، 1006-1036. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  60. رولدان، اف جی. لوپیانی، ای. Jerez, L. Mapa Geológico de España, Escala 1:50.000, Mapa y Memoria Explicativa ; Instituto Geológico Nacional: مادرید، اسپانیا، 1988.
  61. Carpena، RL; ملادو، آی. مویا، اف. کولومو، سی. بدمار، پی. کالرو، جی. پرز، آ. فرناندز، تی. سانچز-گومز، ام. Tovas، J. Análisis de riesgos asociados a las infraestructuras viarias de la Diputación Provincial de Jaén. در مجموعه مقالات IX Simposio Nacional Sobre Laderas y Taludes Inestables، Santander، اسپانیا، 27-30 ژوئن 2017; جلد 1، ص 335–346. [ Google Scholar ]
  62. MAPAMA. Estadísticas 2015 ; وزارت کشاورزی و پسکا، Alimentación y Medio ambiente: مادرید، اسپانیا، 2016.
  63. داده های FAOSTAT. در دسترس آنلاین: https://www.fao.org/faostat (در 31 ژانویه 2020 قابل دسترسی است).
  64. کالرو، جی. آراندا، وی. مونتخو راز، آ. Martín-García، JM یک شاخص کیفیت خاک جدید بر اساس شاخص‌های ریخت‌شناسی-پدولوژیکی به عنوان یک سرویس وب سایت خاص که برای باغ‌های زیتون در استان Jaen (جنوب اسپانیا) اعمال می‌شود. محاسبه کنید. الکترون. کشاورزی 2018 ، 146 ، 66-76. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  65. MAPAMA. Inventario Nacional de Erosión de Suelos، Provincia de Jaén، Escala 1:250.000 ; Ministireio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente: مادرید، اسپانیا، 2006; پ. 398.
  66. کالرو، جی. دل مورال، جی دی. García-García، F. Evolución morfosedimentaria de la transformación de un embalse en un humedal (Embalse de Doña Aldonza، Alto Guadalquivir). در La Precipitación y los Procesos Erosivos ; مجموعه مقالات IV Jornadas de Ingeniería del Agua: کوردوبا، اسپانیا، 2015; صص 145-154. [ Google Scholar ]
  67. Instituto Geográfico Nacional (IGN)، Fototeca Digital. در دسترس آنلاین: https://fototeca.cnig.es/ (در 31 ژانویه 2020 قابل دسترسی است).
  68. Instituto de Estadística y Cartografía de Andalucía (IECA)، Fototeca. در دسترس آنلاین: https://www.juntadeandalucia.es/institutodeestadisticaycartografia/fototeca/ (در 31 ژانویه 2020 قابل دسترسی است).
  69. Instituto Geográfico Nacional (IGN)، Centro de Descargas CNIG. در دسترس آنلاین: https://centrodedescargas.cnig.es/CentroDescargas/index.jsp (در 31 ژانویه 2020 قابل دسترسی است).
  70. کاردنال، جی. فرناندز، تی. پرز-گارسیا، جی ال. Gómez-López، JM اندازه گیری تغییر شکل سطح جاده با استفاده از تصاویر گرفته شده از پهپاد. Remote Sens. 2019 ، 11 ، 1507. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
  71. Socet Set 5.6 ; Bae Systems Plc.: لندن، انگلستان، 2011.
  72. کاردنال، جی. دلگادو، جی. ماتا، ای. گونزالس، آ. Olague, I. استفاده از پرواز تاریخی برای پایش زمین لغزش. در مجموعه مقالات دقت فضایی 2006، لیسبون، پرتغال، 5 تا 7 ژوئیه 2006. صص 129-138. [ Google Scholar ]
  73. گونزالس-دیز، آ. فرناندز ماروتو، جی. دوغی، مگاوات؛ دیاز دی تران، جی آر. بروشی، وی. کاردنال، جی. پرز، جی.ال. ماتا، ای. دلگادو، ج. توسعه یک رویکرد روش شناختی برای اندازه گیری دقیق تغییرات شیب ناشی از زمین لغزش، با استفاده از فتوگرامتری دیجیتال. زمین لغزش 2014 ، 11 ، 615-628. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  74. کورسگارد، ن. نوث، سی. خان، س. Kjeldsen، KK; بیورک، AA; شوماکر، آ. Kjaer، مدل ارتفاعی دیجیتال KH و عکس‌های ارتوپدی گرینلند بر اساس عکس‌های هوایی از 1978-1987. علمی داده 2016 ، 3 ، 160032. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
  75. QGIS 3. یک سیستم اطلاعات جغرافیایی رایگان و منبع باز. 2020. در دسترس آنلاین: https://www.qgis.org/en/site/ (در 31 ژانویه 2020 قابل دسترسی است).
  76. تارولی، پی. توپوگرافی با وضوح بالا برای درک فرآیندهای سطح زمین: فرصت ها و چالش ها. ژئومورفولوژی 2014 ، 216 ، 295-312. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  77. پروکسووا، ر. کاردوش، م. Medved’ová، A. دینامیک زمین لغزش از عکس‌های هوایی با وضوح بالا: مطالعه موردی از W Carpathians، اسلواکی. ژئومورفولوژی 2010 ، 115 ، 90-101. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  78. DeRose، RC; گومز، بی. ماردن، ام. Trustrum، فرسایش خندقی NA در جنگل Mangatu، نیوزیلند، برآورد شده از مدل‌های ارتفاعی دیجیتال. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 1998 ، 23 ، 1045-1053. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Ijgi 09 00260 g001 550
شکل 1. موقعیت جغرافیایی و زمین شناسی: ( الف ) موقعیت جغرافیایی. ( ب ) موقعیت زمین شناسی؛ ( ج ) منطقه مورد مطالعه: واحدهای سنگ شناسی و شبکه خندق که از تجزیه و تحلیل انجام شده در این مطالعه (DoD دوره کامل) و تفسیر نوری مشخص شده است. مختصات در ETRS89-UTM30 هستند.
Ijgi 09 00260 g002 550
شکل 2. عکس های بخش های مختلف منطقه خندق: بخش های ( الف )، ( ب ) و ( ج ). ( c1 )، ( c2 ) و ( c3 ): راه روستایی متاثر از فرآیندهای فرسایش به ترتیب در ژانویه 2016، ژانویه 2017 و ژانویه 2018.
Ijgi 09 00260 g003 550
شکل 3. نمودار جریان روش.
Ijgi 09 00260 g004 550
شکل 4. اندازه‌گیری گوشه‌های سقف برای نقاط کنترل زمینی/چک: ( الف ) تصویر هوایی از دو سوله کشاورزی (1،2) که برای استخراج نقاط کنترل/بازرسی زمین استفاده می‌شود. ( ب ) ابر نقطه LiDAR با سقف های مسطح سوله ها مشخص شده است. ( ج ) حداقل مستطیل های مرزی تنظیم شده با نقاط LiDAR واقع در بالای سقف های تخت. ابر نقطه LiDAR نیز نشان داده شده است. ( د ) حداقل مستطیل های مرزی تنظیم شده با نقاط LiDAR واقع در بالای سقف های تخت. DSM نشان داده شده است. ( ه) گوشه ی حداقل جعبه مرزی و GNSS اندازه گیری شده در میدان. فاصله نشان‌دهنده خطای بین گوشه اندازه‌گیری شده در میدان (با GNSS) و خطای محاسبه‌شده با حداقل جعبه مرزی تنظیم‌شده با نقاط LiDAR در بالای سقف است. ( f ) اندازه گیری میدانی GNSS گوشه سقف سوله.
Ijgi 09 00260 g005 550
شکل 5. DSMها و عکس‌های ارتو: ( الف ) DSM مشتق شده از داده‌های LiDAR (2014). ( ب ) عكاسي 1980; ( ج ) عكاسي 2016. مختصات در ETRS89-UTM30 هستند.
Ijgi 09 00260 g006a 550 Ijgi 09 00260 g006b 550
شکل 6. DSM تفاوت ها (DoDs) کل منطقه: ( الف ) دوره 1980-1996; ( ب ) دوره 1996-2001; ( ج ) دوره 2001-2005; ( د ) دوره 2005-2009; ( ه ) دوره 2009-2011. مختصات در ETRS89/UTM30 هستند. DSM تفاوت ها (DoDs) کل منطقه: ( f ) دوره 2011-2013. ( g ) دوره 2013-2016; ( h ) دوره کامل (1980-2016). مختصات در ETRS89/UTM30 هستند.
Ijgi 09 00260 g007 550
شکل 7. DSM تفاوت ها (DoDs) منطقه تفصیلی: ( الف ) دوره 1980-1996; ( ب ) دوره 1996-2001; ( ج ) دوره 2001-2005; ( د ) دوره 2005-2009; ( ه ) دوره 2009-2011; ( f ) دوره 2011-2013; ( g ) دوره 2013-2016; ( h ) دوره کامل (1980-2016).
Ijgi 09 00260 g008 550
شکل 8. DTM تفاوت های منطقه تفصیلی: ( الف ) دوره 2009-2011; ( ب ) دوره 2011-2013.
Ijgi 09 00260 g009 550
شکل 9. روابط بین فرآیندهای فرسایش و بارندگی: ( الف ) بارندگی در 24 ساعت (1 روز). ( ب ) بارندگی در 7 روز (1 هفته). ( ج ) بارندگی در 1 ماه.
Ijgi 09 00260 g010 550
شکل 10. بخش‌های عکس‌های راست‌نگار و DSMs/DTMs: ( الف ) عکس‌های ارتودوگرافی 2009; ( ب ) عکس قائم 2011; ( ج ) عکس قائم سال 2013; ( د ) بخش های 2009; ( ه ) بخش های 2011; ( و ) بخش های 2013.

مقالات داخلی و بین المللی

مطالب مرتبط ...

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید