تخمین نرخ جابه‌جایی رودخانه‌‌ها بر اساس پایش تغییرات پیچان‌رودها با استفاده از تصاویر ماهواره‌‌ای سنتینل2

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و متابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

10.22034/hyd.2026.68469.1808

چکیده

پایش تغییرات مورفولوژیکی رودخانه‌های پیچان‌رود، به‌ویژه در مناطق صعب‌العبور یا فاقد داده‌های میدانی، همواره با چالش‌های اجرایی روبرو بوده است. اگرچه فناوری سنجش از دور برای حل چالش‌های پیش رو راه‌حلی امیدبخش ارائه می‌دهد، اما بیشتر مطالعات پیشین بر رودخانه‌های عریض متمرکز بوده و کارایی آن برای رودخانه‌هایی با عرض متوسط کمتر از ۵۰ متر ارزیابی نشده است. این پژوهش با هدف ارزیابی دقت روش‌های سنجش از دور در تخمین نرخ جابه‌جایی و استخراج محور مرکزی رودخانه‌ها، با مطالعه موردی رودخانه اترک داخلی انجام شد. در این مطالعه، با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای سنتینل-۲ (در بازه زمانی ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۱)، شش شاخص طیفی(NDVI، NDWI، MNDWI، AWEI، EWI، WIR) برای استخراج پهنه آبی بخشی از رودخانه اترک در محدوده روستاهای کرند و هوتن مورد مقایسه قرار گرفت. پس از پیش‌پردازش تصاویر، محور مرکزی رودخانه در محیط QGIS استخراج و دقت آن با استفاده از معیارهای RMSE، درصد اختلاف طول و تطابق فضایی با داده‌های مرجع گوگل ارث ارزیابی شد. نتایج واسنجی در سال ۲۰۱۶ نشان داد که شاخص MNDWI با دارا بودن کمترین خطا (RMSE=09/6 متر)، کمترین اختلاف طول (۰.۴۷ درصد) و بیشترین تطابق فضایی (13/94 درصد)، دقیق‌ترین شاخص برای استخراج محور مرکزی است. صحت‌سنجی این شاخص برای سال ۲۰۲۱ نیز عملکرد قابل قبول آن را با اختلاف طول 45/1 درصد و تطابق 95/85 درصد تأیید کرد. یافته‌ها به وضوح اثربخشی روش سنجش از دور و برتری شاخص MNDWI را در پایش کمّی و دقیق تغییرات مورفولوژیکی رودخانه‌های با عرض متوسط تأیید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Estimation of River Migration Rates Based on Monitoring Meander Changes Using Sentinel-2 Satellite Images

نویسندگان [English]

  • maryam meftah halaghi 1
  • Abdolreza Zahiri 2
  • amir ahmad dehghani 3
  • khalil ghorbani 3
1 Ph.D Student of Water Structures, Dept. of Water Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Water Engineering Dept., Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 Prof., Dept. of Water Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
چکیده [English]

Monitoring morphological changes in meandering rivers, particularly in inaccessible areas or those lacking field data, has always faced operational challenges. Although remote sensing technology offers a promising solution to these challenges, most previous studies have focused on wide rivers, and its effectiveness for rivers with an average width of less than 50 meters has not been evaluated. This research aims to evaluate the accuracy of remote sensing methods in estimating migration rates and extracting river centerlines, using the Atrak River as a case study. In this study, using Sentinel-2 satellite images (from 2016 to 2021), six spectral indices (NDVI, NDWI, MNDWI, AWEI, EWI, WIR) were compared to extract the water surface of a section of the Atrak River near Korand and Hootan villages. After image preprocessing, the river centerline was extracted in QGIS, and its accuracy was evaluated using RMSE, length difference percentage, and spatial agreement with Google Earth reference data. Calibration results for 2016 showed that the MNDWI index, with the lowest error (RMSE = 6.09 m), the smallest length difference (0.47%), and the highest spatial agreement (94.13%), was the most accurate index for centerline extraction. Verification of this index for 2021 also confirmed its acceptable performance, with a length difference of 1.45% and an agreement of 85.95%. The findings clearly demonstrate the effectiveness of remote sensing and the superiority of the MNDWI index for quantitative and accurate monitoring of morphological changes in medium-width rivers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Remote sensing
  • morphological changes
  • spectral indices
  • river centerline

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 17 دی 1404
  • تاریخ دریافت: 13 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری: 15 دی 1404
  • تاریخ پذیرش: 17 دی 1404