برآورد رطوبت خاک به کمک شاخص‌های پوشش گیاهی و دمای سطح خاک و شاخص نرمال‌شده رطوبت با استفاده از تصاویر MODIS

خانمحمدی, فاطمه; همایی, مهدی; نوروزی, علی اکبر

برآورد رطوبت خاک به کمک شاخص‌های پوشش گیاهی و دمای سطح خاک و شاخص نرمال‌شده رطوبت با استفاده از تصاویر MODIS

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانش‌آموخته کارشناسی ارشد خاکشناسی؛ دانشکده کشاورزی؛ دانشگاه تربیت مدرس؛ تهران؛ ایران

² استاد گروه خاکشناسی؛ دانشکده کشاورزی؛ دانشگاه تربیت مدرس؛ تهران؛ 3360-14115؛ ایران

³ استادیار پژوهش پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری؛ تهران؛ 3360-14115؛ ایران

چکیده

برآورد رطوبت خاک سطحی برای مدیریت بهینه منابع آب و خاک ضروری است. رطوبت خاک سطحی، متغیری مهم در چرخۀ آبی طبیعت است که نقش مهمی در تعادل جهانی آب و انرژی به واسطه تاثیر بر فرآیندههای هیدرولوژیک، اکولوژیک و هواشناسی دارد. رطوبت خاک به دلیل تغییرپذیری ویژگیهای خاک، توپوگرافی، پوشش گیاهی و پویایی نیوار در زمان و مکان تغییر میکند. اندازهگیری رطوبت خاک، به طور مستقیم با استفاده از روشهای درجا مانند نوترونمتر و TDR یا به طور غیر مستقیم به وسیله توابع انتقالی و یا سنجش از دور انجام میشود. از آنجا که اندازهگیریهای درجا معمولا در پهنههای وسیع هم هزینه بر و هم زمانبر میباشند، برای برآورد رطوبت خاک در مقیاسهای مکانی بسیار بزرگ، میتوان روشهایی همچون سنجش از دور را به کار گرفت. هدف از انجام این پژوهش، برآورد رطوبت خاک سطحی با استفاده از شاخصهای NDVI، NDMI و LST بود. بدین منظور با استفاده از تصاویر MODIS 1B شاخصهای مورد نظر استخراج و با دادههای زمینی رطوبت خاک واسنجی و اعتبارسنجی شدند. در این پژوهش، منطقه مورد مطالعه تشریح گردید و سپس با استفاده از شاخصهای استخراج شده، مدل برآورد رطوبت خاک به دست آمد. نتایج نشان داد بین مقادیر رطوبت خاک سطحی با شاخصهای NDVI، NDMI و LST همبستگی مناسبی (66%) وجود دارد. نتایج صحت سنجی مدل برآورد رطوبت خاک نیز نشان داد که این مدل با میانگین خطای کمتر از 018/0 ، قادر به پیشبینی رطوبت خاک سطحی است، این مقدار خطای اندک، نشان دهنده دقت زیاد مدل پیشنهادی برای برآورد رطوبت خاک سطحی میباشد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.22517480.1393.4.2.4.5

عنوان مقاله [English]

Soil moisture estimating with NDVI and land surface temperature and normalized moisture index using MODIS images

نویسندگان [English]

Fatemeh Khanmohammadi ¹
Mehdi Homaee ²
Ali Akbar Noroozi ³

¹ M.sc., Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

² Professor, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

³ Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran, Iran

چکیده [English]

Soil surface water content is a key variable of hydrologic cycle which plays a significant role in global water and energy balance by affecting several hydrological, ecological and meteorological processes. Soil moisture varies significantly in space and time due to spatial variability of soil properties, topography, vegetation characteristics and atmospheric dynamics. Soil moisture is either measured directly by in situ methods, e.g., Neutron probe, time domain reflectrometry (TDR) or estimated indirectly through pedotransfer functions (PTFs) or remote sensing (RS). Since in situ measurements in large scales are mainly expensive and time consuming, the RS-GIS methods can be used for this purpose. The objective of this study was to estimate surface soil moisture using NDVI, NDMI and LST indices. For this purpose, by using images of MODIS 1B, the indicators of soil moisture were obtained. By using the field soil moisture data, the required analyses were performed to calibrate and validate the model output. The results indicated that there is a reasonable correlation (0.66) between the soil surface moisture and some indices such as NDVI, NDMI and LST. The model validation further indicated that having a mean error of less than about 0.018, the proposed method can predict soil surface moisture reasonably.

کلیدواژه‌ها [English]