ارائه الگوی پتانسیل آتش سوزی جنگل و گسترش آن با استفاده از rs و gis، مطالعه موردی: جنگل های بخش سه نکا- ظالمرود

این تحقیق با هدف پیش بینی و پیش گیری آتش سوزی های آینده با استفاده از مدل سازی خطر وقوع و گسترش آتش سوزی در جنگل های بخش سه نکا-ظالمرود انجام گرفته است. مراحل انجام این تحقیق شامل دو بخش اصلی مدل سازی خطر وقوع آتش-سوزی و مدل سازی گسترش می باشد. در بخش اول تحقیق، به منظور مدل سازی خطر وقوع آتش سوزی و تهیه نقشه پتانسیل خطر آتش سوزی مربوطه، از دو روش برای وزن دهی به فاکتورهای موثر در آتش سوزی استفاده شد: در روش اول، از تحلیل سلسله مراتبی فازی و در روش دوم، از همبستگی بین متغیرهای محیطی و انسانی با آتش سوزی های واقعی گذشته استفاده گردید. برای مقایسه مدل های مذکور، نقشه خطر وقوع آتش-سوزی با استفاده از مدل متداول dong نیز تهیه شد. فاکتورهای مورد استفاده در روش اول، شامل چهار معیار اصلی (توپوگرافی، زیست شناختی، اقلیمی و انسانی) و 17 زیرمعیار بوده است. برای کلیه این فاکتورها، نقشه هایی با استفاده از مدل رقومی ارتفاع منطقه، نمونه برداری زمینی و اطلاعات موجود تهیه گردید. همچنین نقشه آتش سوزی های گذشته با استفاده از اطلاعات موجود و نمونه برداری زمینی با gps تهیه شد. برای تعیین درجه اهمیت (وزن) معیارهای موثر در خطر وقوع آتش سوزی از طریق روش تحلیل سلسله مراتبی فازی، از نتایج ارزیابی پرسشنامه های توزیع شده بین متخصصان آتش سوزی در عرصه های منابع طبیعی استفاده گردید. سپس برای بررسی صحت وزن معیارها، نسبت سازگاری هر معیار محاسبه شد. نتایج نشان داد که وزن نهایی برای معیارهای انسانی، زیست-شناختی، اقلیمی و توپوگرافی در پتانسیل خطر وقوع آتش سوزی به ترتیب برابر با 301/0، 2595/0، 2315/0 و 208/0 می باشد. بر اساس این وزن ها، ابتدا مدل خطر وقوع آتش سوزی تهیه و سپس نقشه خطر آتش سوزی با ادغام وزنی نقشه چهار معیار اصلی و ایجاد معادله مدل ریسک آتش سوزی در پنج طبقه در gis تهیه شد. در روش دوم مدل سازی با استفاده از روش همبستگی، به منظور تعیین درجه همبستگی فاکتورهای موثر در آتش سوزی با آتش سوزی های گذشته، کلیه نقشه های معیارهای موثر در آتش سوزی با نقشه آتش سوزی های گذشته روی هم گذاری شدند تا درجات همبستگی آنها با این آتش سوزی ها مشخص گردد. نتایج نشان داد که بر اساس روش همبستگی، فاکتورهای فاصله از رودخانه، میانگین رطوبت نسبی سالیانه، نوع و تراکم پوشش گیاهی بیشترین همبستگی را با وقوع آتش سوزی در این جنگل ها داشته اند. با استفاده از درجه همبستگی هر یک از فاکتورها با وقوع آتش سوزی، مدل دیگری از خطر وقوع آتش سوزی جنگل تهیه گردید. بر اساس این مدل، نقشه خطر وقوع آتش سوزی با ادغام وزنی کلیه نقشه های معیارهای موثر در آتش سوزی و نیز با ایجاد معادله مدل ریسک آتش سوزی در پنج طبقه در gis تهیه شد. نتایج نشان داد که مناطق پرخطر آتش سوزی در نقشه های پتانسیل ریسک تهیه شده با دو روش تحلیل سلسله مراتبی فازی و روش همبستگی، تطابق زیادی با مناطق آتش سوزی های گذشته داشته که نشان دهنده اعتبار و صحت بالای هر دو مدل ساخته شده فوق می باشد. نقشه آتش سوزی های گذشته با نقشه تولید شده از طریق مدل dong نیز مورد مقایسه قرار گرفت و نتایج نشان داد که مناطق پرخطر آتش سوزی در نقشه پتانسیل ریسک تهیه شده با مدل dong، همبستگی متوسطی با مناطق آتش سوزی گذشته دارد. نتایج نهایی بخش اول این تحقیق نشان داد که مدل همبستگی (با دقت 92/0)، تحلیل سلسله مراتبی فازی (با دقت 80/0) و dong (با دقت 51/0) به ترتیب بیشترین تا کمترین دقت را در برآورد مناطق پرخطر و بحرانی آتش-سوزی داشته اند. در این تحقیق، همچنین آتش سوزی های فعال در جنگل های منطقه مورد مطالعه، با استفاده از تصاویر ماهواره ای سنجنده modis شناسایی شدند. نتایج تجزیه و تحلیل اطلاعات ماهواره ای محصول آتش سنجنده modis مربوط به 30 روز آتش سوزی به وقوع پیوسته (2010 تا 2011) نشان داد که کلیه مناطق آتش سوزی در قالب پیکسل های 1*1 کیلومتری در محدوده جنگل های بخش سه نکا-ظالمرود قابل شناسایی بودند. نتایج حاصله، صحت مطلوبیت تصاویر این سنجنده را در شناسایی و هشدار آتش سوزی-های فعال نشان می دهد. در بخش دوم این تحقیق، مدل گسترش آتش سوزی با استفاده از مدل alexandridis و روش اتوماسیون سلولی تهیه شد. پارامترهای تأثیرگذار بر گسترش آتش سوزی پس از بومی سازی مدل alexandridis، براساس شرایط موجود در جنگل های مورد مطالعه، شامل توپوگرافی، شیب، سرعت و جهت باد، نوع و تراکم پوشش گیاهی بوده است. به منظور تعیین گسترش آتش سوزی و ارزیابی صحت آن، اطلاعات مورد نیاز آتش سوزی واقعی از قبیل نقطه شروع آتش، وسعت حریق، سرعت و جهت باد در زمان آتش-سوزی تهیه شدند. همچنین کلیه پارامترهای تأثیرگذار برای محدوده آتش سوزی واقعی، در محیط gis آماده سازی و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نهایتاً مدل پیشنهادی گسترش آتش سوزی با استفاده از روش همسایگی هشت تایی moore، برنامه نویسی مدل در محیط matlab و فراخوانی لایه های رقومی کلیه پارامترهای تأثیرگذار، برای همین حریق پیاده سازی شد. برای پیش بینی گسترش آتش سوزی جنگل در مدل اتوماسیون سلولی، چندین حالت سلولی و قانون انتقال آتش سوزی در نظر گرفته شد. در نهایت با انتخاب نقطه شروع آتش سوزی، نمایشی پویا از گسترش جبهه آتش سوزی ارائه و در پایان تعداد سلول های سوخته و سالم مشخص شد. به منظور ارزیابی کیفی صحت مدل پیشنهادی، نتایج خروجی جهت گسترش آتش و نحوه پیشروی جبهه گسترش با محدوده آتش سوزی واقعی مورد مقایسه قرار گرفت. بدین منظور پلی گون گسترش آتش سوزی (خروجی مدل اتوماسیون سلولی) با پلی گون آتش سوزی واقعی روی هم گذاری و شباهت زیادی بین آنها مشاهده شد که قابلیت مدل پیشنهادی با اتوماسیون سلولی را در پیش روی جبهه گسترش آتش مشخص می کند. همچنین به منظور ارزیابی کمی صحت مدل پیشنهادی گسترش آتش سوزی از دقت کلی و شاخص کاپا استفاده گردید. دقت کلی و شاخص کاپای بدست آمده به ترتیب برابر 88/0 و 74/0 بوده که بیان گر دقت پیش بینی مدل گسترش آتش سوزی و مطلوبیت روش اتوماسیون سلولی در مدل سازی گسترش آتش سوزی در تحقیق حاضر می باشد.