ارزیابی کارایی تصاویر ماهواره‌ای و شاخص‌های طیفی در برآورد رطوبت خاک منطقه تلو در استان تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران،

2 پژوهشکده حفاظت و آبخیزداری

3 پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

10.22092/ijsr.2024.364072.730

چکیده

اندازه‌گیری مقادیر رطوبت خاک سطحی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مؤلفه‌های چرخه آبی، نقش مهمی در مدیریت بهینه منابع آب‌وخاک ایفا می‌کند. هدف پژوهش حاضر ارزیابی دقت شاخص‌های طیفی و تصاویر ماهواره‌ای سنتینل-2 در برآورد رطوبت خاک  طی دوره 2022-2020 در منطقه تلو است. داده‌های این پژوهش شامل؛ تصاویر روزانه ماهواره سنتینل-2، مدل رقومی ارتفاع 30 متر و برداشت‌های میدانی با استفاده از دستگاه TDR برای هفت نقطه می‌باشد. شاخص‌های طیفی موردبررسی شامل: NDVI[1], SAVI[2], NDMI[3], NDWI[4], MNDWI[5] است. بررسی مقادیر رطوبت خاک برداشت‌شده با استفاده از دستگاه TDR در سطح منطقه موردمطالعه نشان داد که متوسط رطوبت خاک منطقه07/ 14% بود. از نظر زمانی، بیشینه مقدار رطوبت خاک ثبت شده در 19 آذرماه 1399 با مقدار 40 % و کمینه مقدار آن در اوایل تیرماه 1400 با مقدار 1/3 % ثبت گردیده است. محاسبه شاخص‌های طیفی نشان داد که از نظر مکانی، جنوب شرق منطقه موردمطالعه از مقدار رطوبت و سبزینگی بالاتری برخوردار بود. بررسی روند مقادیر رطوبت خاک و مقادیر شاخص‌های طیفی ثبت شده نشان داد که همانند بسیاری از نقاط کشور، طی فصل گرم به‌تبع از شرایط بارشی و دمایی در این منطقه نیز ، از یک طرف به دنبال افرایش دما و تبخیر و از طرف دیگر کاهش بارش، کمترین مقادیر رطوبت خاک، و در فصل سرد سال با شروع دوره بارشی منطقه و کاهش دما، بیشترین مقادیر رطوبت خاک ثبت می‌شود. بررسی ارتباط مقادیر رطوبت خاک ثبت شده با استفاده از دستگاه TDR با شاخص‌های طیفی محاسبه‌شده بر روی تصاویر سنتینل-2 نشان داد که بین شاخص‌های NDVI و SAVI با مقادیر رطوبت خاک TDR ارتباط بسیار ضعیفی وجود داشت و ‌برای شاخص‌های NDWI با مقدار همبستگی 0/23، NDMI با مقدار 0/35 و شاخص MNDWI با مقدار همبستگی 0/59 به ترتیب بیشترین ارتباط برقرار بود.
 
[1

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of Satellite Images and Spectral Indices in Estimating Soil Moisture in Telo Region, Tehran Province

نویسندگان [English]

  • Morteza Miri 1
  • Ali Akbar noroozi 2
  • Abdolnabi Abdeh Kolahchi 3
  • Jahangir Porhemmat 3
1 Assist. Professor., Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
2 SCWMRI
3 SCWMRI
چکیده [English]

Measuring the moisture content of surface soil, as one of the most important components of the water cycle, plays a significant role in the optimal management of water and soil resources. The aim of this research was to evaluate the accuracy of spectral indices and Sentinel-2 satellite images for estimating soil moisture during the period of 2020-2022 in the Telo region, Tehran Province, Iran. The data used included the daily Sentinel-2 images, 30-Meters Digital Height Model and field measurements using the TDR. The spectral indices used in this study included NDWI, MNDWI, NDVI, NDMI, and SAVI. Analysis of the amount of surface soil moisture recorded showed that the average soil moisture in the area was 14.07%. In terms of time, the maximum amount of soil moisture with a value of 40% was recorded on December 18, 2020, and the minimum value was recorded with a value of 1.3% in early June, 2021. Analysis of the trend of soil moisture values showed that the minimum soil moisture values were recorded in the warm season due to the increase in temperature and evaporation and the decrease in precipitation, while the maximum soil moisture was recorded in the cold season with the beginning of the rainy season in the region and the decrease in temperature. Investigating the relationship between soil moisture values recorded using TDR and spectral indices calculated on Sentinel-2 images showed that there was no clear and significant relationship between NDVI and SAVI indices with TDR soil moisture values; and the maximum correlation was obtained for NDWI indexes with a correlation value of 0.23, NDMI with a value of 0.35 and MNDWI index with a correlation value of 0.59.

کلیدواژه‌ها [English]

  • TDR
  • Sentinel-2 images
  • MNDWI
  • Soil water content

مراجع

  1. انگمن، ای تی و گودنی، آر جی. سنجش از دور در هیدرولوژی، ترجمه فاتحی مرج، ا؛ و حافظی، س.، انتشارات پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، 199 ص.
  2. بابازاده، ح.، نوروزی اقدم، ا.، عقیقی، ح.، شمس‌نیا، س.ا و خدادادی دهکردی، د. 1391. تخمین رطوبت لایه سطحی خاک اراضی مرتعی مناطق خشک و نیمه خشک با استفاده از شاخص دما و پوشش گیاهی، مطالعه موردی: استان خراسان، فصلنامه تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد 19، شماره 1، ص 120-132.
  3. بابائیان، ا.، همایی، م و نوروزی، ع.ا. 1392. اشتقاق و اعتبار‌سنجی توابع انتقالی طیفی نقطه‌ای در گستره VIS-NIR-SWIR به‌منظور تخمین نگهداشت آب در خاک. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال دوم، شماره3، ص 27-40.
  4. بهمنی، ا و رمضانی، ب. 1393. ارزیابی عملکرد توابع انتقالی برای برآورد منحنی نگهداشت رطوبتی خاک‌های مختلف با مدل SWRC. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، 28(4)، ص 773-785.
  5. خانمحمدی، ف.، همایی، م و نوروزی، ع.ا. 1392. برآورد رطوبت خاک به کمک شاخص‌های پوشش گیاهی و دمای سطح خاک و شاخص نرمال‌شده رطوبت با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای MODIS، حفاظت منابع آب و خاک، 4(3)، ص 45-37.
  6. دادرسی سبزوار، ا.، آخوندعلی، ع.م.، رادمنش، ف و نوروزی، ع.ا.، 1394، مدل سازی سطوح مختلف رطوبت خاک سطحی در گستره‌ی داده‌های حرارتی و انعکاسی، پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، 4(3)، ص 49-31.
  7. کوه‌بنانی، ح.م و یزدانی، م.ر. ۱۳۹۷. پهنه‌بندی رطوبت خاک سطحی با استفاده از تصاویر لندست 8 (مطالعه موردی: حومه شهر سمنان)، جغرافیا و پایداری محیط، (۸)۳، ص 65-77.
  8. میری، م، 1395. واکاوی ارتباط تغییر اقلیم و زوال جنگل های زاگرس مطالعه موردی: منطقه‌ی‌ ایلام، رساله دکتری، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران. 125ص.
پژوهش های خاک
دوره 37، شماره 4
اسفند 1402
صفحه 343-354

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار