ارزیابی روش های ریز‌مقیاس‌سازی در برآورد تبخیر و تعرق با تلفیق تصاویر مودیس و لندست8

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

چکیده

تبخیروتعرق یکی از مهمترین پارامترها برای برنامه ریزی منابع آب در بخش کشاورزی می‌باشد که دارای تغییرات زمانی و مکانی می‌باشد. الگوریتم‌های برآورد تبخیر و تعرق مبتنی بر سنجش از دور در مطالعات متعددی استفاده شده-است. با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای مودیس می‌توان تبخیر و تعرق را به صورت روزانه و در پیکسل‌های 1000 متری برآورد نمود حال آنکه می‌توان با استفاده از تصاویر لندست ۸ مقدار این پارامتر را هر 16 روز یکبار در پیکسل‌های 100 متری برآورد نمود. روش‌های متعددی جهت تلفیق تصاویر با تفکیک‌پذیری مکانی پایین ( مثل مودیس) و متوسط (مثل لندست ۸) به منظور برآورد تبخیر و تعرق به صورت روزانه و در پیکسل‌های کوچکتر ارائه شده‌است. ریز‌مقیاس-سازی تصاویر یکی از این روش‌ها می‌باشد که در این مطالعه در سطح یکی از دشت‌های استان کرمانشاه مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. برای این منظور تبخیر و تعرق واقعی در سطح منطقه مورد مطالعه در تابستان 1393 با استفاده از الگوریتم سبال و بر اساس ۶ تصویر ماهواره‌ای لندست ۸ و مودیس برآورد گردید. هر چند روش‌های متعددی برای ریزمقیاس‌سازی تبخیر و تعرق برآورد شده بر اساس تصاویر مودیس وجود دارد، در این مطالعه از دو روش ریز‌مقیاس-سازی ساده (نسبت و تفریق) برای تبدیل به مقیاس تصاویر لندست ۸ استفاده شد. نتایج به صورت گرافیکی و آماری مورد مقایسه قرار گرفت. با توجه به اینکه در منطقه مورد مطالعه کاربری‌های متعدد با سطح کوچک و به صورت مختلط وجود دارد نتایج به دست آمده با روش‌های ریزمقیاس سازی از دقت قابل قبولی برخوردار نبودند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


ارست، مینا.، رنجبر، ابوالفضل.، عبدالهی، خدایار.، و موسوی، سید حجت. (1399). بررسی وضوح فضایی نقشه‌های تبخیر و تعرق واقعی در حوضه زاینده‌رود. اطلاعات جغرافیایی، 29(113)، 129-140. http://www.sepehr.org/article_40475.html
سیمایی، الهه.، همایی، مهدی.، و نوروزی، علی­اکبر. (1392). ارزیابی مدل SEBAL برای برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از اطلاعات سنجنده‌های TM و MODIS. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 2(4)، 49-29. https://wsrcj.srbiau.ac.ir/article_2300.html
صالحی، حمید.، شمس‌الدینی، علی.، و میر لطیفی، سید مجید. (1397). ریزمقیاس نمایی تصویر مودیس به‌منظور تهیه نقشه تبخیر-تعرق روزانه باقدرت تفکیک تصویر لندست با استفاده از الگوریتم‌های SADFDT و  STARFM. سنجش‌ازدور و GIS ایران، 10(3)، 140-123. https://gisj.sbu.ac.ir/article_96580.html
قمرنیا، هوشنگ.، و رضوانی، سید وحیدالدین. (1393). محاسبه و پهنه­بندی تبخیر- تعرق با استفاده از الگوریتم سبال (SEBAL) در غرب ایران (دشت میان دربند). نشریه آب‌وخاک، 28(1)، 81-72.  https://dx.doi.org/10.22067/jsw.v0i0.20634
قمرنیا، هوشنگ.، غلامیان، سید محسن.، و کمالی، نسیم. (1395). برآورد تبخیر تعرق و ضرایب گیاهی در گیاه ذرت با استفاده از تصاویر ماهواره­ای لندست 8 مطالعه موردی (دشت سراب نیلوفر کرمانشاه). تحقیقات منابع آب ایران، 12(4)،107-93. http://www.iwrr.ir/article_42242.html
کریمی، علیرضا.، فرهادی بانسوله، بهمن.، و حصادی، همایون. (1391). برآورد تبخیر و تعرق واقعی در مقیاس منطقه‌ای با استفاده از الگوریتم سبال و تصاویر لندست. مجله آبیاری و زهکشی ایران، 6(4)، 364-353. https://www.magiran.com/paper/1133915
کفاش، مرتضی.، و ثنایی نژاد، سیدحسین. (1399). تلفیق تصاویر دمای سطح زمین مودیس و لندست 8 با استفاده از مدل تلفیق مکانی-زمانی تصویر. تحقیقات آب‌وخاک ایران (علوم کشاورزی ایران)، 51(3)، 773-763. https://dx.doi.org/10.22059/IJSWR.2019.291016.668360
وروانی، هادی.، فرهادی بانسوله، بهمن.، و شریفی، محمدعلی. (1398).  تلفیق تصاویر ماهواره­ LANDSAT8 و سنجنده MODIS جهت برآورد تبخیر تعرق ذرت علوفه­ای در  دوره رشد (منطقه موردمطالعه: ماهیدشت کرمانشاه). تحقیقات منابع آب ایران، 15(1)، 266-257. http://www.iwrr.ir/article_80070.html
یعقوب زاده، مصطفی.، ایزدپناهی، زهرا.، برومند نسب، سعید.، و سید کابلی، حسام. (1395). مقایسه الگوریتم سبال با مدل SWAP و روش­های محاسباتی جهت تعیین تبخیر و تعرق .علوم مهندسی آبیاری، 39(3)، 49-39. https://dx.doi.org/10.22055/JISE.2016.12341
یعقوبی فشکی، مجید. (1388). کاربرد روش سبال(SEBAL)  در محاسبه تبخیر و تعرق با استفاده از تصاویر ماهواره­ای. پایان­نامه کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه رازی، کرمانشاه. https://ganj.irandoc.ac.ir/#/articles/b8199d09996ee7b9e2a69489e9b4a378
Allen, R.G., Morse, A., & Tasumi, M. (2003). Application of SEBAL for western US water rights regulation and planning. In Proc. ICID Int. Workshop on Remote Sensing, Montpellier, France. https://www.semanticscholar.org/paper/Application-of-SEBAL-for-Western-US-Water-Rights-Allen-Morse/b4ade7e12766a89491e9a968f96ac0f99f3a019a

Arast, M., Ranjbar, A., Abdolahi, K., & Mousavi, S. H. (2020). Investigating the spatial resolution of actual evapotranspiration maps in the ZayandehRud basin. Geographic Information, 29 (113), 129-140. http://www.sepehr.org/article_40475.html [in Persian]

Atkinson, P.M. (2013). Downscaling in remote sensing. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 22, 106-114. https://dx.doi.org/10.1016/j.jag.2012.04.012
Bastiaanssen, W. G. M., Vander Wal T. & Visser, T. N. M. (1996). Diagnosis of regional evaporation by remote sensing to support irrigation performance management. Irrigation and Drainage Systems, 10, 1-23. https://dx.doi.org/10.1007/BF01102762
Bastiaanssen, W. G. M., Menenti, M., Feddes, R. A., & Holtslag, A. A. M. (1998). A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL). 1. Formulation. Journal of hydrology, 212, 198-212. https://dx.doi.org/10.1016/S0022-1694(98)00253-4
Farhadi Bansouleh, B., Karimi, A.R., & Hesadi, H. (2015). Evaluation of SEBAL and SEBS Algorithms in the Estimation of Maize Evapotranspiration. International Journal of Plant & Soil Science, 6(6), 350-358. https://dx.doi.org/10.9734/IJPSS/2015/15711

Ghamarnia, H., Gholamian, S.M., & Kamali, N. (2016). Estimating of Crop Coefficient and Actual Evapotranspiration of Corn Using LANDSAT8 Images (Case Study: Sarab Nilufar Plain in Kermanshah). Iran - Water Resources Research, 12 (4), 93-107. http://www.iwrr.ir/article_42242.html [in Persian]

Ghamarnia, H., & Rezvani, S.V. (2014). Calculation and Zoning of Evapotranspiration using SEBAL method In the West of Iran (Miandarband Plain). Journal of Water and Soil, 28 (1), 72-81. https://dx.doi.org/10.22067/jsw.v0i0.20634 [in Persian]  

Ha, W., Gowda, P. H., & Howell, T.A. (2013). A review of downscaling methods for remote sensing-based irrigation management: Part I. Irrigation Science, 31, 831-850. https://dx.doi.org/10.1007/s00271-012-0331-7
Hong, S. H., Hendrickx, J. M., & Borchers, B. (2011). Down-scaling of SEBAL derived evapotranspiration maps from MODIS (250 m) to Landsat (30 m) scales. International journal of remote sensing, 21, 6457-6477. https://dx.doi.org/10.1080/01431161.2010.512929

