استخراج شاخص رطوبت سطحی خاک (TVDI) با استفاده از نمودار پراکندگی دما/ پوشش گیاهی و تصاویر مودیس
سال انتشار: 1400
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: فارسی
مشاهده: 451
فایل این مقاله در 25 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_GIRS-12-1_003
تاریخ نمایه سازی: 22 خرداد 1400
چکیده مقاله:
پیشینه و هدف رطوبت خاک به عنوان یک پارامتر مهم در کنترل بسیاری از فرآیندهای سیستم آب و هوایی، یکی از پارامترهای بنیادی محیط زیست و تاثیر مستقیم آن بر زندگی گیاهی، جانوری و میکرواورگانیسم ها، اهمیت آن در چرخه جهانی آب، انرژی و کربن، تبادلات انرژی بین هوا و خاک، چرخه آبی طبیعت (به ویژه در توزیع باران بین رواناب سطحی و نفوذ) و مدیریت منابع آب و خاک شناخته می شود. رطوبت خاک در فرآیندهای تعاملی بین جو و زمین و تغییرات جهانی اقلیم نقش مهمی ایفا می کند. روش های مثلثی و ذوزنقه ای با ترکیب داده های حرارتی و مرئی، از جمله روش های پرکاربرد در تعیین میزان رطوبت سطحی خاک می باشند. هدف از انجام این تحقیق برآورد رطوبت سطحی خاک، با شاخص خشکی دما و پوشش گیاهی (TVDI)، به روش مثلثی جنوب استان آذربایجان غربی با استفاده از شاخص دمای سطح زمین (LST) و شاخص پوشش گیاهی (NDVI)، طی سال های ۲۰۱۰ ، ۲۰۱۴ و ۲۰۱۸، است. مواد و روش ها مطالعه حاضر با استفاده از تصاویر سری زمانی سنجنده مودیس، شاخص نرمال شده تفاضل پوشش گیاهی (NDVI) و شاخص تغییرات دمای سطح زمین (LST)، برای برآورد شاخص رطوبت سطحی (شاخص خشکی دما و پوشش گیاهی، TVDI)، در سه بازه زمانی شامل؛ بازه زمانی اول ۱۱ دی ۱۳۸۸ تا ۹ دی ۱۳۸۹، بازه زمانی دوم ۱۱ دی ۱۳۹۲ تا ۹ دی ۱۳۹۳ و بازه زمانی سوم ۱۱ دی ۱۳۹۶ تا ۹ دی ۱۳۹۷ انجام شد. در هر بازه زمانی ۱۲ تصویر در روز ۱۵ ام هر ماه مورد استفاده قرار گرفت. همچنین برآورد رطوبت سطحی به دو روش یکی برقرار کردن رابطه رگرسیونی و برداشتن حداقل دما و روش دوم برقرار کردن رابطه رگرسیونی و پایین پیکسل ها انجام شد. برای ارزیابی دقت این دو روش از همبستگی رگرسیونی بین نتایج حاصل از این روش ها با نمونه زمینی رطوبت سطحی خاک مربوط به جهاد کشاورزی (۳۰ نقطه) در عمق ۵ تا ۱۵ سانتی متر استفاده شد. علت انتخاب کردن این سه سال به دلیل تفاوت بارندگی زیاد در بعضی ماه های سال های مورد مطالعه است. این تحقیق که با استفاده از تصاویر مودیس برای بررسی میزان رطوبت سطحی خاک، در جنوب استان آذربایجان غربی در بخشی از منطقه غرب ایران با استفاده از روش مثلثی به دو صورت متفاوت انجام شد. نتایج و بحث نمودار مثلث تبخیری متشکل از شاخص پوشش گیاهی و دمای سطح زمین از ۱۱دی ماه ۱۳۸۸ تا ۹ دی ماه ۱۳۸۹ تغییرات دمای زیادی رخ داده است. همین تغییراتی دمای سطح زمین باعث شده است، که نمودارها تغییرات زیادی داشته باشند. در سال ۱۳۸۸ طبق نمودار، حداکثر دما مردادماه و حداقل آن دیماه و حداکثر پوشش گیاهی در اردیبهشت ماه و حداقل آن آذرماه بوده است. در سال ۱۳۹۲، حداکثر دما در مردادماه و حداقل آن دیماه و حداکثر پوشش گیاهی در اردیبهشت ماه و حداقل آن دیماه و همچنین این سال نسبت به سال ۱۳۸۸ نسبتا گرمتر و خشک تر بوده است. نمودار مثلث تبخیری در سال ۱۳۹۸ نسبت به دو سال دیگر مورد مطالعه هم میزان بارش بیشتر بوده و هم میزان پوشش گیاهی و با توجه به گراف ها در این سال حداکثر دما در تیرماه و حداقل آن دی ماه و حداکثر پوشش گیاهی در اردیبهشت ماه و حداقل آن در دی ماه است. میزان رطوبت سطحی خاک در سال ۱۳۸۸ برای منطقه غرب کشور ایران که حداکثر میزان رطوبت در اردیبهشت ماه و حداقل آن در مردادماه است. در بیشتر نقشه های شاخص رطوبتی در سال ۱۳۸۸، حداکثر رطوبت در غرب و حداقل آن در جنوب منطقه است. نتایج نقشه های شاخص رطوبتی در سال ۱۳۹۲ در این سال نسبت به سال های دیگر مورد مطالعه نسبتا خشک تر بوده است. سال ۱۳۹۲ از بارش و پوشش گیاهی کمی برخوردار است. تغییرات رطوبت در این سال نسبت به سال ۱۳۸۸ کمتر می باشد. حداکثر و حداقل رطوبت در سال ۱۳۹۲ بین ۰ تا ۰.۶ است. حداکثر رطوبت خردادماه و حداقل آن مردادماه می باشد. نقشه های شاخص رطوبتی TVDI سال ۱۳۹۶ در این سال نسبت به دو سال دیگر مورد مطالعه میزان شاخص رطوبتی بیشتر داشته است. در سال ۱۳۹۶ بارش زیاد باعث شده، که پوشش گیاهی افزایش و دمای سطح زمین کاهش یافته و این مسئله باعث افزایش میزان شاخص رطوبتی نسبت به سال ۱۳۸۸ و ۱۳۹۲ شده است. در سال ۱۳۹۶ میزان پوشش گیاهی تا حد ۰.۸۹ می رسد. اما در سال های دیگر مورد مطالعه تا ۰.۷ بوده است. در این سال، بیشترین میزان رطوبت مربوط به اردیبهشت ماه و کمترین آن در مردادماه قرار دارد. حداکثر رطوبت در طول این سال در غرب و کمترین مقدار آن جنوب است. نتایج شاخص خشکی دما و پوشش گیاهی (TVDI) برای سال های ۱۳۸۸، ۱۳۹۲ و ۱۳۹۶ با استفاده از روش دوم نتایج کلی این روش شبیه به روش اول می باشد. با توجه به نتایج بدست آمده از میزان دقت دو تا روش، دقت روش اول بهتر و در کل ساده تر از روش دوم می باشد. در سال ۱۳۹۶ در اردیبهشت ماه با توجه به روش اول مقدار ۰.۶۶=R۲ و با توجه به روش دوم مقدار ۰.۴۱=R۲است. نتیجه گیری برآورد رطوبت خاک سطحی برای مدیریت بهینه منابع آب و خاک ضروری است. رطوبت خاک سطحی، متغیری مهم در چرخه آبی طبیعت است که نقش مهمی در تعادل جهانی آب و انرژی به واسطه تاثیر بر فرآیندهای هیدرولوژیک، اکولوژیک و هواشناسی دارد. بررسی دو تا روش مورد استفاده حاکی از آن می باشد که روش اول که به طور کلی در این تحقیق نیز مورد استفاده قرار گرفته بود با توجه به نتایج دقت تصاویر نسبت به داده های زمینی دقت بالاتری برخوردار است. در سال ۱۳۸۸ اردیبهشت ماه و مردادماه با توجه به روش اول مقدار R۲ به ترتیب ۰.۶۱ و ۰.۵۷ است. در سال ۱۳۸۸ مقدار R۲ با توجه به داده های زمینی و استفاده از روش دوم در اردیبهشت ماه و مردادماه به ترتیب ۰.۴۳ و ۰.۴۷ می باشد. همچنین، در سال ۱۳۹۶ مقدارR۲ با استفاده از روش اول در اردیبهشت ماه ۰.۶۶ است. در سال ۱۳۹۶ مقدارR۲ با استفاده از روش دوم در اردیبهشت ماه ۰.۴۱ است. نتایج به دست آمده از مدل برآورد شاخص رطوبتی سطحی خاک در این پژوهش نشان داد که این مدل قادر به برآورد مقدار رطوبت خاک در پهنه های وسیع جغرافیایی با دقت قابل قبول است. http://dorl.net/dor/۲۰.۱۰۰۱.۱.۲۶۷۶۷۰۸۲.۱۴۰۰.۱۲.۱.۳.۴
کلیدواژه ها:
سنجش از دور ، رطوبت سطحی خاک ، دمای سطح زمین (LST) ، شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی (NDVI) ، غرب کشور ایران
نویسندگان
صلاح شاه مرادی
دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه یزد، ایران
حمیدرضا غفاریان مالمیری
استادیار گروه جغرافیا، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه یزد، ایران
محمد امینی
دانشجوی دکتری سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده سنجش از دور، دانشگاه شهید بهشتی، ایران
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :