تخمین رطوبت خاک با استفاده از تصاویر سنجنده مودیس (مطالعه موردی: محدوده دشت مشهد)

آب و خاک

مقاله 15، دوره 29، شماره 6، اسفند 1394، صفحه 1735-1748   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v29i6.34978

نویسندگان

محمد فشائی^* ؛ سید حسین ثنایی نژاد؛ کامران داوری

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

مطالعات متعددی تاکنون جهت تخمین رطوبت خاک با استفاده از تصاویر ماهواره ای و شاخص های مختلف پوشش گیاهی از جمله NDVI انجام گرفته است. یک ضعف اساسی این مدل ها و مطالعات این است که این روش ها تاکنون برای مناطقی که دارای پوشش گیاهی ضعیف و یا فاقد پوششی گیاهی هستند ناکارآمد بوده اند. از این روی لازم است روشی ارائه شود که بتواند ضعف مدل های موجود را جبران نماید. تمرکز این پژوهش بر برآورد رطوبت خاک برای مناطق دارای پوشش گیاهی ضعیف و یا فاقد پوشش گیاهی است. مدل ذوزنقه ای دما-پوشش گیاهی قادر است با در نظر گرفتن وضعیت رطوبتی گیاه و محیط و همچنین شرایط پوشش گیاهی، با دقت مناسبی شرایط تنش آبی در گیاه را برای مناطق فاقد پوشش گیاهی و یا دارای پوشش گیاهی ضعیف و همچنین پوشش گیاهی متراکم برآورد نماید. در این پژوهش ابتدا توسط تصاویر سنجنده مودیس، پهنه بندی شاخص کمبود آب (WDI) در محدوده مطالعاتی زیر مجموعه دشت مشهد در سال آبی90-91 صورت گرفته و سپس با استفاده از رابطه تنگاتنگ این متغیر با رطوبت خاک، رابطه ای خطی میان این دو متغیر برازش داده شد. هم روندی بارندگی و رطوبت نسبی هوا با مقادیر میانگین شاخص کمبود آب، حاکی از انطباق مناسب این شاخص با وضعیت رطوبتی منطقه می باشد. همچنین، ضریب همبستگی93% بین شاخص WDI و رطوبت خاک اندازه گیری شده در عمق5 سانتی متری از سطح خاک، تایید دیگری بر صحت نتایج به دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

سنجش از دور؛ شاخص کمبود آب؛ رطوبت خاک؛ مودیس

مراجع

1- Brutsaert W.H. 1982. Evaporation into the Atmosphere, D. Reidel Publ. Co., London, England, 299 p.

2- Hatfield, J.L. 1997. Plant-water interactions, Chapter 3 IN Plants for Env. Studies, CRC Lewis Publishers, New York, pp. 81-103.

3- Hiler E.A., and Clark R.N. 1971. Stress day index to characterize effects of water stress on crop yield. Trans. ASAE 14:757-761.

4- Idso S.B., R.D., Jackson P.J. Pinter Jr., Reginato R.J. and Hatfield J.L. 1981.Normalizing the stressdegree-day parameter for environmental variability, Agric. Meteorol. 24:45-55.

5- Jackson R. D. 1987. The crop water stress index: A second look, inProc, Int, Conf, on Measurement of Soil and Plant Water Status, Utah State Univ., 6-10 Jul, Logan, UT.

6- Krapez J. C. 2009. Comparison of three methods based on the Temperature-NDVI diagram for soil moisture characterization, Remote Sensing for Agriculture, Ecosystems, and Hydrology XI, edited by Christopher M. U. Neale, Antonino Maltese, Proc. of SPIE Vol. 7472, 74720Y, France

7- Liang S. 1999. Retrieval of Land Surface Albedo from Satellite Observations: A Simulation Study[J],J. Appl. Meteorol., 38, 712–725.

8- Moran M. S., Clarke T. R., Inoue Y., and Vidal. 1994. Estimating crop water deficit using the relation between surface air temperature and spectral vegetation index, Remote Sens. Environ., 49,246–263.

9- Moran M. S. 2000. Thermal infrared measurement as indicator of plant ecosystem health, USDA-ARS Southwest Watershed Research Center, Tucson, Arizona (1), 257–282.

10- Nemani R. R., and Running S. W, 1989. Estimation of regional surface resistance to evapotranspiration from NDVI and thermal IR AVHRR data, J. Appl. Meteorol., 28, 276-284.

11- Penman H.L. 1948. Natural evaporation from open water, bare soil and grass, Proc. Roy. Soc. London A193:120-146.

12- Petropoulos G., Carlson N., Wooster M. J., Islam S., and Hall A. 2009. A review of T s / VI remote sensing based methods for the retrieval of land surface energy fl uxes and soil surface moisture, 33(2), 224–250. doi:10.1177/0309133309338997.

13- Portal of Khorasan Razavi environmental protection agency, Province introduction, Environmental specifications. Available at http://www.rko.doe.ir/Portal/home (visited 24 April 2013)

14- Portal of Khorasan Razavi governer, Province introduction. Available at http://khorasan.ir (visited 24 April 2013)

15- Portal of Khorasan Razavi research, education and propagation agriculture agency, New NEWS, Golmakan Gardening research station, Propagators and gardeners. Available at http://www.areo.ir (visited 1 February 2013)

16- Sandholt I., Rasmussen K., and Andersen J, 2002. A Simple Interpretation of the Surface Temperature/Vegetation Index Space for Assessment of Surface Moisture Status, Remote Sens. Environ., 79(2), 213–224.

17- Sohrabinia M. Geostatistical analysis of surface temperature and in-situ soil moisture using LST time-series from modis, International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XXXIX-B7, 2012, XXII ISPRS Congress, 25 August – 01 September 2012, Melbourne, Australia

18- Wang W. 2010. Estimate soil moisture using trapezoidal relationship between remotely sensed land surface temperature and vegetation index, Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., 7, 8703–8740, 2010

19- Wiegand C.L., and Namken L.N. 1966. Influences of plant moisture stress, solar radiation and air temperature on cotton leaf temperature, Agron. J. 58:552-556.

20- Zillman J. W. 1972. A study of some aspects of the radiation and heat budgets of the southern hemisphere oceans, Canberra: Australian Government Publishing Service, Canberra, Australia.