Kaffash, M., & Sanaei-Nejad, S. H. (2020). Fusion of MODIS and Landsat-8 Land Surface Temperature Images Using Spatio-Temporal Image Fusion Model. Iranian Journal of Soil and Water Research, 51 (3), 763-773. https://dx.doi.org/10.22059/IJSWR.2019.291016.668360 [in Persian]

Karimi, A., Farhadi Bansouleh, B., & Hesadi, H. (2012). Estimation of Regional Evapotranspiration Using LANDSAT TM Images and SEBAL Algorithm. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 6(4), 353-364. https://www.magiran.com/paper/1133915 [in Persian]
Li, Y.u., Cui, J. Y., Zhang, T. H., & Zhao. H. L. (2003). Measurement of evapotranspiration of irrigated spring wheat and maize in a semi-arid region of north China. Agricultural water management, 61, 1-12. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378-3774(02)00177-4
Mokhtari, M. H. (2005). Agricultural drought impact assessment using remote sensing: A case study Borkhar district – Iran (M.Sc. Thesis), ITC, Enschede, the Netherlands.                                             https://webapps.itc.utwente.nl/librarywww/papers_2006/msc/nrm/mokhtari.pdf
Rajeshwari, A., & Mani, N.D. (2014). Estimation of land surface temperature of Dindigul district using Landsat 8 data. International Journal of Research in Engineering and Technology, 3(5), 122-126. https://dx.doi.org/10.15623/ijret.2014.0305025
Ramesh, S. K., Senay, G. B., Velpuri, N. M., Bohms, S., & Verdin, J.P. (2014). On the downscaling of actual evapotranspiration maps based on combination of MODIS and Landsat-based actual evapotranspiration estimates. Remote Sensing, 6, 10483- 10509. https://dx.doi.org/10.3390/rs61110483
Salehi, H., Shamsoddini, A., & Mirlatifi, S. M. (2018). MODIS image downscaling using STARFM and SADFAT algorithms for daily Landsat-like spatial resolution evapotranspiration mapping. Iranian Jpurnal of Remote Sensing & GIS, 10 (3), 123-140. https://gisj.sbu.ac.ir/article_96580.html [in Persian]
Simaie, E., Homaee, M., & Norouzi, A.A. (2013). Evaluating SEBAL model to estimate evapotranspiration using MODIS and TM sensors data. Journal of Water and Soil Resources Conservation, 2 (4), 29-49. https://dx.doi.org/20.1001.1.22517480.1392.2.4.3.8 [in Persian]
Sobrino, J. A., Jiménez-Muñoz, J. C. & Paolini, L. (2004). Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5. Remote Sensing of environment, 90, 434- 440.                                              https://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2004.02.003
Varvani. H., Farhadi Bansouleh, B., & Sharifi, M.A. (2019). Integration of Landsat 8 satellite images and MODIS sensor to estimate the water requirement of maize during the growth period (Case study: Mahidasht, Kermanshah province). Iran - Water Resources Research, 15(1), 257-266. http://www.iwrr.ir/article_80070.html [in Persian]
Weng, Q., Lu, D. & Schubring, J. (2004). Estimation of land surface temperature–vegetation abundance relationship for urban heat island studies. Remote sensing of Environment, 89, 467-483. https://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2003.11.005
Yaghobzade, M., Izadpanahi, Z., Broomand nasab, S., & Seyed Kaboli, H. (2016). The Comparison of SEBAL Algorithm with SWAP Model and Computational Method to Determine Evapotranspiration. Journal of Irrigation Sciences and Engineering, 39 (3), 39-49. https://dx.doi.org/10.22055/JISE.2016.12341 [in Persian]
Yaghoubi Fashaki, M. (2009). Application of SEBAL method in calculating evapotranspiration using satellite images. MSc Thesis in Irrigation and Drainage, Razi University, Kermanshah, Iran. https://ganj.irandoc.ac.ir/#/articles/b8199d09996ee7b9e2a69489e9b4a378 [in Persian]
Zhang, K., Kimball, J. S., & Running, S. W. (2016). A review of remote sensing based actual evapotranspiration estimation. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, 3, 834-853.          https://dx.doi.org/10.1002/wat2.1168