به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « دمای سطح زمین » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «دمای سطح زمین» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • محدثه السادات فخار، عباس کاویانی*
    خشکسالی یک پدیده طبیعی است که سیستم های مختلف اقلیمی، هیدرولوژیکی و محیطی را تحت تاثیر قرار می دهد مدلسازی خشکسالی موضوع مهمی است زیرا به منظور مهار یا کاهش اثرات آن و برای حفظ منابع آبی و مدیریت اجتماعی امری مهم و ضروری تلقی می شود. در این پژوهش با استفاده از شاخص های چندگانه مبتنی بر MODIS و مجموعه داده های بارش CHIRPS به بررسی ویژگی های مکانی و زمانی، شدت و فراوانی خشکسالی در دشت قزوین در بازه زمانی 20 ساله به منظور شناسایی و توصیف خشکسالی بر اساس شاخص های مختلف پرداخته شد. نتایج حاصل از بررسی ها بر اساس شاخص TCI نشان داد که در سال های 2004 و 2020 حدود 63% و 76% از دشت به ترتیب تحت تاثیر خشکسالی متوسط تا شدید قرار دارد، با این تفاوت که نتیجه بررسی شاخص VCI در همین سال های بررسی شده نشان می دهد که تنها 1/54% و 3/67% از سطح منطقه تحت تاثیر، سطوح شدت خشکسالی مشابه را نشان می دهد. بنابراین شاخص TCI نسبت به شاخص VCI تنش خشکی نسبتا بیشتری را برآورد کرده است. از سال 2014 به بعد نواحی شرق و جنوب شرقی دشت به تدریج با روند افزایشی خشکسالی رو به رو هستند و در سال های 2018 تا 2020 با شدت بسیار بیشتری با خشکسالی مواجه شده است. در بررسی همبستگی بین شاخص های مختلف نیز شاخص PDSI بیشترین میزان همبستگی را با شاخص SPI-1 با مقدار عددی 74/0 داشته است. دشت قزوین در حال حاضر به دلیل تغییرات اقلیمی و عدم بهره وری مناسب در استفاده و توزیع منابع آبی در معرض خشکسالی قرار دارد. بنابراین توصیه می شود پایش مداوم خشکسالی و استفاده از سیستم های هشدار اولیه در جلوگیری از وقوع احتمالی رویدادهای خشکسالی به نسبت شدید در آینده و احتمال خطرات ضمنی برای دشت قزوین موثر باشد.
    کلید واژگان: دمای سطح زمین, مجموعه داده های مادیس, شاخص های متعدد خشکسالی, ویژگی های زمانی و مکانی}
    Mohadeseh Fakhar, Abbas Kaviani *
    Drought is a natural phenomenon that affects different climatic, hydrological and environmental systems. Drought modeling is an important issue because it is considered important and necessary in order to contain or reduce its effects and to preserve water resources and social management. In this research, by using multiple indicators based on MODIS and CHIRPS precipitation data set, to investigate the spatial and temporal characteristics, intensity and frequency of drought in Qazvin plain in a 20-year period in order to identify and describe drought based on different indicators. The results of the surveys based on the TCI index showed that in 2004 and 2020, about 63% and 76% of the plain is under the influence of moderate to severe drought, with the difference that the result of the VCI index survey in the same year The analyzed data show that only 54.1% and 67.3% of the affected area show similar drought intensity levels. Therefore, the TCI index has estimated relatively more drought stress than the VCI index. From 2014 onwards, the eastern and southeastern areas of the plain are gradually facing an increasing trend of drought, and in the years 2018 to 2020, drought has been faced with much greater intensity. In examining the correlation between different indices, the PDSI index has the highest correlation with the SPI-1 index with a numerical value of 0.74. Qazvin plain is currently exposed to drought due to climate changes and lack of proper productivity in the use and distribution of water resources. Therefore, it is recommended that continuous monitoring of drought and the use of early warning systems are effective in preventing the possible occurrence of severe drought events in the future and the possibility of implicit risks for Qazvin Plain.
    Keywords: Land surface Temperature, MODIS dataset, Multiple drought indices, Temporal, spatial characteristics}
  • آمنه میان آبادی*، مژده سلیمی فرد، مریم سلاجقه

    تبخیر-تعرق یکی از مولفه‎های کلیدی بیلان آب و برنامه‎ریزی آبیاری است. بنابراین برآورد دقیق این مولفه می‎تواند باعث بهبود مدیریت بهره‎برداری از آب و افزایش راندمان مصرف آب شود. با توجه به محدودیت ابزار اندازه‎گیری تبخیر-تعرق، روش‎های سنجش از دور می‎تواند به این منظور استفاده شود. در این مقاله از الگوریتم مثلثی برای تخمین تبخیر-تعرق در دشت کرمان در فصل های رشد 1399 (2020) و 1400 (2021) استفاده و نتایج آن به صورت نقشه‏های پهنه‏بندی تبخیر-تعرق ارائه شد. برای صحت‎سنجی نتایج الگوریتم، مقدار تبخیر-تعرق واقعی به دست آمده با استفاده از روش مثلثی برای یک باغ پسته که دارای شرایط مدیریت شده (بدون تنش) بود، با مقادیر حاصل از روش فائو 56 مقایسه شد. نتایج نشان داد که مقدار تبخیر-تعرق برای این باغ پسته با دقت قابل قبولی تخمین زده شده است (ضریب همبستگی 73/0، میانگین خطا 6/1- میلی متر در روز، جذر میانگین مربعات خطا 8/1 میلی متر در روز و nRMSE برابر 4/0). اگرچه مقدار منفی ضریب نش-ساتکلیف (3/1-) نشان می دهد که میانگین مقادیر حاصل از فائو 56 پیش بینی بهتری از الگوریتم مثلثی ارائه می دهد. مقادیر به دست آمده از الگوریتم مثلثی کمتر از مقادیر فائو 56 بود که می تواند به دلیل عدم قطعیت موجود در الگوریتم، عدم قطعیت داده های اندازه گیری شده و یا اختلاف زمانی بین تاریخ تصاویر انتخابی و تاریخ آبیاری باشد.

    کلید واژگان: دمای سطح زمین, سنجش از دور, شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی, لندست}
    Ameneh Mianabadi *, Mojdeh Salimifard, Maryam Salajegheh
    Introduction

    Evapotranspiration is one of the key components of water balance and irrigation planning. Thus, the accurate estimation of this component and the water consumption of plants can improve the management of water use and increase the efficiency of water consumption. Due to the limitation of tools for measuring evaporation-transpiration, remote sensing methods can be used for this purpose. There are several remote sensing algorithms for actual evaporation estimation including SEBAL, SEBS, Metric, etc. In this study we used the triangle method which only was used by Salimifard et al. (2022) in Mashhad Plain. They evaluated the results for the agricultural products, i.e., wheat and maize. The aim of this study is to evaluate the triangle method for a horticultural crop, i.e., pistachio in Kerman Plain. 

    Methodology

    The study area is Kerman Plain in which pistachio is one of the most important agricultural products. Due to water scarcity in this plain, determining the water requirement of the crops is crucial for agricultural activities. Accordingly, it is important to have an appropriate estimation of actual evapotranspiration in the plain. In this paper, the triangular algorithm was used to estimate actual evapotranspiration in the Kerman Plain in the growing seasons of 2020 (1399) and 2021 (1400). For this purpose, the Landsat 8 satellite images with less than 10% cloudiness were used. The variables such as NDVI, LST, etc., were calculated by using the JAVA programming language in the Google Earth Engine code (GEE) system environment. The required meteorological data of Kerman station were acquired from IRIMO. The triangular algorithm is based on the two-dimensional spatial plot of normalized LST and normalized NDVI, which were calculated using bands 10, 5, and 4 of the Landsat 8 in the GEE. Estimation of the wet and dry edges was conducted by MATLAB code. the actual evapotranspiration obtained using the triangular method for a pistachio orchard, which was under irrigation management, was compared to the values obtained by the FAO-56 method. The results were evaluated by correlation coefficient (r), Root Mean Square Error (RMSE), and Mean Error (ME).

    Results and discussion

    The results showed that the amount of evapotranspiration for pistachio was estimated with acceptable accuracy (r= 0.73 and RMSE=1.8, nRMSE=0.4, ME=-1.6). However, the NSE less than zero (-1.3) shows that the observed (FAO-56) mean is a better predictor than the Triangle algorithm. The values obtained from the triangular algorithm were lower than the values of FAO 56, which was in line with the results of the previous studies for both Agricultural and horticultural crops. This underestimation could be due to the uncertainty of the algorithm, uncertainty in the measured data, or due to the time difference between the date of the selected images and the date of irrigation. Moreover, inappropriate quality of water and soil in Kerman Plain and the uncertainty of plant coefficients used are among the factors that can underestimate evapotranspiration values by the algorithm. 

    Conclusions

    In this study, the triangular algorithm was used to estimate actual evapotranspiration in Kerman plain using remote sensing data. Actual evapotranspiration values obtained from the triangular algorithm were lower than FAO 56 values, which might be due to the uncertainty of the algorithm, uncertainty in the measured data, uncertainty of plant coefficients, or due to the time difference between the date of the selected images and the date of irrigation. To have a better evaluation of the remote sensing algorithms, it can be suggested to develop and apply a micro lysimeter in the farms and orchards, or to use the soil water balance of the farms and orchards. These may help to choose the more appropriate algorithm for the given study area, leading to providing the more proper and applicable advices for the farmers for managing the shortage of the water resources. Furthermore, it may help to update the crop coefficients which may lead to better estimation of evapotranspiration.

    Keywords: NDVI, Landsat, LST, Remote Sensing}
  • حامد طالبی، سعید صمدیان فرد*، خلیل ولیزاده کامران

    مدیریت آب کشاورزی و برنامه ریزی آبیاری به برآورد دقیق تبخیر و تعرق مرجع (ET0) وابسته هستند. با استفاده از تصاویر ماهواره ای می توان در مناطق فاقد ایستگاه هواشناسی، کمبود اطلاعات آب و هوایی را جبران کرد. بنابراین، در این مطالعه، الگوریتم های جنگل تصادفی (RF) و پرسپترون چندلایه (MLP) برای برآورد تبخیر و تعرق مرجع ماهانه در ایستگاه های اهواز (اقلیم خشک) و تبریز (اقلیم نیمه خشک) با استفاده از پارامترهای استخراج شده از تصاویر ماهواره لندست 8 و سنجنده مادیس اجرا شده است. لازم به ذکر است که پایگاه داده بر اساس داده های تصاویر ماهواره ای جمع آوری شده از سال 1392 تا 1400 ایجاد شد. هم چنین برای توسعه مدل های مذکور، از داده های سال های 1392-1398 (75 درصد) برای آموزش مدل و داده های باقی مانده (25 درصد) برای آزمایش مدل استفاده شد. علاوه بر این، متغیر های ورودی، شامل دمای سطح زمین لندست (LSTLand)، دمای سطح زمین مادیس (LSTMOD)، شاخص نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی ماهواره لندست (NDVILand) و شاخص نرمال شدی تفاوت پوشش گیاهی سنجنده مادیس (NDVIMOD) برای تخمین ET0 ماهانه استفاده شد. هم چنین، سه شاخص عملکرد ضریب تعیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب نش-ساتکلیف (NS) به منظور تعیین توانایی مدل های اجرا شده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که دقت برآورد تبخیر و تعرق مرجع ماهانه در ایستگاه اهواز و تبریز با سناریوی 4 شامل پارامترهای ورودی LSTMOD و NDVIMOD بهتر از سایر سناریوهای مورد بررسی است. هم چنین برآورد تبخیر و تعرق مرجع ماهانه در ایستگاه اهواز و تبریز به ترتیب با مدل (R2=0/983، RMSE=0/279 و 0/962=NS) RF-4 و (R2 R2=0/988، RMSE=0/299 و 0/935=NS) MLP-4 بهترین عملکرد را داشته است. در نهایت چنین نتیجه گیری شد که کاربرد داده های حاصل از تصاویر سنجنده مادیس نسبت به ماهواره لندست 8 در برآورد تبخیر و تعرق مرجع ماهانه دقیق تر است.

