تعیین پارامترهای زبری و رطوبت خاک با استفاده از داده های ماهواره ای سنتینل۱ از طریق مدل OH: مطالعه موردی زمین کشاورزی در شهر نظرآباد

پیشینه و اهداف: این تحقیق، به دنبال ارائه رویکردی نوین برای بازیابی پارامترهای خاک از ترکیب داده های ماهواره ای سنتینل-۱ و مدل OH است. این اطلاعات، می تواند به بهبود مدیریت زمین و افزایش بهره وری کشاورزی کمک کند. تعیین دقیق پارامترهای خاک، مانند زبری و رطوبت، برای مدیریت کارآمد زمین کشاورزی و تصمیم گیری اهمیت قابل توجهی دارد. روش های زمینی مرسوم برای دستیابی به این پارامترها از نظر پوشش مکانی، محدود و اغلب زمان بر و پرهزینه هستند. در مقابل، تکنیک های سنجش از دور، به ویژه آن هایی که از داده های ماهواره ای SAR  استفاده می کنند، پتانسیل راه حل موثرتر و جامع تری را برای پایش شرایط خاک در مناطق وسیع ارائه می دهند. در این تحقیق، سه سوال اصلی مورد توجه قرار گرفته است که بر تعیین پارامترهای زبری و رطوبت خاک، اهمیت آن ها برای کشاورزی و تاثیر آن ها بر خاک تمرکز دارد. همچنین، بر پتانسیل تکنیک های سنجش از دور، به ویژه، کسب داده های ماهواره ای، برای ارائه راهکارهای موثر و جامع برای نظارت بر شرایط خاک در مناطق گسترده تاکید دارد. زبری و رطوبت خاک اهمیت بسیاری برای کشاورزی دارند و می توانند تاثیرات زیادی بر رشد محصولات داشته باشند.روش ها : این پژوهش، به بررسی و تحلیل پارامترهای رطوبت و زبری خاک یکی از اراضی کشاورزی شهرستان نظرآباد پرداخته است. این فرآیند شامل جمع آوری داده ها، پیش پردازش، کالیبراسیون و اعتبارسنجی داده های رادار است. داده های راداری این تحقیق از ماهواره Sentinel-۱ به دست آمده است. استفاده از داده های راداری از این ماهواره برای نظارت شبانه روزی بر زمین های کشاورزی و تحقیق جامعی بر روی موضوع فوق بسیار ارزشمند است. داده های ورودی، مورد پیش پردازش در نرم افزار اسنپ قرار گرفت به طوری که پیش پردازش شامل استفاده از فیلترها برای حذف نویز لکه ها و اصلاحات هندسی بود. ورودی های لازم برای حل معادلات مدل OH از تصاویر پلاریزه به ویژه HH و VV پس از انجام تنظیمات فوق با استفاده از نرم افزار اسنپ به دست آمد. تجزیه و تحلیل آماری شامل استخراج اطلاعات حیاتی مانند Sigma Naught (σ) و زاویه فرود (θ) برای هر پیکسل است که برای مدل OH بسیار مهم هستند. تصاویر پلاریزه، پس از تنظیمات، برای تجزیه و تحلیل بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند. در مرحله بعد، معادلات نوشته شده برای هر پیکسل به طور جداگانه در نرم افزار برنامه نویسی MATLAB حل شد و مقادیر ریشه میانگین ارتفاع مربع (s) برای به دست آوردن زبری و ثابت دی الکتریک  (ε)پارامتر مورد علاقه برای تخمین رطوبت خاک یعنی میزان رطوبت (mv) برای تمام پیکسل ها به دست آمد. در نهایت، ماتریس های مربوط به این مقادیر به تصویر خروجی تبدیل شد و یک نقشه تولید شد که اطلاعات مربوط به رطوبت و زبری خاک را نمایش می دهد.یافته ها: با توجه به نتایج حاصل، نشان داده شده است که مقادیر ثابت دی الکتریک، زبری و رطوبت به پارامترهای اولیه حل کننده بسیار حساس می باشند. به ویژه، ثابت دی الکتریک دارای حساسیت قابل توجهی است که ممکن است با بهبود روش حل، این حساسیت کاهش یابد. تحلیل نمایه زبری نشان می دهد که ارتفاع rms در مناطق مختلف متفاوت است و با افزایش زبری، پراکندگی افزایش می یابد. همچنین، تحلیل محتوای رطوبت نشان می دهد که رطوبت در سراسر منطقه نسبتا یکنواخت است.نتیجه گیری: این مطالعه، نشان می دهد که استفاده از داده های ماهواره Sentinel-۱ و بهره گیری از مدلOH، منجر به بهبود قابل توجهی در دسترسی به اطلاعات قابل اعتماد جهت بهبود مدیریت زراعت می شود. این روش توانایی تجزیه و تحلیل نوسانات مکانی و زمانی در زبری و رطوبت خاک را داراست و اطلاعات حیاتی جهت بهینه سازی روش های کشاورزی را فراهم می سازد. اصلاح شرایط خاک، به طور قابل توجهی به نظارت دقیق تر بر شرایط خاک و بهره وری بهتر در حوزه کشاورزی منجر می شود و این رویکرد امکان نظارت دقیق تر بر شرایط خاک و بهره وری بهتر در زمینه کشاورزی را فراهم می کند. این بررسی ها، می تواند اطلاعات ارزشمندی را برای مدیریت زمین کشاورزی و فرآیندهای تصمیم گیری فراهم کرده و به افزایش بهره وری و حفاظت از محیط زیست کمک کند.

کلیدواژه ها:

سنجش از دور ، داده های ماهواره ای Sentinel-۱ مدل OH ، رطوبت و زبری خاک ، کشاورزی