DOI: https://doi.org/10.28991/hef-2025-06-01-01
تاريخ النشر: 2025-03-01
المؤلف: Lalu Muhamad Jaelani وآخرون
الموضوع الرئيسي: الاستشعار عن بعد واستخدام الأراضي
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة تحليلًا مفصلًا لتوزيع وكثافة أنواع المانغروف داخل منطقة باموربايا المحمية في سورابايا، إندونيسيا، باستخدام صور الأقمار الصناعية Sentinel-2 وتقنيات التحليل الطيفي الخطي (LSU). أظهر التحليل أن إجمالي تغطية المانغروف كان حوالي 8,319,459.5 م²، مع كون Avicennia marina هو النوع السائد، حيث يشكل 74% من المنطقة، يليه Rhizophora mucronata (24%) وRhizophora apiculata (2%). سلطت الدراسة الضوء على اختلافات كثافة كبيرة، حيث تم تصنيف 83% من المنطقة على أنها ذات كثافة سكانية عالية، مما يبرز الدور الحاسم للمانغروف في تنظيم المناخ والاستقرار الاجتماعي والاقتصادي.
كما أشارت النتائج إلى وجود تناقضات بين المناطق الملاحظة والمتوقعة للمانغروف، والتي تعزى إلى التغيرات النباتية الأخيرة أو الأخطاء المحتملة في التقديرات الأولية. أظهر التحليل الطيفي خصائص انعكاسية فريدة لكل نوع، مع اختلافات ملحوظة في نطاقات 500-600 نانومتر و750-770 نانومتر. تؤكد الدراسة على أهمية LSU في رسم خرائط النظم البيئية للمانغروف على نطاق واسع وتوفر رؤى أساسية لصانعي السياسات وأصحاب المصلحة لوضع استراتيجيات فعالة للحفاظ على البيئة. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على التحقق من صحة النتائج ودمج بيانات استشعار عن بعد إضافية لتعزيز دقة تقييمات المانغروف، وبالتالي دعم استدامة هذه النظم البيئية الساحلية الحيوية في ظل التهديدات المستمرة من إزالة الغابات وتغيرات استخدام الأراضي.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الأهمية البيئية لنظم المانغروف، التي تعتبر موائل ساحلية حيوية توجد بشكل رئيسي في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. هذه النظم البيئية، المصنفة كملوحة اختيارية، تظهر تحملًا ملحوظًا لمستويات الملوحة المتغيرة، حيث يحدث النمو الأمثل عند تركيزات المياه المالحة بين 5% و75%. على الرغم من قدرتها على التكيف مع ظروف المياه العذبة، إلا أن المانغروف لا تزدهر في البيئات المائية العذبة البحتة. تؤكد الورقة على الفوائد المتعددة للمانغروف، بما في ذلك تنظيم المناخ، والأمن الغذائي، وحماية التآكل، مع الإشارة إلى دورها الحاسم في تخزين الكربون – حيث تخزن ثلاثة إلى خمسة أضعاف الكربون مقارنة بالنظم البيئية الأخرى.
تناقش المقدمة أيضًا التهديدات التي تواجه غابات المانغروف، مثل إزالة الغابات والأنشطة البشرية، مما يستدعي استراتيجيات فعالة للإدارة والحفاظ. كما تؤكد على أهمية البيانات الدقيقة حول توزيع الأنواع وكثافتها لجهود الحفظ. لقد أحدثت التطورات الأخيرة في تقنيات استشعار عن بعد، وخاصة استخدام صور الأقمار الصناعية عالية الدقة من القمر الصناعي Sentinel-2، ثورة في رسم خرائط المانغروف. تهدف هذه الدراسة إلى سد الفجوات الموجودة في الأدبيات من خلال إجراء تحليل شامل لتوزيع وكثافة أنواع المانغروف في سورابايا، إندونيسيا، باستخدام صور Sentinel-2 وطرق التحليل الطيفي.