    کلید واژگان: پرسپترون چندلایه, جنگل تصادفی, دمای سطح زمین, لندست, مادیس}
    Hamed Talebi, Saeed Samadianfard *, Khalil Valizadeh Kamran
    Introduction

    Accurate estimation of reference evapotranspiration (ET0) is essential in water management in the agricultural sector, especially for arid and semi-arid climates. ET0 plays a vital role in the water and energy cycle and is an essential link between ecological and hydrological processes. Therefore, accurately estimating ET0 is a major issue for understanding the water cycle in continuous soil-plant-atmosphere systems. The traditional ET0 estimation methods are mainly based on physical principles, such as Priestley-Taylor, Hargreaves, and Samani, which have many limitations in accurate ET0 estimation in cases of minimum meteorological parameters (such as radiation solar, wind speed, and air temperature). Numerous studies have focused on ET0 estimation using terrestrial data. However, in the case of a lack of meteorological stations, the conventional methods of estimating ET0 using ground data will be inefficient, so remote sensing (RS) provides the possibility to fill such a gap, in such conditions, satellite images are the most effectivefor evaluating ET0 in large areas. Because satellite images have a suitable spatial and temporal resolution, the time series of satellite images can be used to estimate ET0. The successful estimation of ET0 from satellite images paved the way for its prediction using artificial intelligence models. The primary satellite imagery sources can be obtained from Landsat, Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), and Global Land Surface Satellite (GLASS). Remote sensing data provides the possibility of recording more information through satellite images. Remote sensing methods can be used to extract vegetation information and different types of radiation, which help estimate ET0.

    Materials and Methods

    In the current research, two different agro-climatic locations including Ahvaz and Tabriz stations were selected. According to De Martonne classification method, Ahvaz was classified as dry climate and Tabriz as semi-arid climate. In this research, random forest (RF) and multi-layer perceptron (MLP) algorithms have been used to estimate monthly ET0 in Ahvaz and Tabriz stations. The input parameters were selected from Landsat 8 and MODIS satellite images in the time period of 2014 to 2021. The utilized parameters were the monthly average, Landsat Land Surface Temperature (LSTLand), MODIS Land Surface Temperature (LSTMOD), Landsat Satellite Normalized Difference Vegetation Index (NDVILand) and MODIS Normalized Difference Vegetation Index (NDVIMOD). To evaluate the accuracy of the input parameters and models, the estimated monthly ET0 was evaluated with the monthly ET0 of the FAO-Penman-Monteth equation.

    Results and Discussion

    The input parameters for implemented models were Landsat land surface temperature (LSTLand), MODIS land surface temperature (LSTMOD), Landsat Satellite Normalized Difference Vegetation Index (NDVILand), and MODIS Normalized Difference Vegetation Index (NDVIMOD). Six possible scenarios were defined to estimate monthly ET0. The first two scenarios were considered as a single parameter (scenarios 1 and 2) and other scenarios were evaluated with two input parameters. Scenarios 3 and 4 were evaluated based on the parameters of the Landsat satellite and MODIS sensor, respectively. In scenarios 5 and 6, monthly ET0 was estimated with Landsat and MODIS NDVI and Landsat and MODIS LST, respectively, to determine the effect of NDVI and LST values on ET0 estimation. According to the obtained results, for the MLP and RF models in Ahvaz station, the value of R2 ranges from 0.440 to 0.972 and 0.271 to 0.983, respectively. In Ahvaz station, the lowest and highest RMSE is 0.279 mm.month-1 (RF-5 model) and 1.396 mm.month-1 (RF-4 model), respectively. Additionally, in this station, the highest and lowest values of NS are 0.962 (RF-5 model) and 0.042 (RF-4 model), respectively. According to the obtained results, in estimating the monthly ET0, the best performance is related to MLP-6 (R2=0.972, RMSE=0.348, and NS=0.940) and RF-4 (R2=0.983, RMSE=0.279, and NS=0.962). The highest and lowest values of R2 in Tabriz station were 0.988 and 0.186, respectively. Moreover, MLP-4 and RF-5 models in this station have the lowest and highest RMSE, respectively. The results showed that in Tabriz station, the best performances were related to MLP-4 (R2=0.988, RMSE=0.299, and NS=0.935) and RF-4 (R2=0.979, RMSE=0.302, and NS=0.933). In addition, in this station, the RF-5 model has the weakest performance among all models with R2=0.186, RMSE=1.169, and NS=0.012.

    Conclusion

    The results showed that 1) the accuracy of monthly ET0 estimation in Ahvaz (arid climate) and Tabriz stations (semi-arid climate) with scenario 4 including LSTMOD and NDVIMOD was better than other investigated scenarios; 2) in estimating monthly ET0 using a single input parameter including LSTLand (scenario 1) and LSTMOD (scenario 2), in both Ahvaz and Tabriz stations, scenario 2 had better performance with both MLP and RF models; 3) estimation of monthly ET0 in Ahvaz and Tabriz stations has performed best with RF-4 and MLP-4 models, respectively, with LSTMOD and NDVIMOD input parameters (scenario 4); 4) in the comparison of scenario 5 (NDVILand, NDVIMOD) and scenario 6 (LSTLand, LSTMOD) in both RF and MLP models, scenario 6 has the best performance in estimating monthly ET0; and 5) in the comparison of monthly ET0 estimation in both arid and semi-arid climates, the best performance with a high correlation coefficient was obtained with the MLP model in semi-arid climates.

    Keywords: Landsat, Land Surface Temperature, MODIS, Multilayer perceptron, Random Forest}
  • آذین نوروزی*، الدوز نوروزی

    در سال های اخیر، فعالیت های انسانی مانند تغییر کاربری، پوشش اراضی و توسعه مناطق انسان ساخت موجب افزایش دمای سطح زمین و پیدایش جزایر حرارتی شده است. در پژوهش حاضر تغییرات دمای سطح زمین در پوشش اراضی شهرستان یزد با استفاده از داده های ماهواره لندست 8 بررسی شد. نقشه کاربری اراضی منطقه مطالعاتی با استفاده از روش ماشین بردار پشتیبان در پنج کلاس انسان ساخت، پوشش گیاهی، پیکره آبی، اراضی بایر و رخنمون سنگی، تهیه و برای استخراج نقشه دمای سطح زمین از روش پنجره مجزا استفاده شد. به منظور شناسایی الگوی حاکم بر دمای سطح زمین از شاخص موران جهانی استفاده و لکه های داغ با به کارگیری آماره گتیس-ارد جی شناسایی شدند. بر اساس نتایج، اراضی بایر بیش ترین و پیکره آبی کم ترین مساحت را به ترتیب برابر با 129360/96و 160/56 هکتار به خود اختصاص داده اند. میانگین دمای سطح زمین برابر با 50/83 درجه سانتی گراد به دست آمد و پیکره آبی، کم ترین و اراضی بایر بیش ترین میانگین دمای سطح زمین را به ترتیب برابر با 36/91 و 52/13 درجه سانتی گراد به خود اختصاص داده بودند. داده های دمای زمین شهر یزد با مقدار شاخص موران 0/92 دارای خودهمبستگی فضایی و الگوی خوشه ای بودند. در این پژوهش، مساحت لکه های داغ و سرد به ترتیب برابر با 46539/18 و 113553/81 هکتار به دست آمد. اراضی بایر، تشکیل جزایر حرارتی داغ و پوشش گیاهی و پیکره آبی تشکیل جزایر سرد را داده و جزیره حرارتی داغ با گستردگی بالایی اطراف محدوده شهری را احاطه کرده بود. نتایج پژوهش نشان داد که کیفیت کلاس پوشش گیاهی ضعیف و میانگین دمای آن برابر با 45/61 درجه سانتی گراد است. بر اساس نتایج حاصل از رگرسیون خطی، بین شاخص گیاهی تعدیل کننده اثر خاک (SAVI) با دمای سطح زمین همبستگی منفی و معنی دار (0/51- =r) در سطح احتمال یک درصد به دست آمد.

    کلید واژگان: لندست 8, پوشش اراضی, دمای سطح زمین, شاخص موران جهانی, رگرسیون خطی}
    Azin Norouzi *, Uduz Norouzi
    Introduction

    LST (LST) is one of the important parameters that affect the physical, chemical, and biological processes of the earth as well as environmental science and urban planning. Human activities such as land use changes and the development of urban areas led to an increase in the LST and the appearance of thermal islands. The main source of climate data such as temperature are synoptic stations, however, it is impossible and time-consuming to use traditional methods to estimate the LST for all types of earth conditions, on the other hand, synoptic stations only measure temperature information for specific points, and the obtained values are only related to that specific point; while according to the land cover and other conditions, the temperature in different parts of a region is different compared to the temperature recorded for a specific point and can be several degrees celsius lower or higher, therefore, it is necessary to use scientific methods that provide the possibility of calculating the temperature of any point on the earth's surface. At present, remote sensing images due to features such as wide and continuous coverage, low cost, timeliness, and the ability to obtain information in reflective and thermal ranges, are suitable tools for extracting LST and land use maps. Spatial analysis is one of the important subjects in the temporal and spatial evaluation of land surface data, which can be used to examine the spatial and temporal changes of spatial data in a region. Given that the data that are examined in environmental studies are not independent of each other in most cases and their dependence is due to the location of the observations in the studied space, which are called spatial data; Due to the existence of a spatial correlation between the data, the usual statistical methods are not a suitable method for examining these data, and spatial statistics can be used as a suitable option for analyzing these data. The aim of this research is to extract LST and land use map of Yazd county using a remote sensing technique. In this study, the spatial autocorrelation of LST in Yazd city and the identification of hot thermal clusters have been investigated using the global Moran statistic and the Getis-Ord GI statistic.

    Materials and Methods

    In this research, Landsat 8 satellite’s multi-spectral and thermal images have been used to extract the land use and LST in the study area, After performing the necessary corrections in the preprocessing stage, the land use map of the study area was prepared in 5 classes (built-up, vegetation cover, water bodies, bare land, and rock) using the support vector machine method and the overall accuracy and kappa coefficient were used to evaluate the classification result. In the next step, LST was extracted by the split window method. The relationship between LST and Soil adjusted vegetation index (SaVI) was investigated using regression analysis. In order to identify the spatial pattern of the LST, the global Moran index was used and hot spots were identified by Getis-Ord GI statistics.

