واژه‌های کلیدی:

زمین فضایی; MODIS; بافر؛ فاجعه سیل؛ حوضه نیجر-بنوئه

چکیده

طغیان رودخانه ها به یک بلایای طبیعی پراکنده و ویرانگر تبدیل شده است که خسارات قابل توجهی هم از نظر اقتصادی و هم از نظر اجتماعی به بار آورده است. اخیراً میلیون‌ها نفر را در نیجریه آواره کرد و چندین کیلومتر مربع از زمین‌ها را به طور کلی و زمین‌های کشاورزی را به‌طور خاص زیر آب برد. اگرچه آژانس مدیریت اضطراری کشور (NEMA) وقوع فاجعه سیل را پیش‌بینی و توصیه به جابه‌جایی محل سکونت از دشت سیلابی به ارتفاعات کرده است، اما اطلاعات مکانی مربوط به میزان آسیب‌پذیری منطقه در برابر خطر در دسترس قرار نگرفت. این مطالعه با استفاده از داده‌های طیف رادیومتر تصویربرداری با وضوح متوسط ​​(MODIS) ماهواره ترا ناسا، تأثیر فضایی سیل اکتبر 2012 حوضه نیجر-بنو بر روی مناطق اطراف را ارزیابی کرد و یک روش مکانی برای شناسایی و استخراج مناطق خطر سیل ایجاد کرد. و جمعیت آسیب پذیر در برابر سیل در حوضه. ادغام داده‌های سنجش از دور و سایر داده‌های مکانی و غیرمکانی در بستر GIS توانست مجموعه‌ای از نقشه‌های موضوعی را تولید کند که برای تولید یک پایگاه داده مکانی برای تجزیه و تحلیل و ارزیابی خطر سیل مورد استفاده قرار گرفت. نتیجه تجزیه و تحلیل به طور موثر سهم روش های مکانی را در کاهش و نظارت بر اثر سیل در امتداد حوضه نیجر-بنو نشان داد. بنابراین این بود که

1. مقدمه

سیل به یک فاجعه طبیعی رایج تبدیل شده است که جان بسیاری را گرفته، میلیون ها نفر را آواره کرده و منجر به تخریب اموال و تخریب زمین های کشاورزی مجاور شده است. این متداول ترین و ویرانگرترین بلای طبیعی در جهان است. به طور گسترده ای توزیع شده است که منجر به آسیب های اقتصادی و اجتماعی قابل توجهی نسبت به هر بلای طبیعی دیگری می شود ([ 1 ] DMSG، 2001). سیل را می توان به سادگی به عنوان جریان آب بالاتر از ظرفیت حمل یک کانال تعریف کرد ([ 2 ] NOAA، 1998). این به طور ضعیف ([ 3 ] Olajuyigbe و همکاران، 2012) به عنوان مقدار زیادی آب که منطقه ای را که معمولاً خشک بود پوشش می دهد، تعریف می شود. [ 4 ] نوافور (2006) سیل را به عنوان یک خطر طبیعی مانند خشکسالی و بیابان زایی تعریف کرد که به عنوان یک رویداد شدید هیدرولوژیکی (رواناب) رخ می دهد.

اساساً سه نوع عمده سیل وجود دارد – سیل رودخانه، سیل ساحلی و سیل شهری. طغیان رودخانه تابعی از حجم بارندگی و رواناب در داخل دره رودخانه است. سیل ساحلی معمولاً تابعی از موج طوفان، امواج (که توسط باد هدایت می شود) و بارندگی شدید است. سیل شهری زمانی رخ می دهد که توسعه در داخل یا در امتداد دشت های سیلابی یا کانال ها متمرکز شود. در نیجریه، شواهد مستند ([ 5 ] Ologunorisa، 2004؛ [ 6 ]] فولورونشو; Awosika، 2001) نشان داده اند که این نوع سیل های اساسی، بلایای عمده و مکرر سیل هستند که در طول سال ها در کشور رخ داده است. در این میان طغیان رودخانه‌ها بیشترین و مخرب‌ترین آنهاست. برخلاف سیلاب های ساحلی و شهری، طغیان رودخانه ها با توجه به حوضه آبریز آن بسیار گسترده تر است. به عنوان مثال، رودخانه های برجسته ای که در نیجریه یافت می شوند، نیجر و بنوئه هستند و از مراکز متعدد شهری بزرگ می گذرند. طغیان رودخانه ها در دشت های سیلابی رودخانه های بزرگتر رخ می دهد، در حالی که سیلاب های ناگهانی و کوتاه مدت با رودخانه های نواحی داخلی همراه است که بارش شدید باران می تواند آنها را در مدت کوتاهی به سیلاب های مخرب تبدیل کند ([ 5 ] Ologunorisa, 2004).

با این حال، علت اصلی طغیان رودخانه، رواناب اضافی ناشی از بارندگی شدید است. این رواناب اغلب توسط عوامل انسانی که شامل تمرکز فعالیت های توسعه در طول مسیر جریان طبیعی رودخانه (دره رودخانه) است، مسدود می شود. طغیان رودخانه تابعی از تعامل انسان با محیط زیست است و در نتیجه این تعامل انسان را مستعد خطر سیل قرار داده است که نتیجه فعالیت های تعاملی انسان با محیط زیست شامل طراحی و مکان یابی زیرساخت ها، بهره برداری از منابع طبیعی، تمرکز جمعیت و غیره است. 7 ] Hualou، 2011). تحقیقات تجربی ([ 8 ] Okereke، 2007؛ [ 9] Kolawole و همکاران، 2011) پیامدهای اساسی سیل را برجسته کرده اند. این موارد عبارتند از تلفات جانی، زیر آب رفتن منازل مسکونی و خیابان ها، ورود فاضلاب، آلودگی شهری و آسیب به اموال، خطرات بهداشتی، هزینه پاکسازی و اختلال در خدمات، انسداد ترافیک، تغییر رنگ زیبا، زیان اقتصادی و آسیب های زیربنایی. فاجعه ویرانگر سیل رودخانه در نیجریه توسط مطالعات قبلی گزارش شده است ([ 10 ] Adedeji و همکاران، 2012؛ [ 3 ] Olajuyigbe و همکاران، 2012؛ [ 9 ] Kolawole و همکاران، 2011).

اخیراً یک فاجعه سیل ویرانگر گسترده کشور را در سراسر شهرهای بزرگ در حدود 14 ایالت که در همسایگی رودخانه نیجر-بنوئه قرار دارند، درنوردید. ایالت های آداماوا، تارابا، بنوئه، کوگی و آنامبرا در بخش شرقی-مرکزی کشور، بدترین آسیب را دیده اند. این حادثه سیل به عنوان ویرانگرترین حادثه از 40 سال گذشته شناخته شده است. سیل خانه ها را زیر آب برد، مسیرهای حمل و نقل در سراسر مناطق آسیب دیده را قطع کرد (شکل 1 و 2).

به طور کلی، حدود 1.3 میلیون نفر آواره شدند و حدود 431 نفر جان خود را از دست دادند. علاوه بر این، بیش از 1525 کیلومتر مربع از زمین های کشاورزی تخریب شد ([ 11 ] MISNA, 2012). اگرچه آژانس مدیریت فوریت های کشوری نزدیک بودن فاجعه سیل را پیش بینی و توصیه به جابجایی فعالیت ها و سکونت از دشت سیلابی به ارتفاعات کرد، اما اطلاعات مکانی و ترکیبی در دسترس قرار نگرفت. چنین اطلاعاتی شامل تشخیص وسعت منطقه ای در امتداد رودخانه های نیجر و بنوئه است که در معرض خطر یا آسیب پذیر در برابر سیل است.

بدیهی است که برنامه ریزان و سیاست گذاران فاقد بستر لازم برای تولید چنین اطلاعاتی هستند. این به این دلیل است که گزارش ([ 12 ] ناسا، 2012) نشان می‌دهد که کمپ‌های پناهندگان متعددی که در زمین‌های امن فرضی برپا شده بودند، به همان اندازه تحت تأثیر سیل قرار گرفتند. رویکرد اساسی و پایدار برای کاهش اثرات طغیان رودخانه ها این است که اطمینان حاصل شود که تمام مناطق آسیب پذیر برای اقدامات پیشگیرانه شناسایی می شوند ([ 13 ] Ishaya et al., 2009). علاوه بر این، اطلاعات سیستماتیک (مکانی) نیز برای ارزیابی پس از ضربه و برآورد سریع میزان آسیب مورد نیاز است. برای مقابله با این موضوع، اتخاذ یک چارچوب قدرتمند با قابلیت تجسم جغرافیایی برای تحلیل، مدل‌سازی و تجسم خروجی برای تصمیم‌گیری مؤثر ضروری است. زمین فضایی

شکل 1 . خانه های زیر آب در امتداد رودخانه نیجر در لوکوجا.

شکل 2 . قطع شدن مسیر اصلی حمل و نقل (LokojaAbuja) در Lokoja باعث سرگردانی مسافران شد.

فن آوری شامل یکپارچه سازی سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و تکنیک سنجش از دور به گونه ای طراحی شده است که داده های چند بعدی را می توان وارد، دستکاری، بررسی، تجزیه و تحلیل و به عنوان داده های ارجاع شده به زمین نمایش داد. ثابت شده است که استفاده از داده های سنجش از دور در محیط GIS پرمحتواترین رویکرد برای ارزیابی سیل رودخانه و تحلیل ریسک است ([ 14 ] Jayasselan، 2006؛ [ 13 ] Ishaya et al., 2009; [ 15 ]).] آیریمسکو و همکاران، 2010). بنابراین، اهداف اساسی این مقاله عبارتند از: ارزیابی تأثیر فضایی سیل اکتبر 2012 حوضه نیجر-بنو بر روی مناطق اطراف با استفاده از داده‌های طیف‌سنجی تصویربرداری با وضوح متوسط ​​(MODIS) ماهواره ترا ناسا. و توسعه یک روش مکانی برای شناسایی و استخراج مناطق خطر سیل و جمعیت آسیب پذیر در برابر سیل در حوضه.

2. محل مطالعه

نیجریه از نظر جغرافیایی در منطقه فرعی غرب آفریقا بین عرض جغرافیایی 4˚9′ شمالی تا 13˚46′ شمالی و طول جغرافیایی 3˚45′ تا 16˚54′ شرقی واقع شده است که در مرز اقیانوس اطلس شمالی بین جمهوری بنین و کامرون قرار دارد. مساحت کل آن در حدود 923770 کیلومتر مربع و جرم کل خشکی آن حدود 910770 کیلومتر مربع و حجم آب تقریباً 13000 کیلومتر مربع است .، در امتداد خلیج گینه، خط ساحلی آن تا حدود 853 کیلومتر امتداد دارد. با توجه به تنظیمات توپوگرافی، نیجریه را می توان به پنج منطقه اصلی جغرافیایی طبقه بندی کرد: یک منطقه ساحلی کم ارتفاع در امتداد خلیج گینه. تپه ها و فلات های کم ارتفاع در شمال منطقه ساحلی؛ دره رودخانه نیجر-بنوئه؛ یک فلات پلکانی وسیع که تا مرز شمالی امتداد دارد و دارای ارتفاع بیش از 1200 متر از سطح دریا و یک منطقه کوهستانی در امتداد مرز شرقی (نزدیک کامرون) است که شامل بلندترین نقطه کشور، چپال وادی (2419 متر از سطح دریا) در ایالت تارابا ( شکل 3 ).