طرق البحث
تم إجراء الدراسة في منطقة باموربايا المحمية، الواقعة على الساحل الشرقي لسورابايا، مع إحداثيات جغرافية من 120°47’52.52″ شرقًا إلى 120°50’47.34″ شرقًا ومن 7°15’30” جنوبًا إلى 7°20’45” جنوبًا. وفقًا لوكالة البيئة في سورابايا، تغطي نظم المانغروف في هذه المنطقة حوالي 916.743 هكتار، مما يمثل حوالي 82.68% من إجمالي المنطقة المتوقعة البالغة 1,108.823 هكتار. تم تخصيص المنطقة كمنطقة محمية بحرية بموجب لائحة سورابايا الإقليمية رقم 12 لعام 2014، والتي تهدف إلى حماية سلامة البيئة والموارد المحتملة والمائية الساحلية من الأنشطة الضارة والتلوث. وبالتالي، يُحظر أي تطوير أو استخدام للأراضي قد يضر بالبيئة في هذه المنطقة.
النتائج
كشفت نتائج الدراسة حول أنواع المانغروف في منطقة باموربايا المحمية، باستخدام بيانات طيفية من Sentinel-2A، عن توقيعات طيفية مميزة لـ Avicennia marina وRhizophora apiculata وRhizophora mucronata وSonneratia alba. أشار التحليل إلى زيادة ملحوظة في الانعكاس بين 500-600 نانومتر وانخفاض كبير حول 750-770 نانومتر، مما يبرز أنماط الانعكاس الفريدة لكل نوع. أظهرت خرائط الوفرة التي تم إنشاؤها من خلال التحليل الطيفي الخطي (LSU) أن Avicennia marina كان النوع السائد، حيث يغطي حوالي 74% من إجمالي منطقة المانغروف (5,926,659 م²) ويظهر كثافة عالية في المناطق المزروعة. بالمقابل، أظهرت Rhizophora apiculata وRhizophora mucronata وفرة أقل، حيث احتلت الأولى 119,645 م² والأخيرة 1,919,667 م²، بشكل رئيسي في الغطاء النباتي الكثيف.
تؤكد نتائج الدراسة على الأهمية البيئية لـ Avicennia marina كنوع رائد في البيئات المالحة، مما يساهم في استقرار ومرونة نظم المانغروف. أظهرت نتائج رسم الخرائط تغطية إجمالية لغابات المانغروف تبلغ 8,319,459.5 م²، وهو أقل قليلاً من المنطقة المتوقعة، مما يشير إلى تغييرات محتملة في الغطاء النباتي أو أخطاء في التقديرات الأولية. تؤكد الأبحاث على أهمية استراتيجيات الحفظ المستهدفة لـ Avicennia marina وRhizophora mucronata، نظرًا لتغطيتها وكثافتها الكبيرة، والتي تعتبر حيوية لتخزين الكربون وحماية السواحل. بشكل عام، يوفر تطبيق LSU وصور Sentinel-2 إطارًا قويًا للرصد المستمر وإدارة نظم المانغروف.
المناقشة
في قسم المناقشة من ورقة البحث، يوضح المؤلفون تحليلهم لتوزيع وكثافة أنواع المانغروف في منطقة باموربايا باستخدام صور Sentinel-2A المصححة شعاعيًا وطرق التحليل الطيفي الخطي (LSU). حددت الدراسة تغطية غابات المانغروف بمقدار 8,319,459.5 م²، وهو أقل من المتوقع 9,167,430 م²، ويعزى ذلك إلى التغيرات النباتية الأخيرة أو الأخطاء في التقديرات الأولية. أظهر تحليل LSU أن Avicennia marina كان النوع السائد، حيث يغطي 5,926,659 م² (74% من إجمالي المنطقة) مع 82% من الغطاء النباتي الكثيف، بينما غطت Rhizophora mucronata 1,919,667 م² مع 91% من التغطية الكثيفة. استخدمت الدراسة مؤشر المانغروف ذو الفرق الطبيعي (NDMI) لتصنيف كثافة المانغروف إلى فئات كثيفة ومتوسطة ونادرة، مما أدى إلى إنشاء خريطة توزيع مفصلة.
تؤكد النتائج على فائدة LSU في رسم خرائط المانغروف على نطاق واسع، مما يوفر رؤى أساسية لاستراتيجيات الحفظ والإدارة. ومع ذلك، يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى التحقق من صحة النتائج ويقترحون أن تتضمن الأبحاث المستقبلية بيانات استشعار عن بعد إضافية لتعزيز الدقة. إن آثار هذه الدراسة مهمة لصانعي السياسات وأصحاب المصلحة، حيث تقدم إطارًا لتطوير استراتيجيات فعالة لضمان الاستدامة طويلة الأجل لنظم المانغروف، خاصة في مواجهة التهديدات الناتجة عن إزالة الغابات وتغيرات استخدام الأراضي.
القيود
تقدم الدراسة رؤى قيمة حول التحليل الطيفي لنظم المانغروف؛ ومع ذلك، فإنها محدودة بسبب نقص التحقق من صحة النتائج، وهو أمر ضروري للتحقق من نتائج استشعار عن بعد وتعزيز الدقة. يجب أن تعطي الأبحاث المستقبلية الأولوية للتحقق من صحة النتائج لدعم النتائج وتحسين موثوقية البيانات الطيفية.
علاوة على ذلك، يمكن أن يوفر دمج العوامل البيئية مثل الملوحة وأنماط المد والجزر فهمًا أكثر شمولاً للعوامل التي تؤثر على توزيع الأنواع وتغيرات الكثافة. سيمكن معالجة هذه القيود وتوسيع نطاق التحليل الدراسات اللاحقة من البناء على النتائج الحالية، مما يسهم في الإدارة المستدامة لنظم المانغروف في سورابايا.
DOI: https://doi.org/10.28991/hef-2025-06-01-01
Publication Date: 2025-03-01
Author(s): Lalu Muhamad Jaelani et al.
Primary Topic: Remote Sensing and Land Use
Overview
This study provides a detailed analysis of mangrove species distribution and density within the Pamurbaya protected area in Surabaya, Indonesia, utilizing Sentinel-2 satellite imagery and Linear Spectral Unmixing (LSU) techniques. The analysis revealed that the total mangrove coverage was approximately 8,319,459.5 m², with Avicennia marina being the predominant species, comprising 74% of the area, followed by Rhizophora mucronata (24%) and Rhizophora apiculata (2%). The study highlighted significant density variations, with 83% of the area classified as densely populated, underscoring the critical role of mangroves in climate regulation and socio-economic stability.
The findings also indicated discrepancies between the observed and predicted mangrove areas, attributed to recent vegetation changes or potential inaccuracies in initial estimates. The spectral analysis demonstrated unique reflectance characteristics for each species, with notable variations in the 500-600 nm and 750-770 nm ranges. The study emphasizes the importance of LSU in large-scale mapping of mangrove ecosystems and provides essential insights for policymakers and stakeholders to formulate effective conservation strategies. Future research should focus on ground-truthing the findings and integrating additional remote sensing data to enhance the accuracy of mangrove assessments, thereby supporting the sustainability of these vital coastal ecosystems amidst ongoing threats from deforestation and land-use changes.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the ecological significance of mangrove ecosystems, which are vital coastal habitats predominantly found in tropical and subtropical regions. These ecosystems, classified as facultative halophytes, exhibit a remarkable tolerance to varying salinity levels, with optimal growth occurring at saltwater concentrations between 5% and 75%. Despite their resilience to freshwater conditions, mangroves do not thrive in purely freshwater environments. The paper emphasizes the multifaceted benefits of mangroves, including climate regulation, food security, and erosion protection, while noting their critical role in carbon storage—storing three to five times more carbon than other ecosystems.
The introduction further discusses the threats faced by mangrove forests, such as deforestation and anthropogenic activities, which necessitate effective management and conservation strategies. It underscores the importance of accurate data on species distribution and density for conservation efforts. Recent advancements in remote sensing technologies, particularly the use of high-resolution satellite imagery from the Sentinel-2 satellite, have revolutionized the mapping of mangroves. This study aims to fill existing gaps in the literature by conducting a comprehensive analysis of mangrove species distribution and density in Surabaya, Indonesia, utilizing Sentinel-2 imagery and spectral analysis methods.
Methods
The study was conducted in the Pamurbaya protected area, located on the East Coast of Surabaya, with geographic coordinates of 120°47’52.52″ E to 120°50’47.34″ E and 7°15’30” S to 7°20’45” S. According to the Surabaya Environmental Agency, the mangrove ecosystems in this region cover approximately 916.743 hectares, representing about 82.68% of the total predicted area of 1,108.823 hectares. The area is designated as a marine protected zone under Surabaya Regional Regulation No. 12 of 2014, which aims to safeguard the environmental integrity, potential, and resources of coastal and marine waters from damaging activities and pollution. Consequently, any development or land use that could harm the environment is prohibited in this region.
Results
The results of the study on mangrove species in the Pamurbaya protected area, utilizing spectral data from Sentinel-2A, revealed distinct spectral signatures for Avicennia marina, Rhizophora apiculata, Rhizophora mucronata, and Sonneratia alba. The analysis indicated a notable increase in reflectance between 500-600 nm and a significant decrease around 750-770 nm, highlighting unique reflectance patterns for each species. The abundance maps generated through linear spectral unmixing (LSU) demonstrated that Avicennia marina was the dominant species, covering approximately 74% of the total mangrove area (5,926,659 m²) and exhibiting high density in vegetated regions. In contrast, Rhizophora apiculata and Rhizophora mucronata showed lower abundance, with the former occupying only 119,645 m² and the latter 1,919,667 m², primarily in dense vegetation.
The study’s findings underscore the ecological significance of Avicennia marina as a pioneer species in saline environments, contributing to the stability and resilience of mangrove ecosystems. The mapping results indicated a total mangrove forest coverage of 8,319,459.5 m², slightly less than the predicted area, suggesting potential changes in vegetation or inaccuracies in initial estimates. The research emphasizes the importance of targeted conservation strategies for Avicennia marina and Rhizophora mucronata, given their substantial coverage and density, which are vital for carbon storage and coastal protection. Overall, the application of LSU and Sentinel-2 imagery provides a robust framework for ongoing monitoring and management of mangrove ecosystems.
Discussion
In the discussion section of the research paper, the authors detail their analysis of mangrove species distribution and density in the Pamurbaya area using radiometrically corrected Sentinel-2A imagery and Linear Spectral Unmixing (LSU) methods. The study identified a mangrove forest coverage of 8,319,459.5 m², which was lower than the predicted 9,167,430 m², attributed to recent vegetation changes or inaccuracies in initial predictions. The LSU analysis revealed that Avicennia marina was the dominant species, covering 5,926,659 m² (74% of the total area) with 82% dense vegetation, while Rhizophora mucronata covered 1,919,667 m² with 91% dense coverage. The study employed the Normalized Difference Mangrove Index (NDMI) to classify mangrove density into dense, medium, and sparse categories, generating a detailed distribution map.
The findings underscore the utility of LSU in large-scale mangrove mapping, providing essential insights for conservation and management strategies. However, the authors emphasize the need for ground-truthing to validate their results and suggest that future research should incorporate additional remote sensing data to enhance accuracy. The implications of this study are significant for policymakers and stakeholders, as it offers a framework for developing effective strategies to ensure the long-term sustainability of mangrove ecosystems, particularly in the face of threats from deforestation and land-use changes.
Limitations
The study presents valuable insights into the spectral analysis of mangrove ecosystems; however, it is limited by the lack of ground-truthing, which is essential for validating remote sensing results and enhancing accuracy. Future research should prioritize ground-truthing to substantiate the findings and improve the reliability of the spectral data.
Moreover, incorporating environmental factors such as salinity and tidal patterns could provide a more comprehensive understanding of the drivers behind species distribution and density variations. Addressing these limitations and broadening the analytical scope will enable subsequent studies to build upon the current findings, ultimately contributing to the sustainable management of mangrove ecosystems in Surabaya.