دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 6 1 2026 05 22 Study of vegetation cover changes in north khorasan province using remote sensing-based vegetation indices (Case study: Jiransu Rangelands) بررسی تغییرات پوشش گیاهی در استان خراسان شمالی با استفاده از شاخصهای پوشش گیاهی مبتنی بر سنجش از دور (مطالعه موردی: مراتع جیرانسو) 24 42 719879 10.22034/iwm.2025.2048142.1195 FA رضا امیدی پور گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران 0000-0003-0961-5258 محبت نداف گروه زیست‌شناسی سلولی و مولکولی دانشکده علوم پایه، دانشگاه کوثر بجنورد، بجنورد، ایران 0000-0002-7480-9895 Journal Article 2024 12 14 Extended Abstract Introduction: Rangelands, as renewable natural resources, play a vital role in environmental preservation and in meeting the needs of both livestock and vegetation. These resources not only provide forage for livestock but also protect soil and water. However, unplanned land-use changes and degradation of vegetation cover in Iran, especially over the past four decades, have led to a decline in the quality of these resources. Factors such as population growth, urbanization, and overgrazing by livestock have contributed to rangeland degradation. In this context, remote sensing (RS) and geographic information systems (GIS) are efficient tools for monitoring these changes. These technologies enable precise monitoring of environmental changes and the identification of factors such as soil salinity and erosion without the need for costly traditional methods. The use of satellite data provides valuable insights for assessing vegetation cover changes, drought impacts, and other environmental threats. Therefore, these tools play a significant role in natural resource management and rangeland conservation. Materials and Methods: This study focuses on the Jiransu winter rangeland in the Maneh and Samalqan district, covering an area of 2,168 hectares. Located in northwestern Iran, the region has a cold and dry climate with an annual rainfall of 223 mm. To analyze vegetation cover changes, Landsat time-series images (TM and OLI) and Google Earth images were used. Satellite images with a spatial resolution of 30 meters were collected from different years (1997, 2002, 2008, 2013, 2018, and 2023) from the US Geological Survey (USGS) archive. After data preprocessing to ensure quality and correct geometric and radiometric errors, the images were processed using various techniques such as histogram adjustment and color composite for information enhancement. NDVI and MSAVI vegetation indices were employed for vegetation analysis. Subsequently, vegetation cover changes were analyzed using image differencing and threshold classification methods. Results and Discussion: The results revealed that during the analyzed time periods, the lowest vegetation index values were observed in 2008, coinciding with a severe drought in Iran. This reduction in vegetation cover highlights its strong dependence on rainfall and climatic conditions. Land-use changes showed similar trends, particularly during the 1997–2008 period, where approximately 226 hectares of poor rangeland were lost, representing 10% of the total rangeland area. In the subsequent period (2008–2013), approximately 323 hectares of poor rangeland decreased, with declining classes covering more than 14% of the area. These findings indicate that RS methods, particularly those using vegetation indices, are efficient and accurate tools for monitoring vegetation changes and assessing rangeland conditions. Overall, the study emphasizes that satellite images and vegetation indices like NDVI and MSAVI offer significant accuracy in detecting ecological changes and trends, especially in dry and semi-arid regions, compared to traditional methods. Conclusion: This study emphasizes the importance of NDVI and MSAVI indices in monitoring vegetation cover changes and demonstrates that these indices can effectively track degradation trends and environmental changes. These indices, particularly in dry and semi-arid regions impacted by climate change and drought, play a key role in modeling vegetation decline and rangeland productivity. Furthermore, the results suggest that using these indices, due to their ability to correct for bare soil effects and their effectiveness in assessing vegetation changes, provides valuable tools for rangeland monitoring and management. These tools can aid in identifying degraded areas and, by providing timely and accurate data, help predict and manage rangeland degradation. Therefore, integrating these indices into comprehensive natural resource management programs and utilizing them in detailed environmental assessments can play a crucial role in enhancing conservation efforts for natural resources. Additionally, their application can have a profound impact on the restoration and improvement of ecosystem health, leading to long-term environmental sustainability. چکیده مبسوط مقدمه: مراتع به عنوان منابع طبیعی تجدیدشونده، نقش مهمی در حفظ محیط‌زیست و تأمین نیازهای دامی و گیاهی دارند. این منابع علاوه بر تأمین علوفه برای دام‌ها، از خاک و آب محافظت می‌کنند. با این حال، تغییرات بی‌برنامه کاربری اراضی و تخریب پوشش گیاهی در ایران، به ویژه در چهار دهه اخیر، باعث کاهش کیفیت این منابع شده است. عواملی مانند افزایش جمعیت، گسترش شهرنشینی و چرای بی‌رویه دام‌ها به تخریب مراتع منجر شده است. در این میان، سنجش از دور (RS) و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) ابزارهای کارآمدی برای پایش این تغییرات هستند. این فناوری‌ها به طور دقیق و بدون نیاز به روش‌های سنتی پرهزینه، امکان نظارت بر تغییرات محیطی و شناسایی عواملی مانند شوری خاک و فرسایش را فراهم می‌کنند. استفاده از داده‌های ماهواره‌ای می‌تواند به ارزیابی تغییرات پوشش گیاهی، اثرات خشکسالی‌ها و دیگر تهدیدات زیست‌محیطی کمک کند. به همین دلیل، این ابزارها در مدیریت منابع طبیعی و حفاظت از مراتع اهمیت بسیاری دارند. مواد و روش‌ها: در این پژوهش، مرتع قشلاقی جیرانسو در شهرستان مانه و سملقان به مساحت 2168 هکتار مورد مطالعه قرار گرفته است. این منطقه با اقلیم خشک و سرد و بارندگی سالانه 223 میلی‌متر در شمال‌غرب ایران واقع است. برای بررسی تغییرات پوشش گیاهی، از تصاویر ماهواره‌ای سری زمانی لندست (TM و OLI) و تصاویر گوگل‌ارث استفاده شد. تصاویر ماهواره‌ای با دقت مکانی 30 متر و به تاریخ‌های مختلف (1997، 2002، 2008، 2013، 2018، و 2023) از آرشیو سازمان زمین‌شناسی آمریکا (USGS) جمع‌آوری گردید. پس از پیش‌پردازش داده‌ها برای کنترل کیفیت و رفع خطاهای هندسی و رادیومتری، تصاویر با استفاده از روش‌های مختلف پردازش مانند تعدیل هیستوگرام و ترکیب رنگی برای بارزسازی اطلاعات مورد بررسی قرار گرفتند. برای تحلیل پوشش گیاهی، از شاخص‌های NDVIو MSAVI استفاده شد. سپس روند تغییرات پوشش گیاهی با دو روش تفاضل تصویر و طبقه‌بندی آستانه‌ای بررسی گردید. نتایج و بحث: نتایج این تحقیق نشان داد که در دوره‌های مختلف زمانی، کمترین مقدار شاخص‌های پوشش گیاهی در سال 2008 مشاهده شد، که همزمان با خشکسالی شدید در ایران بوده است. این کاهش در پوشش گیاهی نشان‌دهنده وابستگی شدید آن به بارندگی و شرایط اقلیمی است. بررسی تغییرات کاربری اراضی نیز نتایج مشابهی را نشان داد؛ به‌طور خاص، در دوره 2008-1997، حدود 226 هکتار از اراضی مرتعی فقیر از بین رفت، که معادل 10 درصد از مساحت کل مرتع بود. همچنین، در دوره بعدی (2013-2008)، حدود 323 هکتار از اراضی مرتعی فقیر کاهش یافت و کلاس‌های کاهشی بیش از 14 درصد از سطح منطقه را پوشش داد. این نتایج تأکید می‌کند که روش‌های سنجش از دور، به‌ویژه با استفاده از شاخص‌های پوشش گیاهی، ابزارهایی کارآمد و دقیق برای بررسی تغییرات پوشش گیاهی و پایش وضعیت مراتع هستند. به طور کلی این تحقیق نشان داد که برای پایش دقیق وضعیت مراتع، استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و شاخص‌های گیاهی مانند NDVI و MSAVI، علاوه بر ارائه اطلاعات مشابه به روش‌های سنتی، دقت بالاتری در شناسایی تغییرات و روندهای اکولوژیکی به‌ویژه در مناطق با اقلیم خشک و نیمه‌خشک دارد. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش بر اهمیت شاخص‌های NDVI و MSAVI در بررسی تغییرات پوشش گیاهی تأکید دارد و نشان می‌دهد که این شاخص‌ها توانایی پایش روند تخریب و تغییرات زیست‌محیطی را دارند. این شاخص‌ها به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک که بیشتر تحت تأثیر تغییرات اقلیمی و خشکسالی‌ها قرار دارند، نقش مهمی در شبیه‌سازی کاهش پوشش گیاهی و تولیدات مرتعی ایفا می‌کنند. همچنین، نتایج نشان می‌دهند که استفاده از این شاخص‌ها به دلیل اصلاح اثرات خاک لخت و قابلیت بالا در ارزیابی تغییرات پوشش گیاهی، ابزاری مؤثر برای پایش و مدیریت مراتع هستند. این ابزارها می‌توانند به شناسایی مناطق آسیب‌دیده کمک کرده و با فراهم کردن داده‌های دقیق و به‌موقع، روند تخریب مراتع را پیش‌بینی و مدیریت کنند. از این رو، به‌کارگیری این شاخص‌ها در برنامه‌های مدیریت منابع طبیعی و ارزیابی‌های زیست‌محیطی می‌تواند در حفاظت از منابع طبیعی و بهبود وضعیت اکوسیستم‌ها تأثیر قابل توجهی داشته باشد.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_719879_80dc02bbec0a0e7c2e448353ab3267e9.pdf