سه نوع اقلیمی در کشور تجربه شده است که عبارتند از: خشک در شمال. استوایی در مرکز و استوایی در جنوب. تغییرات توسط تعامل بادهای موسمی مرطوب جنوب غربی و باد خشک شمال شرقی کنترل می شود. میانگین حداکثر دمای 30 تا 32 درجه سانتی گراد در جنوب و 33 تا 35 درجه سانتی گراد در شمال تجربه می شود. رطوبت بالا از فوریه تا نوامبر در جنوب و از ژوئن تا سپتامبر در شمال مشخص می شود. رطوبت کم همزمان با فصل خشک است. بارندگی سالانه به سمت شمال کاهش می یابد، از حدود 2000 میلی متر در منطقه ساحلی (با میانگین حدود 3550 میلی متر در دلتای نیجر) تا 500 تا 750 میلی متر در شمال متغیر است. دو سیستم آب اصلی در نیجریه وجود دارد. این شامل حوضه نیجر-بنوئه و حوضه چاد است.

رودخانه Niger-Benue بزرگترین آب سطحی را تشکیل می دهد که تقریباً تمام قسمت های نیجریه را تخلیه می کند ( شکل 3 ). این به سه بخش تقسیم می شود – نیجر فوقانی (در شمال غربی). نیجر پایین (در جنوب) و بنوه (در شمال شرقی). حوضه Benue که از کوه های ماندارا در کامرون سرچشمه می گیرد، مهم ترین آن است

شکل 3 . موقعیت منطقه مورد مطالعه حوضه NigerBenue را نشان می دهد.

شاخه ای از رودخانه نیجر (آب خود را در لوکوجا به نیجر تخلیه می کند، جایی که تلاقی تشکیل می شود).

شاخه های اصلی رودخانه Benue در نیجریه عبارتند از Katsina-Ala، Donga، Taraba، Gongola و Pai. رودخانه بالایی نیجر از توده فوتا دژالون در گینه در ارتفاع حدود 800 متری سرچشمه می گیرد و به سمت شمال شرقی جریان می یابد و از دلتای داخلی در مالی تا دلتای نیجر در خلیج گینه عبور می کند. در بخش نیجریه از رودخانه نیجر، رودخانه‌های متعددی مانند زامفارا، گلبین کا، کادونا، گورارا، گباکا، کونتاگورا و سواهی با جریان یافتن به سمت جنوب، آب خود را به نیجر تخلیه می‌کنند.

3. داده ها

استفاده از فناوری سیستم مشاهده زمین (EOS) و پلت فرم GIS به یک رویکرد یکپارچه، توسعه یافته و قابل اعتماد در مدیریت بلایا و ریسک تبدیل شده است. این مقاله از تصویر ماهواره‌ای طیف‌سنجی تصویربرداری با وضوح متوسط ​​(MODIS) استفاده می‌کند که از طریق تکنیک سنجش از دور و ابزارهای موجود در سیستم رصد زمین سازمان ملی هوانوردی و فضایی (NASA) به دست آمده است، این را می‌توانید از وب‌سایت ناسا (https://modis) دانلود کنید. gsfc.nasa.gov/data). رادیومتر MODIS ماهواره ترا ناسا زمین را با 36 باند طیفی که از طول موج مرئی تا طول موج مادون قرمز حرارتی گسترش می‌یابد اسکن می‌کند ([ 16 ]] رانینگ و همکاران، 1994). هفت باند اول اساساً برای سنجش از دور طراحی شده‌اند تا ویژگی‌های روی سطح زمین را در وضوح فضایی 250 متر برای باندهای 1 و 2 و 500 متر برای باندهای 3 تا 7 ثبت کنند.

ابزار MODIS در هر دو فضاپیمای زمینی و آبی کار می کند. هر یک تا دو روز یکبار کل سطح زمین را با عرض 2330 کیلومتر مشاهده می کند. زمان گردش ترا به دور زمین به گونه ای است که صبح ها از شمال به جنوب از استوا می گذرد، در حالی که آب آبی در بعد از ظهر از جنوب به شمال بر روی استوا می گذرد. با این حال، به دلیل مزایای متعدد، تصویر ماهواره ای MODIS به یک داده قابل اعتماد و محبوب برای ارزیابی و مدیریت بلایا تبدیل شده است. به طور گسترده ای برای نقشه برداری سیل، ارزیابی سیل، هشدار، تجزیه و تحلیل آسیب پذیری و کاهش استفاده شده است ([ 17 ] Brakenridge و همکاران، 2003؛ [ 18 ] Zheng و همکاران، 2008؛ [ 15 ] Irimescu و همکاران، 2010؛ [17]). 19] اسلام و همکاران، 2009). معایب عمده داده های MODIS مربوط به میزان پوشش ابر و وضوح 250 متر است. این مقاله از نوارهای مرئی سطح B 1 و 2 (رزولوشن 250 متر) برای شناسایی منطقه سیل زده در امتداد رودخانه نیجر-بنوئه در نیجریه استفاده کرد.

سایر داده ها شامل نقشه های توپوگرافی و هیدروگرافی است که از آژانس ملی تحقیق و توسعه فضایی (NASDRA) در ابوجا، نیجریه به دست آمده است. نقشه‌های اداری (شامل عناصری مانند محدودیت‌های منطقه دولتی، ایالتی و محلی) و داده‌های جمعیتی سال 2006 تفکیک‌شده به سطح منطقه دولت محلی (LGA) از کمیسیون ملی جمعیت (NPC) در نیجریه به‌دست آمد.

4. روش ها و ابزار

اهداف این مقاله به دو دسته‌بندی می‌شوند: ارزیابی تأثیر فضایی فاجعه سیل اکتبر 2012 در مناطق آسیب‌دیده و شناسایی مناطق بالقوه خطر سیل در امتداد حوضه نیجر-بنوئه. بر این اساس روش شناسی و تحلیل از دو منظر مورد بررسی قرار می گیرد.

داده‌های سری زمانی MODIS برای شناسایی سطح سیل‌زده در امتداد رودخانه نیجر-بنو با استفاده از شاخص تفاوت طبیعی شده گیاهی (NDVI) و شاخص تفاوت عادی آب (NDWI) استفاده شد. این تکنیک‌ها از امواج مادون قرمز موج کوتاه (که به رطوبت خاک و پوشش گیاهی بسیار حساس است) برای تشخیص سطح آب و تمایز آن از سطح رویشی استفاده می‌کنند. این مقاله از تصویر MODIS برای دو سال مختلف استفاده کرد، اولی در اکتبر 2008 به دست آمد و عرض و کانال واقعی رودخانه نیجر-بنوئه را نشان می‌دهد ( شکل 4 ) و دومی در اکتبر 2012 هنگام وقوع فاجعه سیل در کشور به دست آمد. شکل 5 ).

دومی، آب سیلابی را که از سواحل نیجر-بنوئه می گذرد، گرفت و چندین کیلومتر مربع از مناطق خشکی را زیر آب برد و دریاچه ها و حوضچه ها را در بر گرفت. این تصاویر از ترکیب نور مرئی و مادون قرمز برای تشخیص سطح رودخانه و سطح زمین استفاده می کنند. سطح آب از رنگ آبی برقی تا آبی سرمه ای و سایه های روشن تر آبی نشان دهنده عمق کم یا بارهای سنگین رسوبات است. پوشش گیاهی سبز روشن را منعکس می کند و رنگ آبی کم رنگ تا سبز نشان دهنده ابرها است.

شکل 4 . تصویر MODIS از نیجریه (2008) عرض واقعی رودخانه نیجر-بنوئه را نشان می دهد که بافته شده و با توده های آبی جدا شده در امتداد دشت سیلابی آن مشخص می شود.

شکل 5 . تصویر MODIS از نیجریه (2012) که منطقه سیل زده در امتداد رودخانه نیجر-بنوئه را نشان می دهد.

4.1. استخراج گستره فضایی مناطق سیل زده در امتداد رودخانه نیجر-بنوئه

برای استخراج و نقشه‌برداری مناطق آسیب‌دیده از سیل، داده‌های سری زمانی MODIS به سیستم اطلاعات یکپارچه زمین و آب (ILWIS) نسخه 3.3 برای طرح‌بندی وارد شدند. روش طرح ریزی مخروطی مساحت مساوی Albers طبق روال نمونه برداری مجدد نزدیکترین همسایه اعمال شد و سپس برای دیجیتالی سازی روی صفحه وارد نسخه 9.3 ArcGIS شد. عرض واقعی کانال رودخانه از شکل 4 به عنوان چند ضلعی (فایل شکل) استخراج شد و در همان فرآیند، ماسک سیل در امتداد کانال رودخانه در شکل 5 به عنوان چند ضلعی در پلت فرم ArcMap/ArcInfo دیجیتالی شد. دلیل استخراج این آب‌نماها از داده‌های MODIS و تبدیل به فرمت GIS، تسهیل همپوشانی توپولوژیکی این داده‌های مکانی بر روی سایر داده‌های مکانی و غیرمکانی است.

بر این اساس، لایه رودخانه نیجر-بنو و لایه ماسک سیل هر دو روی لایه نقشه اداری که به سطح LGA تفکیک شده است، قرار گرفتند ( شکل 6 ). پاک کردن فضایی در نقشه جدید برای پاک کردن ویژگی رودخانه که در محدوده چندضلعی سیل قرار دارد انجام شد. این همچنین عرض واقعی رودخانه نیجر-بنوئه را از منطقه تحت تأثیر سیل حذف کرد ( شکل 7 ). این روش توانست منطقه سیل زده را از کانال واقعی رودخانه جدا کند تا وسعت فضایی سیل را آشکار کند.

با استفاده از تحلیل فضایی GIS، منطقه تحت پوشش آب سنتز می شود. پس از پاک کردن فضایی کانال رودخانه واقعی، منطقه سیل زده با رنگ قرمز مشخص شده است ( شکل 7 ). مساحت کل آسیب دیده در امتداد حوضه رودخانه 13702 کیلومتر مربع است . برای تجزیه و تحلیل بیشتر، حداکثر عرض منطقه آسیب دیده (یعنی از سمتی به سمت دیگر) تقریباً 40 کیلومتر است، این در قسمت پایین حوضه رخ داده است و حداقل عرض 1.5 کیلومتر است.

شکل 6 . تجزیه و تحلیل همپوشانی عنصر اداری و داده های فضایی استخراج شده از داده های MODIS. چند ضلعی ها نشان دهنده 774 LGA کشور هستند.

شکل 7 . گستره فضایی فاجعه سیل اکتبر 2012 در امتداد رودخانه نیجر-بنوئه.

4.2. تجزیه و تحلیل خطر سیل

تجزیه و تحلیل ریسک شامل تعیین جمعیتی است که در معرض یا مستعد خطر خاصی هستند. در این مقاله، عوامل عنصری مواجهه با سیل مانند توپوگرافی، ساختار هیدرولوژیکی و توزیع جمعیت مورد توجه قرار گرفته است. با ترکیب با داده های جمعیت شناختی، توزیع فضایی جمعیت در معرض خطر خطر سیل بر اساس تجزیه و تحلیل همپوشانی و تجزیه و تحلیل بافر به دست آمده است ([ 18 ]] ژنگ و همکاران، 2008). این داده‌های مکانی که در قالب شطرنجی بازیابی شده‌اند، در پلتفرم ArcGIS به برداری تبدیل شدند. برای ادغام این داده ها از منابع متفاوت، لازم بود عملیات تحلیلی مختلفی مانند طرح ریزی سیستم های مختصات لایه های داده انجام شود. به منظور برآورد جمعیت بالقوه در معرض خطر برای اهداف کاهش و واکنش سریع، داده های سرشماری نیجریه در سال 2006 به کار گرفته شد و نقشه برداری شد ( شکل 8 ). سه لایه برداری که باید ادغام شوند (لایه های ارتفاعی، هیدروگرافی و توزیع جمعیت) به سیستم مختصات وب مرکاتور WGS 1984 پیش بینی شدند. با توجه به لایه جمعیتی، داده‌های مکانی (عناصر اداری) و غیر مکانی (ارقام جمعیت) برای ایجاد یک پایگاه داده از پراکندگی فضایی جمعیت یکپارچه شدند.

شکل 8 . توزیع جمعیت نیجریه بر اساس LGA.

روش توسعه یافته در این مطالعه مربوط به نقشه برداری و تجزیه و تحلیل خطر سیل بر اساس عملیات مختلف GIS بر روی داده های گرافیکی و غیر گرافیکی است. این روش در نمودار جریان روش شناختی خلاصه شده است ( شکل 9). حوضه رودخانه بردار (که شامل NigerBenue و شاخه های اصلی آنها می شود) بافر شد و یک فاصله حائل 20 کیلومتری در دو طرف کانال رودخانه (که معادل 40 کیلومتر است) انتخاب شد. به تدریج، یک فاصله بافر 6 کیلومتری و 13 کیلومتری در دو طرف (به ترتیب معادل 12 کیلومتر و 26 کیلومتر در عرض) در بافر 20 کیلومتری شناسایی شد. فواصل بافر 20 کیلومتری و 6 کیلومتری به ترتیب از حداکثر و حداقل عرض منطقه سیل زده شناسایی شده در تجزیه و تحلیل قبلی به دست آمد. فاصله بافر 13 کیلومتری از نقطه میانی (متوسط) بین حداکثر و حداقل فاصله بافر به دست می آید. این لایه بافر چند حلقه ای بر روی لایه توپوگرافی بردار در بستر ArcGIS پوشانده شد ( شکل 1 0 ).

برای استخراج مناطق بالقوه خطر سیل، از حوضه رودخانه بافر و نقشه توپوگرافی، تکنیک‌های همپوشانی فضایی و پاک کردن استفاده شد. طبقه بندی مناطق سیل خیز بر اساس بزرگی بر اساس ارتفاع و فاصله از رودخانه ها انجام شد. این امر به این دلیل است که با افزایش فاصله از کانال رودخانه تأثیر طغیان رودخانه کاهش می یابد. از طرف دیگر ارتفاع از سطح دریا یکی از ویژگی های مهم تعیین کننده سیل رودخانه است. برای ارزیابی توزیع فضایی مناطق بالقوه در معرض خطر سیل استفاده شده است ([ 20 ] Taubenbock et al., 2011; [ 13 ] Ishaya et al., 2009). با این حال، طبقه بندی به گونه ای انجام شد که فاصله 6 کیلومتری بافر در دو طرف رودخانه که بین 0 تا 153 متر از سطح دریا قرار دارد، طبقه بندی شد.

شکل 9 . نمودار جریان روش شناختی تحلیل خطر سیل.

به عنوان منطقه پر خطر سیل منطقه خطر سیل متوسط ​​از 13 کیلومتر فاصله بافری از رودخانه های حوضه که بین ارتفاع 0 تا 153 متر قرار دارد به دست آمد. منطقه کم خطر شامل 20 کیلومتر فاصله بافر است که بین 154 – 306 متر ارتفاع قرار می گیرد ( شکل 1 1 ).

عملیات همپوشانی (تقاطع فضایی و پاک کردن) توزیع فضایی مناطق خطر سیل را در امتداد حوضه نیجر-بنوئه نشان داد و این جزء استخراج‌شده بیشتر بر روی نقشه توزیع جمعیت نیجریه قرار گرفت تا منطقه و جمعیتی را که در برابر بلایای سیل آسیب‌پذیر هستند نشان دهد. پوشش فضایی متقاطع

شکل 1 0. پوشش حوضه رودخانه بافر و نقشه ارتفاعی که به صورت دیجیتالی ایجاد شده است.

شکل 1 1. تشخیص خطر سیل نیجریه در امتداد حوضه نیجر-بنوئه با بزرگی مناطق با خطر متوسط ​​و کم خطر.

این روش توانست ویژگی های لایه توزیع جمعیت و لایه بزرگی خطر سیل (فاصله های بافر) را برای ایجاد یک لایه جدید کپی کند. چنین ویژگی هایی شامل ارقام جمعیت توسط LGA، اندازه و مرزهای اداری هر LGA است که در فواصل بافر قرار می گیرد. روش پاکسازی فضایی برای قطع کانال رودخانه واقعی حوضه زهکشی از بخش بزرگی خطر سیل بالا استفاده شد. به همین ترتیب، بخش‌های همپوشانی که بین بزرگی خطر سیل زیاد، متوسط ​​و کم قرار دارد، پاک شدند (این عملیات GIS شامل قطع داده‌های ویژگی و غیر ویژگی این لایه‌های بزرگی سیل است). دلیل به کارگیری این تکنیک جلوگیری از تخمین بیش از حد است. این به این دلیل است که فواصل بافر مستقل از یکدیگر هستند (به عنوان مثال هر یک از بزرگی ها به طور مستقیم از کانال رودخانه بافر شد). علاوه بر این، روش همپوشانی اتحادیه فضایی اعمال شد. این به این دلیل است که بستری را فراهم می کند تا اجزای کلی (داده های ویژگی و غیر مشخصه) هر لایه را در یک لایه بپیوندد. ویژگی خروجی این عملیات محاسبه سریع، بی دردسر و دقیق وسعت فضایی و جمعیت در معرض خطر را بر اساس بزرگی (شکل 1 2). در این مقاله، یکی از نقاط ضعف روش همپوشانی این است که جمعیت کلی یک LGA که تحت تأثیر قرار می‌گیرد، شامل می‌شود، چه LGA به طور کامل غوطه‌ور باشد یا نه. برای بررسی این ضعف، بخش‌های آسیب‌دیده از هر LGA (بر اساس بزرگی) محاسبه شد.

شکل 1 2. توزیع فضایی جمعیت در معرض خطر فاجعه سیل در امتداد حوضه نیجر-بنوئه. مناطق پرخطر، متوسط ​​و کم خطر به ترتیب با رنگ های قرمز، سبز تورمالین و سبز برگ نشان داده می شوند.

بر حسب درصد جمع‌آوری شد و مقادیر حاصل برای به‌روزرسانی جدول ویژگی استفاده شد. این کار به منظور استخراج و تخمین نسبت جمعیت مربوط به بخش آسیب دیده هر LGA انجام شد. توزیع فضایی جمعیت که می تواند به صورت تعداد مطلق افراد در واحد نقشه برداری یا به عنوان تراکم جمعیت بیان شود توسط محققان برای ارزیابی استفاده شده است ([ 18 ] Zheng et al., 2008; [ 20 ] Taubenbock et al., 2011) و تعداد افرادی که در معرض خطر کف قرار دارند را تخمین بزنید.

5. نتایج و بحث

5.1. تأثیر فضایی خطر سیل اکتبر 2012

در این مطالعه، تأثیر فضایی با نسبت قلمرو زمین غوطه‌ور شده اندازه‌گیری می‌شود. به طور کلی، نتیجه نشان می دهد که 13702 کیلومتر مربع از منطقه زمینی توسط فاجعه سیل به زیر آب رفته است (به استثنای مسیر آب واقعی) و تأثیر خطر سیل در 58 LGA از 14 ایالت پخش شده است ( شکل 1 3 ). نتیجه تجزیه و تحلیل نشان می دهد که ایالت تارابا با 3830 کیلومتر مربع از قلمرو خشکی خود که در 6 LGA غوطه ور است، بیشترین آسیب را دیده است . پس از آن کوگی با 2787 کیلومتر مربع از زمین غوطه ور در 9 LGA و در کنار آن نیجر با 1502 کیلومتر مربع قرار دارد .از زمین آن در 6 LGA غوطه ور شده است. گروه دیگری از مناطق تحت تاثیر سیل بالا عبارتند از: Anambra، Adamawa، Benue و Nassarawa با قلمروهای زیر آب به ترتیب 1279 کیلومتر مربع ، 1109 کیلومتر مربع ، 1109 کیلومتر مربع و 932 کیلومتر مربع . سایرین دلتا هستند—323 کیلومتر مربع ؛ ادو — 315 کیلومتر 2 ; کوارا-300 کیلومتر مربع ; رودخانه ها – 128 کیلومتر مربع ؛ بایلسا – 48 کیلومتر مربع ; Enugu—31 km2 و Imo— 9 km2 . جدول 1 و شکل 1 4دو نقطه پرت را با توجه به نسبت مناطق زیر آب نشان می دهد. نقاط پرت عبارتند از Anambra غرب و Onitsha جنوب LGA از ایالت Anambra. این مناطق 100 درصد زیر آب رفتند.

ماسک آب استخراج شده از داده‌های MODIS که با داده‌های دیگر ادغام شده است، بستری را برای تخمین تأثیر فضایی خطر سیل رودخانه فراهم می‌کند. نتیجه یک پایگاه داده حیاتی برای ارزیابی و شناسایی مناطق آسیب دیده سیل با توجه به واکنش سریع، ارائه کمک ها و به منظور تجزیه و تحلیل بیشتر است.

5.2. جمعیت و مناطق آسیب پذیر در برابر بلایای سیل

نتیجه تجزیه و تحلیل قبلی (با توجه به حداکثر و حداقل عرض شناسایی شده منطقه سیل زده استخراج شده از تصویر ماهواره ای MODIS)، به توسعه یک روش تجزیه و تحلیل ریسک سیل کمک کرد که برای شناسایی مناطق و جمعیت در معرض خطر استفاده شد. سیل در امتداد حوضه نیجر-بنوئه نتایج نشان می‌دهد که مناطق متمرکز جمعیتی بسیار بالایی که در معرض خطر سیل بالا هستند در Yenegoa (ایالت Bayelsa)، Aguata، Nnewi South، Ogbaru (ایالت Anambra) و غیره یافت می‌شوند. برای مثال، در Yenegoa 302782 نفر تخمین زده می‌شود که در معرض خطر سیل باشند. خطر سیل بالا در امتداد حوضه نیجر-بنوئه با 630 کیلومتر مربعزمین های مستعد سیل این به این دلیل است که در دشت سیلابی دلتای نیجر قرار دارد و با غلظت بالای جمعیت مشخص می شود. خلاصه نتیجه تحلیل خطر سیل در جدول 2 نشان داده شده است .

نتایج تجزیه و تحلیل نشان می دهد که روش تشخیص خطر سیل توسعه یافته در این مطالعه موثر است

شکل 1 3. ایالت های متاثر از فاجعه سیل اکتبر 2012.

شکل 1 4. درصد مناطق (LGA) غرق در سیل.

و مناسب برای شناسایی مناطق آسیب پذیر سیل و برآورد جمعیت در معرض خطر در امتداد حوضه نیجر-بنوئه. پایگاه داده خطر سیل با کمک GIS ایجاد شده می تواند به برنامه ریزی فضایی و واکنش سریع کمک کند و تسهیل کند. این بستر را برای استعلام اطلاعات در مورد مناطق مستعد خطر در امتداد حوضه زهکشی فراهم می کند ( شکل 1 5). طبقه بندی مناطق آسیب پذیر سیل به بزرگی طیف گسترده ای از گزینه ها را با توجه به برنامه ریزی و سطوح مختلف فرآیندهای تصمیم گیری ارائه می دهد. به عنوان مثال، پایگاه داده تولید شده این پتانسیل را دارد که تعداد افراد ساکن در مناطق مستعد سیل را تخمین بزند و مناطق خطر سیل را بر اساس درجات مختلف شناسایی کند. همچنین می‌تواند به مدیران بلایا کمک کند تا مکان مناسبی را برای کمپینگ قربانیان سیل‌زده انتخاب کنند و تخمین سریع بصری مناطق احتمالی با تأثیر زیاد را ارائه دهند.

6. نتیجه گیری و پیامدهای خط مشی

به طور متعارف، مدیریت اضطراری سیل، چه دولتی و چه خصوصی، معمولا به بحران ها پاسخ می دهد تا اینکه به مسائل اساسی آسیب پذیری و مدیریت آن توجه داشته باشد ([ 21 ] Shrubsole, 2001). دلیل اصلی این امر فقدان اطلاعات موجود برای ارزیابی رویدادهای سیل گذشته و آینده است. نتایج این مطالعه چند بعدی و چند بعدی را نشان داد

جدول 1 . ویژگی های مناطق آسیب دیده سیل توسط ایالت ها و LGA ها.

ادامه یافت

درصد به صورت قدر مطلق است (مقدار کمتر از 0.5٪ تقریباً 0 است).

جدول 2 . خلاصه ای از تجزیه و تحلیل خطر سیل بر اساس بزرگی.

قابلیت ادغام داده های چند مقیاسی و چند زمانی برای تجزیه و تحلیل و ارزیابی خطر سیل. داده‌های MODIS واکنش سریع جنبه حیاتی را نشان می‌دهد که داده‌های فضایی سنجش از دور می‌توانند در ارزیابی تأثیر سیل رودخانه بازی کنند. توانست مناطق سیل زده را در امتداد رودخانه نیجر-بنوئه استخراج کند و تأثیر فضایی را ارزیابی کند. علاوه بر این، در تهیه نقشه طغیان از توزیع فضایی مناطق متأثر از سیل معمولی اکتبر 2012 کمک کرد. تصویر MODIS سنجش از راه دور اساسا مستقل ترین، به روزترین و تقریباً زمان واقعی ترین منبع داده برای ارزیابی و نقشه برداری سیل است.

در همین حال، ادغام داده‌های جمعیت‌شناختی، نقشه ارتفاعی به‌دست‌آمده دیجیتال و عناصر اداری در تعیین جمعیت آسیب‌پذیر و منطقه در معرض خطر سیل در امتداد حوضه نیجر-بنوئه مؤثر بودند. این امر با استفاده از تکنیک های متعدد GIS در توانایی پردازش جغرافیایی نرم افزار ArcGIS به دست آمد. روش‌شناسی قوی توسعه‌یافته در این مطالعه شواهدی برای اثربخشی نتایج است، این را می‌توان در مجموعه‌ای از نقشه‌های موضوعی تولید شده مشاهده کرد که یک پایگاه داده جغرافیایی برای تصمیم‌گیری آگاهانه را تشکیل می‌دهند. نتایج تجزیه و تحلیل کاربرد مستقیمی در شکل‌گیری سیاست‌های مدیریت بلایا، پیش‌بینی سیل، ارزیابی ریسک، هماهنگی موقت اقدامات امداد و نجات و ارائه کمک‌ها دارد. این چارچوب یکپارچه و مشارکتی را برای ذینفعان در مدیریت خطر سیل فراهم می کند،

شکل 1 5. پرس و جو در بستر GIS. این پرس و جو نشان می دهد که بخش خطر سیل متوسط ​​انتخاب شده (که با ویژگی مستطیلی مشخص شده است) در Ajaokuta LGA در ایالت کوگی دارای جمعیت تخمینی 34993 و 387 کیلومتر مربعزمیندر معرض خطر سیل است و این 28.6٪ از منابع اداری را تشکیل می دهد. قلمرو LGA

Felix Ndidi Nkeki، Philip John Henah، Vincent Nduka Ojeh (NEMA)، آژانس ملی تحقیق و توسعه فضایی (NASDRA)، کمیسیون توسعه حوزه رودخانه نیجر-بنو، آژانس هواشناسی نیجریه (NIMET) و سایر مؤسسات برنامه ریزی در نیجریه. علاوه بر این، تصمیم‌گیرندگان در نیجریه باید ایجاد یک آژانس نقشه‌برداری سریع مجهز به داده‌های ماهواره‌ای بلادرنگ برای برنامه‌ریزی فضایی، شناسایی مناطق مستعد بلایا و هماهنگی طرح‌ها و اقدامات نجات را در نظر بگیرند. در نتیجه، فناوری زمین فضایی مرز جدیدی را برای برنامه ریزی فضایی و طیف متنوعی از قابلیت ها در حوزه تحلیل و ارزیابی خطر سیل گشوده است و باید به یک پلت فرم ضروری برای تصمیم گیری تبدیل شود.

منابع

  1. DMSG-گروه پشتیبانی مدیریت بلایا، “استفاده از ماهواره های رصد زمین برای گروه پشتیبانی خطر”، گزارش نهایی، NOAA، وزارت بازرگانی، ایالات متحده آمریکا، 2001.  [زمان(های استناد): 1]
  2. مرکز خدمات ساحلی NOAA، “واژه نامه اصطلاحات ساحلی”، 1998، انتشار شماره 98-105.  [زمان(های استناد): 1]
  3. AE Olajuyigbe، OO Rotowa و E. Durojaye، “An Assessment of Flood Hazard in Nigeria: The Case of Mile 12, Lagos,” Mediterranean Journal of Social Sciences, Vol. 3، شماره 2، 1391، صص 367-375.  [زمان(های استناد): 2]
  4. JC Nwafor، “ارزیابی اثرات زیست محیطی برای توسعه پایدار: دیدگاه نیجریه”، انتشارات Enugu EL DEMAK، 2006.  [زمان(های استناد): 1]
  5. ET Ologunorisa، “ارزیابی مناطق آسیب پذیر سیل در دلتای نیجر، نیجریه”، مجله بین المللی مطالعات محیطی، جلد. 61، شماره 1، 1383، صص 31-38. doi:10.1080/0020723032000130061  [زمان(های استناد): 2]
  6. R. Folorunsho و LF Awosika، “کاهش سیل در لاگوس، نیجریه از طریق مدیریت خردمندانه زباله های جامد: موردی از جزایر Ikoyi و ویکتوریا، نیجریه”، کارگاه UNESCO-CSI، ماپوتو، 2001.  [زمان(های استناد): 1]
  7. L. Hualou، “پیشگیری از بلایا و مدیریت: یک دیدگاه جغرافیایی”، Disaster Advances، جلد. 4، شماره 1، 1390، صص 3-5.  [زمان(های استناد): 1]
  8. RA Okereke، “وقوع سیل در جنوب نیجریه”، مجله بین المللی مسائل زیست محیطی، جلد. 5، شماره 1-2، 1386، ص 20-28.  [زمان(های استناد): 1]
  9. OM Kolawole، AB Olayemi و KT Ajayi، “مدیریت سیل در شهرهای نیجریه: تجزیه و تحلیل ریسک و گزینه‌های سازگاری – Ilorin به عنوان یک مطالعه موردی”، کتابخانه تحقیقاتی محققین، جلد. 3، شماره 1، 1390، صص 17-24.  [زمان(های استناد): 2]
  10. OH Adedeji، BO Odufuwa و OH Adebayo، “ایجاد قابلیت ها برای بلایای سیل و آمادگی خطر و کاهش خطر در نیجریه: نیاز به برنامه ریزی فضایی و مدیریت زمین”، مجله توسعه پایدار در آفریقا، جلد. 14، شماره 1، 1391، صص 45-58.  [زمان(های استناد): 1]
  11. میسنا-خبرگزاری سرویس بین الملل مبلغین، “سیل از شمال به جنوب، زنگ خطر برای محصولات،” 2012. https://reliefweb.int/report/nigeria/floods-north-south-alarm-crops   [Citation Time(s): 1]
  12. ناسا-اداره ملی هوانوردی و فضایی، “سیل در نیجریه”، 2012. https://earthobservatory.nasa.gov/IOT/view.php?id=79404   [Citation Time(s):1]
  13. S. Ishaya، OO Ifatimehin و IB Abaje، “نقشه برداری از مناطق آسیب پذیر سیل در یک مرکز شهری در حال توسعه نیجریه”، مجله توسعه پایدار در آفریقا، جلد. 11، شماره 4، 1388، صص 180-194.   [زمان(های استناد): 3]
  14. AT Jayasselan، “ارزیابی و پایش خشکسالی و سیلاب با استفاده از سنجش از دور و GIS”، مجموعه مقالات کارگاه آموزشی سنجش از دور ماهواره ای و کاربردهای GIS در هواشناسی کشاورزی، سازمان جهانی هواشناسی، ژنو، 2004، .2001- pp.   [زمان(های استناد): 1]
  15. A. Irimescu, V. Craciunescu, G. Stancalie and A. Nertan, “Remote Sensing and GIS Techniques for Flood Monitoring and Damage Assessing Case Study in Romania” چهارمین کنفرانس علمی بین المللی BALWOIS, Ohrid, 2010, pp. 1-10.   [زمان(های استناد): 2]
  16. SW Running، CO Justice، VV Salomonson، D. Hall، J. Barker، YJ Kaufman، AH Strahler، AR Huete، JP Muller، V. Vanderbilt، ZM Wan، P. Teillet و D. Carneggie، “علم سنجش از دور زمینی و الگوریتم های برنامه ریزی شده برای EOS/MODIS، مجله بین المللی سنجش از دور، جلد. 15، شماره 17، 1994، صص 3587-3620. doi:10.1080/01431169408954346   [زمان(های) نقل قول: 1]
  17. GR Brakenridge، E. Anderson، SV Nghiem، S. Caquaed و TB Shabaneh، “هشدارهای سیل، ارزیابی بلایای سیل، و کاهش خطر سیل: نقش های سنجش از دور مداری”، مجموعه مقالات سی امین سمپوزیوم بین المللی سنجش از دور، محیط زیست هونولولو، 2003، صص 1-6.   [زمان(های استناد): 1]
  18. N. Zheng، K. Takara، Y. Tachikawa و O. Kozan، “تجزیه و تحلیل آسیب پذیری در برابر خطر سیل بر اساس کاربری زمین و توزیع جمعیت در حوضه رودخانه Huaihe، چین”، سالانه موسسه تحقیقاتی پیشگیری از بلایا، جلد. 51، شماره 2، 1387، صص 83-91.   [زمان(های استناد): 3]
  19. SA Islam، SK Bala و A. Haque، “نقشه طغیان سیل بنگلادش با استفاده از داده های بازتاب سطحی MODIS”، مجموعه مقالات دومین کنفرانس بین المللی مدیریت آب و سیل (ICWFM)، داکا، 2009، صفحات 739-748.   [زمان(های استناد): 1]
  20. H. Taubenbook، M. Wurm، M. Netzband، H. Zwenzner، A. Roth، A. Rahman و S. Dech، “خطرات سیل در مناطق شهری-رویکردهای چند حسی با استفاده از داده های سنجش از دور برای ارزیابی ریسک،” مخاطرات طبیعی and Earth System Sciences, Vol. 11، شماره 2، 1390، صص 431-444. doi:10.5194/nhess-11-431-2011   [زمان(های) استناد:2]
  21. D. Shrubsole، “فرهنگ های مدیریت سیل در کانادا: بینش هایی از تجربه رودخانه سرخ در سال 1997″، مجله Canadian Water Resources, Vol. 26، شماره 4، 1380، صص 461-479. doi:10.4296/cwrj2604461  [زمان(های) نقل قول:1]

مقالات داخلی و بین المللی

مطالب مرتبط ...

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید