تعیین درجه حرارت سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره لندست (مطالعه موردی: اراضی ساحلی بوشهر)

پیشینه و هدف دمای سطح زمین (LST) از آنجایی که آب و هوا و محیط را در سطح محلی، منطقه ای و جهانی تحت تاثیر قرار می دهد، امروزه به عنوان به یک موضوع مهم در جهان تبدیل شده است که این تغییرات در دمای سطح زمین عمدتا ناشی از شهرنشینی، فعالیت های انسانی و تغییر در کاربری و پوشش زمین بوجود می آید. با توجه به محدودیت ایستگاه های هواشناسی، سنجش از دور می تواند به عنوان پایه و اساس بسیاری از داده های هواشناسی مورد استفاده قرار گیرد. یکی از مهمترین جنبه های کاربردی سنجش از دور در مطالعات اقلیم شناسی برآورد دمای سطح زمین می باشد. در این تحقیق درجه حرارت سطح زمین بین سال های ۱۹۹۰ تا ۲۰۱۸ از تصاویر سنجنده های TM و OLI اراضی ساحلی بوشهر، از روش استفان- بولتزمن استخراج شد.مواد و روش ها منطقه مطالعه اراضی شهر بوشهر که در ساحل شمالی خلیج فارس، با ابعاد ۲۰ در ۸ کیلومتر با مساحت ۱۰۱۱.۵ کیلومترمربع و با متوسط حداقل دما ۱۸.۱ درجه سانتی گراد و متوسط حداکثر دمای ۳۳ درجه سانتی گراد، میزان رطوبت نسبی بین ۷۵-۵۸ در صد و متوسط بارندگی سالیانه ۲۷۲ میلی متر در موقعیت جغرافیایی '۵۰°۵۰ تا '۱۰°۵۱ طول شرقی و '۴۰°۲۸ تا '۰۰°۲۹ عرض شمالی واقع شده است. داده های مورد استفاده در این تحقیق شامل؛ داده سنجنده لندست ۸(OLI) در سال ۲۰۱۸ و داده TM در سال ۱۹۹۰ که از مرکز داده های سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) دانلود گردید. جهت محاسبه پارامترهای مربوط به استخراج دما از داده های هواشناسی ایستگاه های سینوپتیک مستقر در منطقه موردمطالعه استفاده شد. بعد از اخد تصاویر، به دلیل بزرگ تر بودن محدوده تصاویر اخذ شده، تصاویر برش داده شدند (Resize) و سپس تصحیح هندسی تصاویر با استفاده از نقشه­های توپوگرافی به مقیاس ۱:۲۵۰۰۰ انجام شد و کلیه تصاویر به سیستم مختصات UTM ناحیه ۳۹ شمالی انطباق داده شدند. در تصحیح هندسی تمام تصاویر خطای RMS کمتر از ۰.۵ پیکسل بود. برای مقایسه نتایج اجرای روش استفان- بولتزمن برای استخراج LST با داده های زمینی داده های نقشه های حرارتی به دست آمده با داده های دمای خاک (به دست آمده از ایستگاه های هواشناسی موجود در محدوده انتخاب شده) مقایسه شد. به منظور ارزیابی روش استفان-بولتزمن از داده های زمینی، از روش آماری شاخص میانگین خطای مطلق استفاده شد.نتایج و بحث میانگین حداقل و حداکثر درجه حرارت سطح زمین LST استخراج شده از تصویر TM سال ۱۹۹۰ به ترتیب ۲۶.۵ و ۴۵ درجه سانتی گراد و برای تصویر OLI  سال ۲۰۱۸ به ترتیب ۳۰.۱ و ۴۸.۶ درجه سانتی گراد بدست آمد. نتایج نشان داد که مقادیر شاخص میانگین خطای مطلق برای سنجنده های TM و OLI، به ترتیب برابر با ۷.۱ و ۵.۶ است. نتایج تحقیق نشان داد که روش استفان- بولتزمن، نتیجه قابل اعتماد و مطمئنی را در برآورد دمای سطح زمین ارائه داد.نتیجه گیری این تحقیق با هدف استخراج LST با روش استفان-بولتزمن است. نتایج این روش با استفاده از شاخص آماری میانگین خطای مطلق برای دوره مطالعاتی (۱۹۹۰-۲۰۱۸) برآورد گردید. اجرای شاخص میانگین خطای مطلق بر روی نقشه­های حرارتی تولید شده، مشخص شد که روش استفان-بولتزمن برای تحقیقات آتی در زمینه های سنجش ازدور حرارتی با مشاهده نتایج حاصل از استفاده شاخص MAE  بر روی نقشه های حرارتی مناسب است. بنابراین نتایج نشان داد که روش استفان-بولتزمن مناسب برای برآورد دمای سطح زمین در اراضی مناطق ساحلی است. در نهایت، پیشنهاد می شود که برای توصیف کمی الگوهای LST از یک روش مبتنی بر GIS/RS و روش هایی مانند همبستگی مکانی و نیمه واریانس استفاده شود. 

کلیدواژه ها:

درجه حرارت سطح زمین ، روش استفان- بولتزمن ، ماهواره لندست ، اراضی ساحلی