    Results and Discussion

    Our findings show that the kappa coefficient and overall accuracy were equal to 0.96% and 98.99%, respectively, bare lands are the most, and water bodies have the least area, equal to 76.16 and 0.09%, respectively. The average LST was 50.83°C. The result showed that the type of land use had an effect on LST, the water bodies had the lowest, and barren lands had the highest mean LST, equal to 36.91 and 52.13 °C, respectively. Vegetation is one of the factors that regulate the LST, areas without vegetation have a maximum LST and areas with high density vegetation have minimum LST .Based on the results, the vegetation quality of the study area was poor and its average temperature was 45.61°C. The mean of SAVI index was equal to 0.09 and correlation analysis showed a negative correlation between SAVI index and LST (r = -051). The analysis of spatial correlation with global Moron indexes showed that the LST of Yazd has a spatial structure, in other words, LST is distributed in a cluster form, Based on the results of the Getis-Ord GI statistic, the area of hot and cold spots was equal to 66.86% and 27.4%, respectively. In general, parks, cultivated lands, tree and forest cover and water areas, formed the cold spot areas of yazd city, and the hot spot areas of yazd city were located in the industrial areas and surrounding urban lands, hospitals, passenger terminals, gas stations, places near busy roads and bare and uncovered lands.

    Conclusion

    The results showed a strong relationship between land use and LST. Based on the results, the LST data of Yazd has a spatial structure pattern, barren lands and industrial areas formed hot thermal islands, and vegetation and water bodies formed cold thermal islands in the study area; the wide area of barren lands, the lack and poor vegetation cover due to the lack of rainfall and drought are factors affecting the LST and the creation of hot thermal islands in the study area. The result showed a negative relationship between LST and SAVI, the vegetation of the study area is weak and its temperature is high. Considering the role of vegetation in adjusting LST, it is recommended to take necessary management measures in order to improve the quality of vegetation and reduce bare land in the study area, and also prevent the conversion of natural land uses into built-up land. The results of this research can be used by managers and planners for better urban management. The results of this research confirm the capability of remote sensing in environmental studies, it is suggested to identify thermal islands in other seasons and at night and compare the results with the results of this research.

    Keywords: Landsat 8, Land cover, Land Surface Temperature, Global Moran Index, Linear regression model}
  • صیاد اصغری سراسکانرود*، فریبا اسنفدیاری درآباد، الهام ملانوری، شیوا صفری
    زمینه و هدف

    رطوبت سطحی خاک، متغیری مهم در چرخه آبی طبیعت بوده و می تواند تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله دما و مشخصات خاک قرار گیرد. استفاده از سنسوهای زمین برای اندازه گیری رطوبت خاک منجر به صرف زمان و توزیع نامناسب نمونه ها در مقیاس های بزرگ شود بنابراین سنجش ازدوری می تواند ابزار مهمی در برآورد رطوبت خاک باشد. هدف پژوهش حاضر استفاده از مدل TOTRAM با استفاده از تصاویر لندست 8 و روش SVR با استفاده از تصاویر سنتیل1 برای برآورد رطوبت خاک می باشد.

    روش پژوهش

    شهرستان اردبیل به عنوان مرکز استان اردبیل در شمال غرب کشور واقع است. در مطالعه حاضر برای استخراج رطوبت خاک از دو روش TOTRAM بر مبنای توزیع پیکسل در فضای LST-VI و روش SVR با استفاده از تکنیک SAR و داده سنتینل 1 استفاده شده است. جهت پیاده سازی روش TOTRAM تصاویر لندست 8 مرتبط با تاریخ های 29/4/1398 و 30/05/1398 دانلود و پس از استخراج نقشه های NDVI و LST، اقدام به بررسی همبستگی بین متغیر وابسته رطوبت و متغیرهای مستقل دما و پوشش گیاهی با استفاده از رگرسیون وزن دار جغرافیایی (GWR) شده است. برای اجرای روش SVR پس از دستیابی به تصاویر سنتینل 1 مربوط به تاریخ های 31/05/1398 و 27/04/1398، داده های رطوبت خاک محصول FLDAS و محصول 500 متری سالانه ماهواره مودیس (MCD12Q1) جهت طبقه بندی پوشش اراضی در سامانه Google Earth engine فراخوانی شدند و نقشه های مرتبط با رطوبت خاک استخراج شد. پس از استخراج نقشه های رطوبت نحوه ی توزیع رطوبت با استفاده از شاخص محلی موران بررسی شده است. بر طبق تعریف این شاخص مقادیر مثبت یک برای این شاخص نشان دهنده ی خوشه ای بودن توزیع خواهد بود.

    یافته ها

    بررسی نقشه رطوبت حاصل از روش SVR تمرکز رطوبت در مناطقی با حضور پوشش گیاهی و آب را نشان داد و تغییر وضعیت رطوبت از تیر به مرداد قابل مشاهده بوده است. الگوی رطوبت انعکاس الگوی بارشی را نشان داده است به طوری که حداکثر بارش و رطوبت در فروردین بوده و در تابستان هر دو مولفه ی بارش و رطوبت کاهش داشته اند. بررسی روش TOTRAM و اعمال روش GWR همبستگی کامل NDVI-LST و رطوبت را نشان داد. البته همبستگی بین LST و رطوبت با مقادیر (بتا) B و خطای استاندارد (SE) 995/0 و صفر متناسب با مرداد و 981/0 و صفر متناسب با تیرماه بیشترین همبستگی را نسبت به متغیر پوشش گیاهی با پارامتر وابسته ی رطوبت نشان داده است که این همبستگی در مرداد ماه با افزایش مقدار ضریب تعیین R2 به 997/0 و کاهش معنی داری NDVI به مقدار 415/0 در تیرماه به مراتب بیشتر شده است. اعمال شاخص محلی موران با مقادیر کمتر از 0.05 برایp-value و مقادیر مثبت z و عدد نزدیک مثبت یک برای شاخص موران خوشه ای بودن توزیع متغیر رطوبت را نشان داده است.

    نتایج

    بررسی نتایج روش های TOTRAM و SVR وابستگی وضعیت رطوبت خاک به شرایط و خوشه ای بودن توزیع رطوبت را نشان داد. با توجه به ضرایب همبستگی حاصل از رگرسیون وزن دار جغرافیایی همبستگی بیشتری بین متغیر دما و رطوبت به ویژه در مرداد ماه به دلیل کاهش تراکم پوشش گیاهی مشاهده شده است. بررسی نقشه های الگوریتم SVR نشان داد در مناطقی با حضور پوشش گیاهی و بخصوص تراکم آن شاهد افزایش و با افزایش دما شاهد کاهش رطوبت هستیم. همچنین هماهنگی الگوی های رطوبت الگوریتم SVR و بارش رابطه مستقیم بین رطوبت و بارش را نشان داد. با توجه به اینکه روش SVR از تصاویر سنتینل 1 و پارامترهایی نظیر شدت پراکنش رادار و طبقه بندی پوشش اراضی استفاده می‎کند می توان انتظار نتایج دقیق تری از این الگوریتم داشت.

    کلید واژگان: دمای سطح زمین, رگرسیون بردارپشتیبان, شاخص تفاضلی نرمال شده پوشش گیاهی, TOTRAM}
    Sayyad Asghari Saraskanrod *, Fariba Esfandayari Darabad, Elham Mollanouri, Shiva Safary
    Background and Aim

    Surface soil moisture is an important variable in nature's water cycle and can be affected by various factors, including temperature and soil characteristics. The use of ground sensors for measuring moisture can lead to spending time and expense and inappropriate distribution of samples on large scales. Therefore, Remote sensing observations can be an important tool in estimating soil moisture. The present study aims to use the TOTRAM model using Landsat 8 images and the SVR method using Sentile 1 images to estimate soil moisture.

    Methods

    In the present study, two TOTRAM methods based on pixel distribution in LST- VI space and the SVR method were used to extract soil moisture using the SAR technique and Sentinel 1 data. To implement the TOTRAM method, Landsat 8 images related to 4/29/1398 and 5/30/1398 are downloaded and after extracting NDVI and LST maps, The correlation between the dependent variable of moisture and independent temperature variables and vegetation variables has been investigated using Geographically weighted regression (GWR). To implement the SVR method after acquiring Sentinel 1 images related to 31/05/1398 and 27/04/1398, Soil Moisture Data Product FLDAS and 500 meters product of Modis Satellite (MCD12q1) were called to classify land cover in the Google Earth Engine system, and maps related to soil moisture were extracted. After extracting the moisture maps the distribution of moisture using the local Moran index has been investigated. By defining this index, positive values ​​for this index represent the cluster of distribution.

    Results

    Examination of the soil moisture map obtained by the SVR method showed the concentration of moisture in areas with vegetation and water and the change in moisture status from July to August was visible. The humidity pattern has shown the reflection of the precipitation pattern so that maximum precipitation and humidity were observed in April and in summer both precipitation and humidity components decreased. Examination of the TOTRAM method and application of the GWR method has shown a complete correlation between NDVI LST and moisture. However, the correlation between LST and humidity with B (values) and standard error (SE) of 0.995 and zero corresponding to July and 0.981 and zero corresponding to August showed the highest correlation with vegetation variable with moisture dependence parameter, which this correlation In August, with increasing the coefficient of determination of R2 to 0.997 and a significant decrease of NDVI to the value of 0.415 in July, it has increased much more. Application of Moran local index with values ​​less than 0.05 for p-value and positive values ​​for z and near positive number 1 for Moran index showed the cluster distribution of moisture variable.

    Conclusion

    The results of TOTRAM and SVR methods showed the dependence of soil moisture status on conditions and cluster moisture distribution. According to the correlation coefficients of geographical regression, there is a greater correlation between temperature and humidity variables, especially in August, due to the decrease in vegetation density. The results of the SVR algorithm maps showed that in areas with the presence of vegetation, especially dense vegetation, we see an increase and with increasing temperature, we see a decrease in humidity. Also, the coordination of moisture patterns of the SVR algorithm and precipitation showed a direct relationship between moisture and precipitation. Considering that the SVR method uses parameters such as radar scattering intensity and land cover classification, as well as the use of Sentinel 1 radar images by this algorithm, more accurate results can be expected from this algorithm.

    Keywords: LST, NDVI, support vector regression, TOTRAM}
  • محمد فشائی*، سید حسین ثنائی نژاد، مرجان قوچانیان

    وقوع خشکسالی در کشاورزی صرفا با اندازه گیری تغییرات بارش قابل رصد نیست بلکه متغیرهای دیگری همچون رطوبت خاک نیز در آن نقش دارند. در میان روش های مختلف دورسنجی، طیف الکترومغناطیس مایکروویو محدودیت‏های فیزیکی سایر امواج رادیومتری در اندازه‏گیری رطوبت خاک را ندارد. با این تفاوت که داده‏های مایکروویو رطوبت خاک غالبا دارای ابعاد پیکسل بسیار بزرگ (بیش از 10 کیلومتر) هستند و این موضوع کاربرد آنها در مقیاس‏های کوچک را با مشکل مواجه می‏سازد. در این پژوهش به منظور محاسبه شاخص خشکی کشاورزی در مقیاس مزرعه، ابتدا با استفاده از داده‏های اندازه‏گیری میدانی رطوبت در محدوده دشت نیشابور طی سال‏های 1396 تا 1398، واسنجی داده‏های بازیابی رطوبت خاک سنجنده AMSR2 انجام شد. سپس با کمک تصاویر سنجنده مودیس روابط خطی ریزمقیاس نمایی تصاویر رطوبت خاک استخراج شده و ابعاد تصویر از 25 کیلومتر به 1000 متر کاهش یافت. در گام بعدی از شاخص خشکی کشاورزی SMADI که تلفیقی از خصوصیات پوشش گیاهی، رطوبت خاک و دمای سطح زمین است برای پایش خشکی کشاورزی در مقیاس مزرعه استفاده شد. به منظور ارزیابی نتایج، شاخص‏های آماری ضریب تعیین ()، میانگین قدرمطلق خطا (MAE) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) در سه کاربری اراضی منتخب شامل زراعت دیم (R1)، مرتع متوسط (R2) و مرتع فقیر (R3) بررسی شد. شاخص های MAE و RMSE در بازه 1.6 تا 4 و شاخص  در بازه 0.73 تا 0.84 قرار گرفت. نتایج نشان داد که الگوریتم استفاده شده در ریزمقیاس نمایی و همچنین برآورد شاخص خشکی کشاورزی SMADI به خوبی قادر به بازتاب اندرکنش‏های بین بارش، رطوبت خاک، پوشش گیاهی و تغییرات پروفیل دمایی کانوپی است و این ویژگی کاربرد آن را در تحلیل‏های هواشناسی کشاورزی توجیه و تقویت می‏کند.

    کلید واژگان: دمای سطح زمین, ریزمقیاس نمایی, کمبود آب گیاه, مایکروویو غیرفعال, AMSR2}
    M. Fashaee *, S.H. Sanaei Nejad, M. Quchanian
    Introduction

     Drought analysis in agriculture can not only be achieved by measuring precipitation changes but also by using other parameters such as soil moisture. Due to the fact that soil moisture affects plant growth and yield, it is often considered for monitoring agricultural drought. Remote sensing data are often provided from three sources: microwave, visible and thermal. Most satellite soil moisture-based algorithms rely on passive microwave images, active microwaves, or a combination of data from several different sensors. Among the various remote sensing methods, the microwave electromagnetic spectrum has fewer physical limitations than other spectrum in measuring soil moisture. However, microwave soil moisture data often have very large pixel dimensions (more than 10 km), making it difficult to use them on a small scale.

    Materials and Methods

     In this study, in order to calculate the agricultural drought index at the field-scale, AMSR2 Retrieval data were calibrated first using field moisture measurement data in the Neishabour plain during 2017 to 2019. During the research period, 560 soil samples (20 samples in 28 shifts) were collected and soil moisture was measured in the laboratory of the Department of Water Science and Engineering, Ferdowsi University of Mashhad. LPRM_AMSR2_ SOILM3_001 is one of the third level products of the AMSR2 sensor, which is produced on a daily basis with a spatial resolution of 25 × 25 km2. Land surface parameters including surface temperature, surface soil moisture and plant water availability were obtained by passive microwave data using the Land parameter Retrieval Method (LPRM). Then, by using Modis sensor images (NDVI and LST), linear downscaling equations were extracted. The dimensions of the AMSR2 images were reduced from 25 kilometers to 1000 meters using these equations. In next step, SMADI Agricultural Drought Index, which is a combination of vegetation characteristics, soil moisture and land surface temperature, was used to monitor agricultural drought at the field-scale. Statistical indicators such as coefficient of determination (R^2), mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE) were also used to evaluate the statistical performance.

    Results and Discussion

    By visual analysis of the role of vegetation and land unevenness, it was found that these two factors affect the regression relationships extracted for calibration of remote sensing data. The RMSE and MAE values for the regression equations used in the calibration process were calculated in the range of 1.6 to 4%, which can be considered acceptable in comparison with the mean values of the soil moisture data (15 to 20). The results showed that changes in SMADI index in three land use zones including rainfed cultivation (R1), medium rangeland (R2) and poor rangeland (R3) have experienced a similar trend to precipitation changes, illustrating that precipitation is one of the most effective factors in major changes in SMADI agricultural drought index fluctuations. It was also observed that SMADI index changes with a delay of 1 to 8 days compared to the precipitation changes in all three zones. In all three zones, the SMADI index followed a similar trend to in-situ soil moisture changes. At mot 80% of the changes in SMADI-R1 index can be explained by in-situ SM-R1, and the rest of the changes were related to other environmental factors or measurement error. This decreases to 68% in the R3 zone. It should be noted that soil moisture monitoring can more accurately reflect the impact of environmental factors on the changes in agricultural drought index such as SMADI than other variables; because the rainfall recorded at the meteorological station does not necessarily occur uniformly throughout the study area. On the other hand, any amount of precipitation will not necessarily lead to an effective change in soil moisture storage. This also renders assessment of the performance of agricultural drought indicators difficult.

    Conclusion

     Examination of statistical indices of coefficient of determination (R2), mean absolute error value (MAE) and root mean square error (RMSE) showed that the algorithm used in downscaling as well as estimating SMADI agricultural drought index is well able to reflect the interactions between precipitation, soil moisture, vegetation and changes in canopy temperature profile. This feature justifies and strengthens its application in agrometeorological analysis.

    Keywords: AMSR2, Downscaling, Land surface temperature, Passive Microwav, Water deficit}
  • رضا جعفری*، حکیمه صنعتی

    مناطق جنوبی استان کرمان به طور مکرر دچار طوفان های گردوغبار است. بنابراین، مطالعه حاضر با هدف شناسایی کانون ها از طریق پارامترهای موثر نظیر پوشش گیاهی، دمای سطح زمین، رطوبت سطح زمین، بافت خاک و شیب زمین و همچنین آشکارسازی طوفان برخاسته از کانون های شناسایی شده توسط الگوریتم های مختلف با استفاده از 31 تصویر مودیس در سال 2016 و داده های مدل رقومی ارتفاع شاتل فضایی در این مناطق انجام گرفت. پس از نرمال سازی پارامترها، نقشه کانون ها توسط منطق فازی تولید و با استفاده از ماتریس خطا و نقشه کانون های موجود ارزیابی شد. نتایج نشان داد که کلاس های کم، متوسط و شدید- بسیار شدید به ترتیب 30/5 %، 39/55 % و 29/85 % از کانون های منطقه مطالعاتی را تشکیل داده و با کانون های موجود دارای صحت کلی حدود 70 درصد و با کلاس شدید- بسیار شدید بیش از 87 درصد تطابق دارد. آشکارسازی طوفان های برخاسته از کانون های پهنه بندی شده نیز گواهی بر شرایط بحرانی منطقه مطالعاتی داشت. به علت تکرارپذیری و قابلیت توزیع کمی نقشه کانون ها در مقیاس پیکسل، می توان از آن برای بروز رسانی نقشه های موجود و مدیریت بهینه بحران گردوغبار در منطقه استفاده کرد.

    کلید واژگان: جازموریان, کانون گردوغبار, پوشش گیاهی, رطوبت خاک, دمای سطح زمین}
    R. Jafari*, H. Sanati

    The southern regions of Kerman Province have repeatedly encountered dust storms. Therefore, the objective of this study was to identify dust sources using effective parameters such as vegetation cover, land surface temperature, soil moisture, soil texture, and slope as well as to detect dust storms originating from these regions based on 31 MODIS images in 2016 and SRTM data. After normalizing parameters, the dust source map was prepared by fuzzy logic and assessed with an error matrix and available dust source map. Results showed that 30.5% of the study area was classified as a low source of dust, 39.55% as moderate, and 29.85% as severe-very severe. The overall accuracy of the produced map was about 70% and the producer and user accuracy of the severe-very severe class was more than 87%. The detection of dust storms originated from the identified dust sources also confirmed a crisis situation in the region. Due to the repeatability and continuity of obtained dust source map at pixel scale, it can be used to update available dust source maps and manage dust crisis in the region, properly.

    Keywords: Jazmurian, Dust source, Vegetation, Soil moisture, Land surface temperature}
  • مرتضی کفاش، حسین ثنایی نژاد*

    دمای سطح زمین (LST) پارامتری مهم در سیستم های اقلیمی و آب و هوایی است. یکی از راه‏های منحصر به فرد تخمین این پارامتر مهم اقلیمی، استفاده از فناوری سنجش ‏از ‏دور است. اما محصولات ماهواره ای یا دارای قدرت تفکیک مکانی پایین هستند یا دارای قدرت تفکیک زمانی پایین که پتانسیل کاربرد آنها را در مطالعات مختلف با محدودیت مواجه می سازد. در سال‏ های اخیر، استفاده از تکنیک ‏های ادغام مکانی- زمانی به منظور تولید تصاویر با قدرت تفکیک مکانی و زمانی زیاد همزمان، مورد تحقیق و بررسی گسترده‏ای قرار گرفته‏ اند. در این مطالعه برای تولید تصاویر LST با قدرت تفکیک مکانی سنجنده  TIRS لندست و قدرت تفکیک زمانی سنجنده مودیس، از الگوریتم انعطاف‏پذیر ادغام داده مکانی- زمانی (FSDAF) استفاده شد. اعتبارسنجی کمی و کیفی تصاویر تولید شده توسط مقایسه با LST واقعی لندست انجام شد. نتایج نشان داد الگوریتم FSDAF هم از لحاظ کیفی و هم از لحاظ کمی، از دقت بالایی در برآورد داده‏ های روزانه LST برخوردار است. میزان پارامترهای RMSE و MAE تصاویر مصنوعی نسبت به تصاویر واقعی به ترتیب بین 1/18 تا 1/71 و 88/0 تا 1/29 درجه سانتی‏ گراد بود. میزان همبستگی بالاتر از 0/87 و اریبی بین 0/6- تا 1/45 درجه سانتی‏ گراد نیز موید دقت و صحت بالای الگوریتم در برآورد LST شبه ‏لندست در مقیاس زمانی روزانه است.

    کلید واژگان: دمای سطح زمین, ادغام مکانی- زمانی, لندست, مودیس, سنجش از دور}
    M. Kaffash, H. Sanaei Nejad*

    Land Surface Temperature (LST) is an important parameter in weather and climate systems. Satellite remote sensing is a unique way to estimate this important parameter. However, satellite products have either low spatial resolution or low temporal resolution that limits their potential use in various studies. In recent years, the use of Spatio-temporal fusion techniques to produce high resolution simultaneous spatial and temporal images has been extensively investigated. In this study, a Flexible Spatio-temporal Data Fusion (FSDAF) was used to produce Landsat-like LST images with Landsat spatial resolution and MODIS temporal resolution. The quantitative and qualitative validation of the images was performed by comparing them with the Actual Landsat LST images. The results showed that the FSDAF algorithm has high accuracy in estimating daily LST data both qualitatively and quantitatively. The RMSE and MAE parameters of the images produced compared to the actual Landsat images were 1.18 to 1.71 and 0.88 to 1.29°C, respectively. The correlation coefficient above 0.87 and bias between -0.6 to 1.45°C also confirms the high accuracy of the algorithm in estimating Landsat-like land surface temperature on a daily time scale.

    Keywords: Land Surface Temperature, Spatio-temporal Fusion, Landsat, MODIS, Remote sensing}
  • مرتضی کفاش، سید حسین ثنائی نژاد*

    دستیابی به تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا به صورت هم زمان یکی از چالش های جدی محققان در حوزه سنجش از دور و کاربردهای آن بوده است. در سال های اخیر، محققان تلاش جدی برای حل این مسئله انجام داده اند. استفاده از تکنیک تلفیق مکانی و زمانی تصاویر، ایده ای بوده که در چند سال اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. در این مطالعه با استفاده از الگوریتم تلفیق مکانی-زمانی تصویر (STI-FM) و تصاویر دمای سطح زمین سنجنده مودیس، تولید تصاویر شبه لندست دمای سطح زمین در بازه های کمتر از قدرت تفکیک زمانی لندست (16 روزه) و بر روی منطقه ای از اراضی زمینی مختلف، مورد بررسی قرار گرفت. الگوریتم STI-FM شامل دو گام اصلی می باشد. ابتدا ضرایب رابطه خطی بین دو تصویر دمای سطح زمین مودیس در زمان های 1 و 2 تعیین می شود و در گام دوم این ضرایب به تصویر دمای سطح زمین لندست در زمان 1 اعمال می شود تا تصویر شبه لندست در زمان 2، پیش بینی شود. نتایج نشان داد که رابطه خطی قوی بین دو تصویر مودیس در زمان های 1 و 2 وجود دارد (ضرایب تعیین 85/0 و 95/0). ارزیابی کیفی و کمی تصاویر مصنوعی دمای سطح زمین انجام شد؛ و مشخص شد که توافق بصری بالا و رابطه قوی بین تصاویر دمای سطح زمین واقعی و مصنوعی بر روی پوشش های مختلف زمینی وجود دارد؛ ضرایب R2 و RMSE به ترتیب در محدوده 74/0-94/0 و 44/1-52/2 قرار گرفتند.

    کلید واژگان: تلفیق مکانی-زمانی, مودیس, لندست, دمای سطح زمین, سنجش از دور}
    Morteza Kaffash, Seyed Hossein Sanaei Nejad *

    Achieving satellite images with high simultaneously spatial-temporal resolution has been one of the serious challenges faced by researchers in the field of remote sensing and its applications. In recent years, researchers have made serious efforts to solve the problem. In this study, producing Landsat like land surface temperature images with less than 16 day temporal resolution and over different land covers, using spatio-temporal image fusion algorithm (STI-FM) and MODIS Land surface temperature images, was investigated. The STI-FM technique consist of two main steps. First establishing a linear relationship between two consecutive MODIS LST images acquired at time 1 and time 2; then utilizing the above mentioned relationship as a function of a Landsat-8 LST image acquired at time 1 in order to predict a synthetic Landsat -8 LST image at time 2. The results showed strong linear relationship between the two consecutive MODIS images at times 1 and 2 (R2 in the range 0.85-0.95). The synthetic LST images were evaluated qualitatively and quantitatively and it was found that there is a high visual and strong agreements with the actual Landsat-8 LST images over different land covers. For example R2 and RMSE values were ranged 0.74-0.94 and 1.44-2.52, respectively.

    Keywords: spatio-temporal fusion, MODIS, Landsat, Land surface temperature, remote sensing}
  • ملیحه سادات مدنیان*، علیرضا سفیانیان، سعید سلطانی کوپائی، سعید پورمنافی، مهدی مومنی

    دمای سطح زمین (LST) یکی از مهم ترین منابع اطلاعاتی در مطالعه فرایندهایی نظیر تبخیر و تعرق، توسعه شاخص های متعدد، مدل سازی دمای هوا و نیز تغییر اقلیم محسوب می شود. داده های ماهواره ای امکان اندازه گیری LST را در کل جهان با قدرت تفکیک زمانی و مکانی بالا میسر کرده اند. لندست 8 با برخورداری از دو باند حرارتی امکان محاسبه LST با استفاده از روش پنجره مجزا را فراهم می کند. هدف اصلی این مطالعه، بررسی الگوی دمایی بخش مرکزی استان اصفهان و ارتباط آن با طبقات مختلف پوشش و کاربری اراضی بود که بدین منظور از الگوریتم پنجره مجزا استفاده شد. نتایج نشان داد که بیشترین دمای سطح یعنی 9/50 درجه سانتی گراد به کلاس "سایر اراضی" که عمدتا خاک بایر و فاقد پوشش گیاهی متراکم بوده، اختصاص داشته است. سطوح نفوذناپذیر موجود در منطقه که دربرگیرنده مناطق مسکونی، جاده ها و صنایع است با دمای سطح 45 درجه سانتی گراد جزء نقاط داغ محسوب می شوند. کمترین LST به محیط های آبی و پس از آن به پوشش گیاهی با دمای 3/42 درجه سانتی گراد مربوط بوده است. همبستگی بین LST حاصل از لندست و دمای هوا 63/0 محاسبه شد.

    کلید واژگان: دمای سطح زمین, الگوریتم پنجره مجزا, لندست 8, بخش مرکزی استان اصفهان}
    M. Madanian*, A. R. Soffianian, S. Soltani Koupai, S. Pourmanafi, M. Momeni

    Land surface temperature (LST) is used as one of the key sources to study land surface processes such as evapotranspiration, development of indexes, air temperature modeling and climate change. Remote sensing data offer the possibility of estimating LST all over the world with high temporal and spatial resolution. Landsat-8, which has two thermal infrared channels, provides an opportunity for the retrieval of LST using the split- window method. The main objective of this research was to analyze the LST of land use/land cover types of the central part of Isfahan Province using the split- window algorithm. The obtained results demonstrated that the "other" class which had been mainly covered with bare lands exhibited the highest LST (50.9°C). Impervious surfaces including residential areas, roads and industries had the LST of 45°C. The lowest temperature was observed in the "water" class, which was followed by vegetation. Vegetation recorded a mean LST of 42.3°C. R2 was 0.63 when regression was carried out on LST and air temperature.

    Keywords: Land surface temperature, Split-window algorithm, Landsat-8, Central part of Isfahan Province}
  • مژگان احمدی، عباس کاویانی*، پیمان دانشکار، زهره فرجی

    دمای هوا و سطح زمین از جمله مهم ترین عواملی هستند که در تخمین بسیاری از پارامترهای هیدرولوژیکی در سطح حوزه آبریز مورد استفاده قرار می گیرند. این پارامترها با حضور باندهای حرارتی در سنجنده ها قابل اندازه گیری هستند. در این پژوهش به ارزیابی دمای سطح زمین مدل GLDAS با سنجنده MODIS و همچنین ارزیابی دمای هوای مدل GLDAS و پایگاه NCEP/NCAR با داده های ایستگاهی در استان های البرز، قزوین، زنجان، کردستان و همدان پرداخته شد. در ارزیابی داده های دمای سطح زمین مدل GLDAS با سنجنده MODIS نتایج خوبی حاصل نشد. داده های دمای هوایGLDAS و NCEP-NCAR با داده های ایستگاهی ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که GLDAS و NCEP-NCAR دقت خوبی دارند. به عنوان مثال در مقایسه NCEP-NCAR با میانگین ایستگاه های آق کهریز، سد اکباتان، وسج، ورآینه، خدابنده، سنندج، بیجار و قروه در سال 2008 ضریب تبیین (R2)، ضریب کارایی مدل (EF)، خطای اریب میانگین (MBE)، میانگین مطلق خطا (MAE) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) به ترتیب برابر 994/0، 987/0، 319/0، 987/0 و 173/1 درجه سانتی گراد به دست آمد.

    کلید واژگان: دمای هوا, دمای سطح زمین, GLDAS}
    M. Ahmadi, A. Kaviani*, P. Daneshkar, Z. Faraji

    Air temperature and land surface are among the most important factors used in estimating many hydrological parameters at the catchment area. These parameters are measurable by the presence of thermal bands in sensors. In this study, GLDAS model with MODIS sensor and GLDAS model and NCEP / NCAR temperature estimation with station data in Alborz, Qazvin, Zanjan, Kurdistan and Hamadan provinces were evaluated. The GLDAS model with MODIS sensor did not achieve good results in assessing land surface temperature data. GLDAS and NCEP-NCAR air temperature data were evaluated with station data. The results showed that GLDAS and NCEP-NCAR have a good accuracy. For example, in comparing NCEP-NCAR with the average of Agkhiriz stations, Ekbatan Dam, Washj, Varineh, Khodabandeh, Sanandaj, Bijar and Ghorveh in 2008, the coefficient of explanation (R2), the efficiency coefficient of the model (EF), the mean error error (MBE) Mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE) were 0.984, 0.987, 0.979, 0.979, and 1713.1 degrees Celsius, respectively

    Keywords: Air temperature, Ground surface temperature, GLDAS}
  • یونس خوشخو*، سرور اسمعیلی، مسعود عبداللهی
    هدف از انجام این تحقیق، برآورد توزیع مکانی سه پارامتر دمای هوا شامل دمای کمینه، دمای بیشینه و دمای میانگین در مقیاس های زمانی روزانه و ماهانه در استان کردستان با بکارگیری تصاویر سنجنده MODIS نصب شده بر روی ماهواره های Aqua و Terra است. برای این منظور، 8 ایستگاه سینوپتیک در استان کردستان انتخاب شدند و برای سال های 2013 و 2014 در این 8 ایستگاه، داده های روزانه کمینه، بیشینه و میانگین دمای هوا و همچنین دمای سطح زمین در 4 زمان مختلف شبانه روز با انجام پردازش هایی بر روی تصاویر سنجنده MODIS استخراج شدند. سپس از روش رگرسیون خطی چند متغیره جهت استخراج روابط رگرسیونی بین هر کدام از سه پارامتر دمایی مذکور با دماهای سطح زمین برای کل استان کردستان و جهت سنجش خطا از روش اعتبارسنجی متقابل با بکارگیری سه شاخص میانگین قدر مطلق خطا، میانگین اریبی خطا و ضریب کارایی نش - ساتکلیف استفاده شد. نتایج نشان داد که ارتباطی قوی بین هر سه پارامتر دمایی با دماهای سطح زمین مستخرج از تصاویر ماهواره ای وجود دارد. نتایج حاصل از اعتبارسنجی متقابل نیز حاکی از تطابق مناسب و قابل قبول بین مقادیر اندازه گیری شده سه پارامتر دمایی مذکور با مقادیر برآورد شده توسط روابط رگرسیونی در هر دو مقیاس زمانی روزانه و ماهانه بود به گونه ای که شاخص میانگین قدر مطلق خطا برای سه پارامتر دمای کمینه، دمای بیشینه و دمای میانگین در مقیاس روزانه به ترتیب با 7/2، 1/2 و 6/1 درجه سانتیگراد و در مقیاس ماهانه به ترتیب 9/1، 1/2 و 1/1 درجه سانتیگراد بدست آمد که نشان دهنده آن است که مقادیر این پارامترهای دمایی را در نقاطی از استان کردستان که فاقد ایستگاه هواشناسی هستند می توان با استخراج دماهای سطح زمین از سنجنده MODIS برای این نقاط و بکارگیری این روابط رگرسیونی با دقت مناسب برآورد کرد.
    کلید واژگان: استان کردستان, دمای سطح زمین, دمای هوا, رگرسیون خطی چندمتغیره, MODIS}
    Younes Khoshkhoo *, Sorour Esmaeili, Masoud Abdollahi
    The object of this research is the estimation of spatial distribution of three air temperature parameters at daily and monthly scales including minimum, maximum and mean temperatures at the Kurdistan province using MODIS sensor images setted on Aqua and Terra satellites. For this object, 8 synoptic stations at Kurdistan province were selected and for these 8 stations at 2013 and 2014, daily minimum, maximum and mean air temperature data and also land surface temperature at 4 daily times at these 8 stations for 2013 and 2014 years were extracted by processing on the MODIS sensor images. Afterwards, the multiple linear regression method was used to extract regional regression models for Kurdistan province between these 3 air temperature parameters and land surface temperature and to assesing the errors, cross validation based on the Mean Absolute Error, Mean Bias Error and Nash-Sutcliffe Efficiency coefficient was adopted. The results showed that it is a powerful relation between all of these 3 air temperture and land surface temperatures extracted by sattelite images. The results of cross validation showed an approperiate and reseanable agreement between the measured and estimated values of these 3 parameters at both daily and monthly scales so that the mean absolute error for minimum, maximum and mean temperatures were 2.7, 2.1 and 1.6 °C at daily scale and 1.9, 2. 1 and 1.1 °C at monthly scale, respectively. These results showed that it is possible to estimate these air temperature parameters at the places witout any meteorological stations with an approperiate and acceptable accuracy by extracting land surface temperatures of MODIS sensor for these places and applying the extracted regression models.
    Keywords: air temperature, Kurdistan province, land surface temperature, MODIS, multiple linear regression}
  • سید کریم افشاری پور، سعید حمزه، سامان نادی زاده شورابه
    میزان جریان تابش خالص سطح زمین مستقیما به دمای سطح، کاربری اراضی، خاک و توپوگرافی بستگی دارد. در پژوهش حاضر به منظور برآورد تابش خالص خورشید از تصویر ماهواره ای لندست 8 استفاده شده است. با استفاده از نمونه برداری سیستماتیک به فواصل 500 متر ارزش لایه دمای سطح زمین، NDVI، ارتفاع از سطح دریا، شیب، جهت جغرافیایی و کاربری ارضی در نقاط نمونه برای انجام تحلیل، استخراج شد. برای استخراج دمای سطح از الگوریتم Mono-Window استفاده شده است. نتایج نشان داد که رابطه مستقیمی بین افزایش ارتفاع و NDVI با میزان تابش خالص وجود دارد، که ضرایب همبستگی خطی نیز به ترتیب 68/0 و 19/0 به دست آمد. همچنین رابطه معکوسی با ضریب همبستگی خطی 74/0 بین جریان تابش خالص و دمای سطح زمین وجود دارد. از بررسی میزان جریان تابش خالص در جهت های مختلف جغرافیایی مشخص شد که در محدوده مورد مطالعه جهت شمال غربی با w/m2637 بیش ترین جریان تابش خالص و جهت شرقی با w/m2 7/582 کم ترین میزان جریان تابش خالص را دارد که جریان تابش خالص در این جهت ها با میزان شیب رابطه مستقیمی با ضریب همبستگی 54/0 دارد. به علاوه میزان جریان تابش خالص در سطوح آبی مثل دریاچه و مخزن سد با w/m2817 بیش ترین مقدار جریان تابش خالص و اراضی شور با w/m2509 کم ترین جریان تابش خالص را دارند. بیش ترین و کم ترین میزان جریان تابش خالص به ترتیب در خاک های اینسپتی سل و بدلند وجود دارد.
    کلید واژگان: جریان تابش خالص, کاربری اراضی, دمای سطح زمین, خاک و توپوگرافی, لندست 8}
    Seyed Karim Afshari Poor, Saeid Hamzeh, Saman Nadizadeh Shorabeh
    The amount of earth's surface net radiation directly depend on surface temperature, land use, soil and topography. In the present study, Landsat8 satellite imagery is used to estimate net radiation flux. Then, with using systematic sampling at 500 m intervals, the value of each surface layer for example The LST, NDVI, altitude, slope, aspect, soil type and land use at the sample points for analysis were extracted. Mono-Window algorithm has been used to extract LST. The results showed that there is a direct correlation between the increase in altitude and NDVI with net radiation flux. The linear correlation coefficients were also 0.68 and 0.19 respectively. There is also an inverse relationship with the linear correlation coefficient of 0.74 between net radiation flux and LST. And from survey the rate of net radiation flux in different geographical directions in the case study it was found that in the northwest with 637(w/m2) the highest net radiation flux and eastern orientation with 582.7 (w/m2) had the lowest rate of net radiation flux. The net radiation flux in these directions with the slope rate had a direct correlation with correlation coefficient 0.54. In addition, the rate of net radiation flux at water levels such as lake and reservoir dam with 817 (w/m2) has the highest rate of net radiation flux and saline lands with 509 (w/m2) of minimum net radiation flux. There is the highest and lowest rate of net radiation flux in inceptisols and badland areas, respectively.
    Keywords: net radiation flux, land use, land surface temperature, soil, topographic, landsat8}
  • علی اکبر سبزی پرور *، الهام فخاری زاده شیرازی، سید محمد جعفر ناظم سادات، یوسف رضایی
    سابقه وهدف
    دمای سطح زمین یک متغیر کلیدی در برآورد بیلان انرژی می باشد که در بررسی تغییر اقلیم نقش تعیین کننده ای دارد. به همین دلیل، پایش منطقه ای دمای سطح زمین در دهه های اخیر مورد مطالعه و تحقیق بسیاری از دانشمندان علوم مختلف قرار گرفته است. در گذشته دمای سطح زمین به وسیله ابزار سنجش دما، به شیوه زمینی اندازه گیری می شد که در سطح وسیع مقرون به صرفه نمی باشد. استفاده از تصاویر ماهواره ای برای تخمین دمای سطح، دسترسی به دما در حوزه و منطقه وسیع را آسان تر و کم هزینه تر نموده است. در این تحقیق محصول دمای سنجنده مودیس (MOD11) مورد ارزیابی قرار گرفت. اما از آن جا که به دلیل به کار بردن ضرایب تصحیحی که ممکن است در ایران پاسخگو نباشد، افزون بر تصاویر سنجنده فوق، تخمین دما با استفاده از تصاویر لندست (TM5) که قدرت مکانی آن از تصاویر مودیس بسیار بالاتر است، نیز مورد آزمون و مطالعه قرار گرفت.
    مواد و روش ها
    برای انجام این پژوهش از دو دسته داده های زمینی و ماهواره ای استفاده شد. داده های دما در 261 نقطه زمینی با استفاده از دماسنج مادون قرمز برداشت گردید. اندازه گیری های زمینی در 4 سطح گیاه شامل، تاج پوشش، میانه، 10 سانتی متری از کف و سطح خاک انجام پذیرفت و پس از پردازش های لازم داده های مناسب انتخاب گردید. داده های ماهواره ای، دربرگیرنده 26 تصویر سنجنده مودیس (MOD11 و MOD02) و 2 تصویر Level- 1G لندست-5 است، می باشد. منطقه مورد مطالعه مزارع گندم شهرستان مرودشت واقع در استان فارس می باشد. پس از انجام تصحیحات لازم، دمای سطح با استفاده از باند حرارتی تصویر لندست-5 محاسبه شد. بعد از تخمین دما از تصاویر لندست-5 و سنجنده مودیس، در نقاط برداشت زمینی اقدام به استخراج دما از تصاویر دمای سطح ماهواره لندست-5 و سنجنده مودیس گردید و سپس رابطه بین داده های مشاهده ای و تخمین زده شده دمای سطح از تصاویر لندست-5 و سنجنده مودیس استخراج شد. رابطه داده های تخمینی با داده های برداشت زمینی دما در 4 سطح گیاه مورد آزمون قرار گرفت. همچنین، با استفاده از 3 الگوریتم پنجره مجزا، بکر و لی (1990)، پرایس (1984) و یولیوری (1994) دمای سطح در منطقه مورد مطالعه تخمین زده و ضرایب الگوریتم های پنجره مجزا برای منطقه مورد مطالعه واسنجی گردید. با استفاده از داده های اندازه گیری شده دمای سطح، داده های تخمین زده شده اعتبارسنجی گردید. در این پژوهش برای تعیین معنی داری تفاوت بین جفت داده های مشاهده ای و تخمینی از آزمون فیشر استفاده شده است.
    یافته ها
    نتایج نشان می دهد که دمای سطح تخمین زده شده به وسیله ماهواره بیشترین همبستگی را با دمای تاج پوشش گیاهی دارد. بنابراین کلیه محاسبات آماری بر روی دمای تاج پوشش گیاه انجام پذیرفت. دمای تخمین زده شده به وسیله ماهواره لندست و سنجنده مودیس حاکی از بیش برآورد دما با خطای RMSE به ترتیب 4/4 و1/7 درجه سلسیوس بود. خطای دمای سطح تخمین زده شده با استفاده از الگوریتم های پنجره مجزا بین 5/3 تا9/3 درجه سلسیوس برآورد گردید که بهترین پاسخ را الگوریتم بکر و لی داشت. برای تعیین وجود یا عدم وجود اختلاف معنی دار بین داده های زمینی و داده های تخمین زده شده و به دست آمده از الگوریتم های محاسبه دما، از آزمون فیشراستفاده گردید که اختلاف معنی داری در هیچ یک از جفت داده ها مشاهده نگردید.
    نتیجه گیری
    استفاده از تصاویر ماهواره ای برای مطالعاتی که دما به صورت نسبی در یک منطقه وسیع مقایسه می گردد، بسیار کارآمد و مقرون به صرفه است ولی برای مطالعات دقیق نقطه ای و خرداقلیم در حال حاضر توصیه نمی گردد. انتخاب نوع تصاویر ماهواره (لندست یا مودیس) به دقت مورد نیاز برای برآورد پهنه ای یا نقطه ای دما بستگی دارد.
    کلید واژگان: دمای سطح زمین, ماهواره, پنجره مجزا, فارس, گندم}
    Sabziparvar *, Seyed Mohammad Jafar Nazemosadat
    Background And Objectives
    Land surface temperature (LST) is a key parameter in estimating energy balance that has determinate role in climate change studies. Various scientists have studied monitoring of LST in recent decades. The land surface temperature, which is measured by means of thermometers for certain points, for large scale basin is not cost effective. Using of satellite images for estimating LST make the estimates easier and more economical than ground measurement. In this study, MODIS land surface temperature (LST) was evaluated. In addition, due to use of correction factors which may not always be available for Iran, land surface temperature estimated by Landsat 5 image,which its spatial resolution is much higher than MODIS, was also evaluated.
    Materials And Methods
    For this study, two groups of data were used: satellite data and in-situ data. Ground measurements were collected from 261 points of a wheat farm in Marvdasht plain located in Fars province. Temperature was measured in four height of wheat including: canopy cover, middle, 10 centimeter from floor and soil surface. After statistical tests, acceptable data were selected for the comparison. In this study, twenty eight satellite images were implemented; including 26 MODIS images (MOD02 & MOD11 product) and 2 level-1G Landsat 5 images. Land surface temperature was estimated from thermal band’s of Landsat 5 images by applying the necessary corrections. After providing land surface temperature (LST) maps, land surface temperature was extracted from LST map (Landsat5 & MODIS) based on the measurement points. Afterward, the equation between the observed data and estimated surface temperatures from Landsat 5 (MODIS images) were obtained. Relationship between estimated and in-situ data was analyzed on four different heights of the wheat. Land surface temperatures were also estimated by three different split–window algorithms from Becker and Li (1990), Price (1984) and Ultivertal (1994) and the coefficients were calibrated. Finally, Fisher test was used to determine significant differences between the observed and the estimated data.
    Results
    It was found that the estimated temperature by satellite has the best correlations with the plant canopy temperature. Estimated data were evaluated against the in-situ data. Results showed that Landsat and MODIS images overestimated the LST by RMSE of 4.4 oC and 7.1 oC respectively. Error of Estimating LST with split–window algorithms was within the range of 3.5–3.7 degree centigrade. Among the three studied algorithms, Becker and Li (1990) approach showed the best performance (the least error). The significant differences between in-situ data and the satellite estimates were examined by Fisher Test. No significant differences were observed in any of the pairs of data.
    Conclusion
    For meso-scale and large-scale studies, using satellite images is efficient and economic than the point surface measurements. The choice of satellite images (Landsat or MODIS) is depend on the accuracy which is expected from the study.
    Keywords: Land surface temperature, Satellite, Split–window, Fars, Wheat}
  • سمیرا امینی بازیانی، حمید زارع ابیانه، مهدی اکبری
    تعیین آب مورد نیاز یکی از پارامتر های مهم برای استفاده بهینه از منابع موجود آب در بخش کشاورزی است. برای برآورد دقیق آب لازم در سطح دشت های کشاورزی،‏ به اطلاعاتی درخصوص وضعیت پوشش گیاهی از قبیل میزان پراکنش و دمای سطح پوشش گیاهی نیاز است که اندازه گیری آن با روش های سنتی مشکل و هزینه بر است. در حالیکه تهیه آن ها به کمک سنجش از دور به سادگی انجام می شود. بنابراین در این پژوهش به کمک روش سنجش از دور،‏ دمای سطح زمین در استان همدان تعیین شد. ابتدا با پیش پردازش اطلاعات 12 تصویر ماهواره Landsat 7 ETM+ (1377-1381)،‏ ضریب بازتاب و ضریب تابش پوشش سطح زمین در باندهای مختلف محاسبه و شاخص های گیاهی NDVI تعیین و دمای سطح زمین با استفاده از الگوریتم سبال برآورد و با مقدار اندازه گیری شده در ایستگاه های هواشناسی مقایسه شد. نتایج نشان داد که دمای سطح زمین برآورد شده از اطلاعات سنجش از دور هماهنگی خوبی با آمار ثبت شده در ایستگاه های هواشناسی دارد و بین مقدار دمای پوشش سطح برآورد شده و اندازه گیری شده اختلاف معنی داری وجود ندارد. نتایج کلی نشان داد که الگوریتم سبال با ضریب همبستگی (2R) 75 /0 و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) 4 /5 درجه،‏ دارای دقت خوبی است.
    کلید واژگان: سنجش از دور, دمای سطح زمین, همدان, تراکم پوشش گیاهی}
    Samira Amini Bazyani, Hamid Zare Abyane, Mehdi Akbari
    Surface temperature maps are the most important components of the water requirements in basin scale and also are the most difficult to measure. Conventional methods are very local, ranging from region to field scale. Estimates of the Surface temperature and crop density over the entire area, especially for irrigated areas, are essential. Today, surface temperature can be estimated by using satellites and remote sensing (RS) techniques. In order to obtain the surface temperature, a set of satellite images was used. From a set of 12 Landsat 7 images during the 1998-2002, NDVI and SAVI indicators were established. Based on these indicators the surface temperature was estimated using the SEBAL (surface energy balance algorithm for land) algorithm and compared by measured data that reported by meteorological stations in Hamedan province. Results indicated that, no significant difference between surface temperature using remote sensing data and that reported by meteorological stations. Primary results showed that there was a significant relationship between measured and estimated surface temperature. The results of correlation coefficient were 0.75 and Root Mean Square Error (RMSE) was 5.4 c○, respectively.Surface temperature maps are the most important components of the water requirements in basin scale and also are the most difficult to measure. Conventional methods are very local, ranging from region to field scale. Estimates of the Surface temperature and crop density over the entire area, especially for irrigated areas, are essential. Today, surface temperature can be estimated by using satellites and remote sensing (RS) techniques. In order to obtain the surface temperature, a set of satellite images was used. From a set of 12 Landsat 7 images during the 1998-2002, NDVI and SAVI indicators were established. Based on these indicators the surface temperature was estimated using the SEBAL (surface energy balance algorithm for land) algorithm and compared by measured data that reported by meteorological stations in Hamedan province. Results indicated that, no significant difference between surface temperature using remote sensing data and that reported by meteorological stations. Primary results showed that there was a significant relationship between measured and estimated surface temperature. The results of correlation coefficient were 0.75 and Root Mean Square Error (RMSE) was 5.4 c○, respectively.Surface temperature maps are the most important components of the water requirements in basin scale and also are the most difficult to measure. Conventional methods are very local, ranging from region to field scale. Estimates of the Surface temperature and crop density over the entire area, especially for irrigated areas, are essential. Today, surface temperature can be estimated by using satellites and remote sensing (RS) techniques. In order to obtain the surface temperature, a set of satellite images was used. From a set of 12 Landsat 7 images during the 1998-2002, NDVI and SAVI indicators were established. Based on these indicators the surface temperature was estimated using the SEBAL (surface energy balance algorithm for land) algorithm and compared by measured data that reported by meteorological stations in Hamedan province. Results indicated that, no significant difference between surface temperature using remote sensing data and that reported by meteorological stations. Primary results showed that there was a significant relationship between measured and estimated surface temperature. The results of correlation coefficient were 0.75 and Root Mean Square Error (RMSE) was 5.4 c○, respectively.Surface temperature maps are the most important components of the water requirements in basin scale and also are the most difficult to measure. Conventional methods are very local, ranging from region to field scale. Estimates of the Surface temperature and crop density over the entire area, especially for irrigated areas, are essential. Today, surface temperature can be estimated by using satellites and remote sensing (RS) techniques. In order to obtain the surface temperature, a set of satellite images was used. From a set of 12 Landsat 7 images during the 1998-2002, NDVI and SAVI indicators were established. Based on these indicators the surface temperature was estimated using the SEBAL (surface energy balance algorithm for land) algorithm and compared by measured data that reported by meteorological stations in Hamedan province. Results indicated that, no significant difference between surface temperature using remote sensing data and that reported by meteorological stations. Primary results showed that there was a significant relationship between measured and estimated surface temperature. The results of correlation coefficient were 0.75 and Root Mean Square Error (RMSE) was 5.4 c○, respectively.
    Keywords: Crop density, Hamedan, Remote sensing, Surface temperature}
  • جلال یار احمدی، علی رحیمی خوب *

    تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ET0) یکی از پارامترهای لازم برای تعیین آب مورد نیاز و برنامه ریزی آبیاری گیاهان است. معادلاتی برای تعیین ET0 با استفاده از داده های دمای هوا ارائه شده است. در برخی از مناطق دنیا از جمله ایران، تراکم ایستگاه های هواشناسی برای پهنه بندی این پارامتر کافی نیست. برداشت داده های طیفی از نقاط مختلف زمین از مزیت های تصاویر ماهواره ای است. هدف این پژوهش اصلاح معادله تجربی هارگریوز برای استفاده از داده های دمای سطح زمین بجای دمای هوا برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع است. تعداد 414 تصویر دمای روز و شب سطح زمین سنجنده مودیس برای یک دوره 2 ساله (2006 و 2007) مربوط به شبکه های طرح توسعه نیشکر مورد استفاده قرار گرفت. نتایج با مبنا قرار دادن معادله پنمن مانتیث فائو نشان داد، معادله هارگریوز اصلاح شده با هر دو نوع داده ورودی (دمای سطح زمین و دمای هوا) دقت یکسانی دارد. جذر میانگین مربع خطا و ضریب تعیین بترتیب برابر 5/1 میلیمتر در روز و 79/0 برآورد شدند.

    کلید واژگان: تبخیر و تعرق مرجع, دمای سطح زمین, سنجنده مودیس, معادله هارگریوس}
    Jalal Yarahmadi, Ali Rahimikhoob

    Reference crop evapotranspiration (ET0) data are desirable for assessing crop water requirements and scheduling farm irrigation. A large number of methods have been developed for assessing ET0 from meteorological data. In several places of the world including iran، the existing network of weather stations is insufficient to capture the spatial heterogeneity of this variable. The purpose of this study is to adjust the Hargreaves equation (HG) for using land surface temperature (Ts) data instead of air temperature to estimate ET0 only on the basis of the remote sensing-based surface temperature. For this purpose، a total of 365 images of MODIS Ts product for the years 2006 and 2007، covering irrigated sugarcane farms in Khuzestan were used. The results show that HG equation adjusted by both types of input data (land surface temperature and air temperature) has the same accuracy. RMSE and R2 were estimated 1. 5 mm d-1 and 0. 79، respectively.

    Keywords: Reference crop evapotranspiration, land surface temperature, MODIS sensor, Hargreaves equation}
  • سعید امامی فر، علی رحیمی خوب، علی اکبر نوروزی
    استفاده از داده های تصاویر ماهواره ای روشی موثر برای پهنه بندی دمای هواست. در این تحقیق مدل های شبکه عصبی و مدل درختی M5 برای تبدیل دمای سطح زمین در دو زمان روز و شب محصولات ماهواره ترا سنجنده مودیس برای استان خوزستان مقایسه شد. در کل 365 تصویر از محصولات دمای سطح زمین در سال 2007، که منطقه مورد مطالعه را پوشش می داد، استفاده شد. داده های متوسط دمای هوای روزانه از 29 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک و کلیماتولوژی سال 2007 جمع آوری و به منزله داده های واقعی استفاده شدند. داده های ورودی مدل ها شامل دمای سطح زمین در دو زمان روز و شب و تابش بیرون زمینی بودند. نتایج نشان داد ضریب تعیین هر دو مدل بیش از 96/0 است. با این حال مدل شبکه عصبی با دقت بیشتری دمای هوا را برآورد می کند. جذر مربع میانگین خطا و ضریب تعیین مدل شبکه عصبی به ترتیب برابر 7/1 درجه سانتی گراد و 97/0 برآورد شد.
    کلید واژگان: دمای سطح زمین, دمای هوا, سنجنده مودیس, شبکه عصبی, مدل درختی M5}
    Saeed Emamifar, Ali Rahimikhoob, Ali Akbar Noroozi
    The use of satellite data in an estimation of air temperature (Ta) near the earth’s surface has turned into an effective way for a large area of high spatial and temporal resolution. Throughout the present study، Artificial Neural Network (ANN) as well as M5 model tree were employed to estimate Ta in Khuzestan Province (South West of Iran)، using satellite remotely sensed land surface temperature (Ts) data acquired through the MODIS-Terra sensor. The input variables for the models consisted of the daytime and nighttime MODIS Ts as well as extraterrestrial solar radiation. A total of 365 images of MOD11A1 Ts product for the year 2007، covering the area under study were collected from the Land Processes Distributed Active Archive Center (LP DAAC). The results indicated that coefficient of determination (R2) for both models exceeded 0. 96. However، ANN model estimations of air temperature were more accurate than RMSE with the respective R2 values of 1. 7 and 0. 97 oC.
    Keywords: Air temperature, Artificial neural network, Land surface temperature, MODIS sensor, M5 model tree}
  • سعید امامی فر، امین علیزاده
    برآورد درست مقدار تابش رسیده به سطح زمین (Rs) به عنوان یکی از پارامترهای مهم در مدل های بیلان انرژی، شبیه سازی رشد گیاهان و تبخیر- تعرق اهمیت زیادی دارد. اغلب مدل های پیش بینی تابش رسیده به سطح زمین با استفاده از داده های ماهواره ای، مبتنی بر دمای سطح زمین هستند. در این مطالعه دقت برآورد تابش خورشیدی، با استفاده از چهار مدل مختلف شبکه عصبی (با نام های ANN1، ANN2،ANN3 وANN4)، با ورودی محصولات دمای سطح زمین سنجنده مودیس (مدل های1و2 مبتنی بر محصولاتMOD11A1 و مدل های 3و4 مبتنی بر محصولات MYD11A1) در ترکیب با تابش برون زمینی (Ra) و نسبت ساعت آفتابی (n/N) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر چهار مدل هوشمند شبکه عصبی با همبستگی خوبی (R2>. 85) توانستند مقدار تابش رسیده به سطح زمین را برآورد کنند. لیکن مدل های مبتنی بر محصولات MOD11A1 دارای دقت بالاتری نسبت به مدل های مبتنی بر محصولات MYD11A1 هستند. مدل شبکه عصبیANN1 (مبتنی بر محصولات MOD11A1، نسبت ساعت آفتابی و تابش برون زمینی) با ضریب تعیین (R2) برابر 9332/ و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) برابر 1/4448 مگاژول بر متر مربع در روز در برآورد تابش خورشیدی نسبت به مدل های دیگر دارای دقت بالاتری است. همچنین نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبیANN2 (مبتنی بر جذر تغییرات دمای محصولات MOD11A1 و تابش برون زمینی) در مقایسه با مدل هارگریوز و سامانی که مبتنی بر داده های دمای هوا و تابش برون زمینی است، با دقت بیشتری تابش رسیده به زمین را برآورد می کند.
    کلید واژگان: تابش خورشیدی, سنجنده مودیس, دمای سطح زمین, مدل شبکه عصبی}
    S. Emamifar, A. Alizadeh
    Estimation the amount of radiation reaching the Earth's surface (Rs) is an important factor in the energy balance models simulation of plant growth and evapotranspiration estimation. Most Estimation models to radiation reaching the Earth's surface use satellite data and they are based on land surface temperatures. In this study, the Accuracy of solar radiation estimation is investigated Using four different models of neural networks (with the names of ANN1,ANN2, ANN3, ANN4) with the inputs Including products land surface temperature MODIS sensor (models 1 and 2, and models 3 and 4 are based on MOD11A1 MYD11A1 products, respectively), extraterrestrial radiation (Ra) and relative sunshine (n / N). The results show that four neural network models are able to estimate the amount of radiation reaching the Earth's surface with good correlation (R2>. 85). However, models based on MOD11A1 products have a higher accuracy than models based on MYD11A1 products. Neural network model of ANN1 (based on MOD11A1 products, relative sunshine and extraterrestrial radiation (Ra)) with the coefficient of determination (R2) equal to. 9332 and the root mean square error (RMSE) equal to 1.4448 MJ per square meter per day is more accurate on the estimation of solar radiation than other models. The results also showed that the Neural network model ANN2, comparing with Hargreaves and Samani models based on air temperature and extraterrestrial radiation, is More accurate in estimating of solar radiation.
    Keywords: Solar radiation, MODIS sensors, Land surface temperature, Neural network model}
  • عباس کاویانی*، تیمور سهرابی، پیمان دانش کار آراسته
    دمای سطح زمین از جمله مهم ترین عواملی است که در تخمین بسیاری از پارامترهای هیدرولوژیکی در مقیاس منطقه ای مورد استفاده قرار می گیرد. این پارامتر با حضور باندهای حرارتی در سنجنده ها قابل اندازه گیری است. این تحقیق با استفاده از تصاویر سنجنده های ETM+ و MODIS در اراضی پایین دست شبکه آبیاری دشت قزوین انجام گرفت. در این تحقیق چهار سناریو پیشنهاد گردید و نتایج با استفاده از داده های لایسیمتر حجمی موجود در منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در صورتی که پیکره های آبی از تصاویر ماهواره ای حذف گردند، یک رابطه معکوس بین شاخص گیاهی NDVI و دمای سطح در هر دو سنجنده ETM+ و MODIS مشاهده می شود. با وجودی که رابطه غیرخطی انطباق بهتری را نسبت به رابطه خطی تولید می نماید ولی این اختلاف فاحش نیست. کاربرد روش تجمیع ساده نسبت به روش تجمیع با استفاده از داده های نزدیک ترین همسایه نتایج قابل قبولی را تولید می نماید. از میان سناریوهای پیشنهادی، تفکیک اولیه اراضی و اعمال الگوریتم پیشنهادی در اراضی با کاربری پوشش گیاهی بهترین انطباق را بین داده های دمای سطح زمین و شاخص گیاهی NDVI تولید می نماید.
    کلید واژگان: دمای سطح زمین, شاخص گیاهی NDVI, تجمیع, MODIS, Landsat ETM+}
    A. Kaviani*, T. Sohrabi, P. Daneshkar Araste
    Land surface temperature is one of the main parameters required for hydrological elements estimations in regional scale. This variable can be measured using thermal band of satellite sensors. In this research ETM+ and MODIS imageries of downstream end of Qazvin irrigation network of Qazvin were used. Four different scenarios were proposed and the obtained results were evaluated by volumetric lysimeter measurements. Results indicated that if water bodies are removed from satellite imageries، a reverse relation can be observed between NDVI crop index and land surface temperature in both ETM+ and MODIS imageries. Although، non-linear relation has a good result in compare to linear، no significant differences were observed between them. Using simple aggregation method produced acceptable result in compare to the aggregate nearest neighbour method. Finally، cells with dimensions following f (n)  602، n 1،2،3،4،… n rule after integration، produced the best results. Among recommended scenarios، initial segregation of lands and application of proposed algorithm in lands with vegetation cover produced the best coincidence between land surface temperature data and vegetation index (NDVI).
    Keywords: Land surface temperature, NDVI crop index, Aggregation, MODIS, Landsat ETM+}
  • لاله پرویز، مجید خلقی، خلیل ولیزاده
    تعیین دمای هوا در محاسبات بیلان انرژی، مطالعات هیدرولوژیکی و هواشناسی از اهمیت چشمگیری برخوردار است. در این میان تعداد محدود ایستگاه های هواشناسی جهت تعیین دمای هوا در مقیاس های بزرگ مکانی از جمله مشکلات پیشرو است. استفاده از فناوری سنجش از دور به دلیل دید وسیع و یکپارچه و به روز بودن تصاویر ماهواره ای، گزینه مناسبی در برآورد این پارامتر به نظر می رسد. در این تحقیق از هم بستگی منفی بین داده های دمای سطح زمین و شاخص پوشش گیاهی (NDVI) در قالب روش TVX برای تعیین دمای هوا استفاده شده است که فرضیه روش، تقریب دمای هوا با دمای پوشش گیاهی انبوه و متراکم می باشد. به منظور بررسی عملکرد روش TVX در برآورد دمای هوا از تصاویر ماهواره ای سنجنده MODIS حوضه آبریز سفیدرود در سال های 1381-1382-1384 استفاده شده است. الگوریتم پنجره مجزا توسعه داده شده توسط پرایس در محاسبه دمای سطح زمین به کار گرفته شده است. متوسط اختلاف بین دمای سطح زمین واقعی و حاصل از الگوریتم پرایس در حدود 2/6 درجه سانتی گراد است، بالطبع این میزان خطا می تواند در مقادیر دمای هوا تاثیر داشته باشد. به علت استفاده از شاخص NDVI در روش TVX، روش نسبت به تراکم پوشش گیاهی دارای حساسیت است به طوری که در مناطق با تراکم کم پوشش گیاهی، میزان خطا افزایش پیدا می کند. تغییرات حدود 4 درصد دمای هوا نسبت به افزایش ماکزیمم NDVI به میزان 05/0، مبین عملکرد بالای فیزیک روش TVX در برآورد دمای هوا در مناطق وسیع است.
    کلید واژگان: دمای هوا, دمای سطح زمین, شاخص پوشش گیاهی(NDVI), روش TVX, حوضه آبریز سفیدرود}
    L. Parviz, M. Kholghi, Kh. Valizadeh
    The determination of air temperature is important in the energy balance calculation, hydrology and meteorological studies. In this regard, the limited number of meteorological stations is one of the serious problems for air temperature determination on a large spatial scale. The remote sensing technique by covering large areas and using updated satellite images might be appropriate for estimation of this parameter. In this research, the negative correlation between land surface temperature and vegetation index (NDVI) has been used for air temperature estimation through TVX method in which the inference of air temperature is based on the hypothesis that the temperature of the dense vegetation canopy is close to air temperature. For investigation the performance of TVX method, images of MODIS sensor have been applied for the Sefidrod River basin in the years 1381- 1382-1384. The spilt window technique which was developed by Price has been used for land surface temperature calculation. The mean difference between observed and estimated land surface temperature using Price algorithm was about 6.2Co. This error can affect the air temperature values. Because of using NDVI index in TVX method, this method has the sensitivity to the vegetation density, though in the parts with sparse vegetation, the value of error increases. 4 percent variation of air temperature against the 0.05 increasing of maximum NDVI indicates the high performance of TVX method for air temperature estimation in large areas.
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال