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 « Landsat » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «Landsat» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • مجتبی گلدانی*، شهناز دانش، روزبه شاد
    امروزه میزان آلودگی هوا به سمتی رفته که علاوه بر تهدید سلامت انسان، سلامت گیاهان را نیز به مخاطره انداخته و سالانه خسارات هنگفتی به اقتصاد کشورها وارد کرده است. در این تحقیق، استان خوزستان به عنوان منطقه ای که در سالیان اخیر تحت تاثیر ریزگردها بوده و همچنین دارای پوشش گیاهی غنی و متنوعی است، موردمطالعه انتخاب گردید. با استفاده از داده های کیفیت هوا (10PM) از سازمان محیط زیست و تصاویر NDVI از ماهواره لندست به بررسی تاثیر ریزگرد بر پوشش های گیاهی پرداخته شد. برای این منظور 10PM در بازه فصلی میانگین گیری و NDVI به صورت تفاضلی در طول یک فصل محاسبه گردید. نقشه کاربری های به روز شده خوزستان با استفاده از تصویر پردازش شده ماهواره لندست در کنار نقشه کاربری اراضی استان خوزستان و مدل طبقه بندی نظارت شده تولید و کاربری های پوشش گیاهی (کشاورزی، نیزار، مرتع و جنگل) جدا شدند. سپس، تمامی مجموعه داده ها بر مبنای کاربری های پوشش گیاهی جداسازی شدند و در نهایت ضریب همبستگی پیرسون بین 10PM و NDVI در هر یک از کاربری ها محاسبه شد. نتایج نشان داد که از نظر مکانی به ترتیب کاربری های نیزار و کشاورزی بیشترین مقادیر ضریب همبستگی بین میانگین غلظت فصلی 10PM و تغییرات پوشش گیاهی در یک فصل (dNDVI) را داشتند و از نظر زمانی در فصل تابستان بیشترین مقادیر ضریب همبستگی در طول سال ثبت گردید.
    کلید واژگان: تغییرات پوشش گیاهی, ریزگرد, طبقه بندی نظارت شده, ضریب همبستگی پیرسون, لندست}
    Mojtaba Goldani *, Shahnaz Danesh, Rouzbeh Shad
    The level of air pollution presents a twofold threat to human health and plant life, thereby resulting in economic losses for countries on an annual basis. This investigation specifically focuses on the province of Khuzestan, which has experienced considerable pollution from fine dust in recent years and is noteworthy for its diverse vegetation. By analyzing air quality data acquired from the Environment Agency regarding PM10 and utilizing NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) images captured by the MODIS satellite, this study examines the impact of fine dust on vegetation. Differential calculations were performed on the PM10 data and NDVI values across different seasons in order to achieve this objective. Updated maps of Khuzestan were constructed by merging Landsat imagery with the province's land use map, employing supervised classification model to monitor vegetation production and utilization across diverse categories such as agriculture, reeds, pasture, and forest. Subsequently, the datasets were segregated based on vegetation type, and Pearson's correlation coefficient was computed to evaluate the relationship between PM10 concentration and changes in vegetation (dNDVI) within each category. The results emphasize a spatial correlation between PM10 concentration and changes in vegetation index for reed and agriculture land uses during a single season, with the highest correlation observed during the summer season throughout the year.
    Keywords: Landsat, Particulate Matter, Pearson', S Correlation Coefficient, Supervised Classification, Vegetation Changes}
  • جمیل جلالی، فریدون رادمنش*، عبدعلی ناصری، محمدعلی آخوندعلی، حیدر زارعی

    تبخیر یکی از پارامترهای مهم در مدیریت پیکره های آبی است، با توجه به محدودیت روش های فیزیکی و تجربی برآورد تبخیر، استفاده از فناوری سنجش از دور به دلیل امکان برآورد مکانی اطلاعات و هم چنین حداقل نمودن استفاده از داده های هواشناسی می تواند کاربرد وسیعی در محاسبه تبخیر داشته باشد. در این پژوهش با استفاده از الگوریتم سبال برای محاسبه آلبیدوی سطح، دمای سطحی و شاخص وضعیت پوشش گیاهی از داده های ماهواره ای لندست هشت و سنتینل دو چند طیفی و اطلاعات هواشناسی مانند درجه حرارات، ساعات آفتابی، باد و غیره استفاده شده و در نهایت تبخیرتعرق در کشت و صنعت نیشکر واحد امیرکبیر واقع در جنوب غربی خوزستان، محاسبه شد و نقشه های تبخیرتعرق برای سال های 1396 و 1397 تهیه گردید. هم چنین تبخیرتعرق واقعی با استفاده از روش پریسلی تیلور محاسبه شد و با روش سبال مورد مقایسه قرار گرفت. میانگین تفاضل مطلق بین روش الگوریتم سبال و پریسلی تیلور  برای سال های 1396 و 1397 به ترتیب برابر 175/0 و 171/0 میلی متر بر روز به دست آمد و میانگین تفاضل مطلق بین روش الگوریتم سبال و لایسیمتر برای سال های 1396 و 1397 به ترتیب برابر 185/0 و 236/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که تبخیرتعرق محاسبه شده با این دو روش قابل قبول است و الگوریتم سبال توانایی بالایی در تعیین تبخیرتعرق برخوردار است.

    کلید واژگان: سنجش از دور, آبیاری, لایسیمتر, لندست, سنتینل}
    Jamil Jalali, Freydon Radmanesh *, Abdali Naseri, Mohammad Ali Akhondali, Heydar Zarei

    Agricultural water management studies require accurate information on actual evapotranspiration. This information must have sufficient spatial detail to allow analysis on the farm or basin level (Sanchez et al., 2008). The methods used to estimate evapotranspiration are grouped into two main groups, which include direct methods and indirect or computational methods (Alizade and Kamali, 2007). Basics of the indirect methods are based on the relationship between meteorological parameters, which impedes the use of these data with a lack or impairment. On the other hand, this information is a point specific to meteorological stations, and their regional estimates are another problem of uncertainty of their own. To this end, the use of remote sensing technology can be a suitable approach to address these constraints. Real evapotranspiration can be estimated by satellite imagery that has short and long wavelengths and is estimated using surface energy equations (Chihda et al., 2010). Examples of such algorithms include SEBAL (Bastiaanssen et al., 1998 Bastiaanssen, 2000;), METRIC (Allen et al., 2007), SEBS (Su, 2002). Among the above mentioned algorithms, energy billing algorithms have been used (Bagheriharooni et al., 2013; Teixeira et al., 2009). Among the factors of superiority of the SEBAL algorithm, in comparison with other remote sensing algorithms, is a satellite imagery analysis algorithm based on physical principles and uses satellite simulation and requires minimum meteorological information from ground measurements or air models (Bastiaanssen et al., 2002).

    Keywords: Remote Sensing, Irrigation, Lysimeter, Landsat, Sentinel}
  • 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}
  • زهره فرجی، عباس کاویانی*
    محدودیت های موجود در سنسورهای ماهواره ها باعث عدم امکان دسترسی همزمان به باندهای حرارتی با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا می شود. روش های ریزمقیاس سازی حایز اهمیت هستند زیرا امکان دسترسی هم زمان به داده های حرارتی با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا را فراهم می کنند. پارامتر LST در حوزه کشاورزی از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا یکی از پارامترهای بسیار مهم در تخمین میزان تبخیر و تعرق گیاه است و در رشد و نمو گیاه تاثیر بسزایی دارد. تصاویر LST سنجنده مادیس با قدرت تفکیک مکانی 1000 متر و به صورت روزانه در دسترس می باشد، قدرت تفکیک مکانی کم در این تصاویر محدودیتی است که امکان استفاده از آن برای مدیریت کشاورزی در مزارع را غیر ممکن می کند. تغییرات رطوبتی زیاد در مناطق فاریاب باعث ایجاد خطا در پروسه ریزمقیاس سازی LST می شود. لذا این پژوهش با هدف ریزمقیاس سازی LST سنجنده مادیس از 1000 متر به قدرت تفکیک مکانی سنجنده OLI ماهواره لندست 8 (30 متر) در مناطق فاریاب انجام شده است. در ابتدا مدل DisTRAD برای ریزمقیاس سازی LST سنجنده مادیس در کشت و صنعت های امیرکبیر و میرزاکوچک خان اجرا شد که نتایج نشان دهنده عملکرد ضعیف مدل DisTRAD در ریزمقیاس سازی LST از 1000 متر به 30 متر است. در ادامه به منظور بررسی نتایج حاصل از ریزمقیاس سازی LST سنجنده مادیس توسط مدل های تخمین رطوبت خاک TOTRAM و OPTRAM از آماره RMSE استفاده شد. نتایج حاکی از آن است که مقدار میانگین RMSE در تصاویر ریزمقیاس سازی شده توسط مدل OPTRAM-TOTRAM، در حدود 53/2 درجه سانتی گراد کاهش نسبت به مدل DisTRAD را نشان می دهد. همچنین مقدار میانگین RMSE در 6 ماهه اول سال که آبیاری انجام شده است، نسبت به مدل DisTRAD، کاهش حدود 11/4 درجه سانتی گراد را نشان می دهد. در نتیجه استفاده از مدل OPTRAM-TOTRAM عملکرد بسیار بهتری را نسبت به مدل DisTRAD در ریزمقیاس سازی LST سنجنده مادیس در مناطق فاریاب نشان می دهد.
    کلید واژگان: مدل DisTRAD, ماهواره لندست, NDVI, STR}
    Zohreh Faraji, Abbas Kaviani *
    The limitations of satellite sensors make it impossible to access thermal bands with high spatial and temporal resolution simultaneously. Therefore, downscaling methods are essential because they provide simultaneous access to thermal data with high spatio-temporal resolution. LST parameter is critical in agriculture, it is one of the most important in estimating the amount of evapotranspiration and significantly impacts crop growth. LST images of the MODIS with spatial resolution of 1000 meters are available daily. Still, the low spatial resolution in these images is a limitation that makes it impossible to use for agricultural management. On the other hand, high humidity changes in irrigated regions cause errors in LST downscaling process. this research was carried out with the aim of downscaling the LST of the MODIS sensor from 1000 meters to OLI resolution from Landsat 8 satellite (30 meters) in irrigated regions. In the first stage, the DisTRAD model was implemented for the downscaling of the LST of MODIS in Amirkabir and Mirzakoochak Khan Farms. The results show the poor performance of the DisTRAD model in the downscaling of LST from 1000 meters to 30 meters. Next, to check the results of LST downscaling of the MODIS by TOTRAM and OPTRAM soil moisture estimation models, the root mean square error (RMSE) statistic was used. The results indicate that the average value of RMSE in the downscaled images by the OPTRAM-TOTRAM model shows a decrease of about 2.53°C compared to the DisTRAD model. Also, the average value of RMSE in the first six months of the year when irrigation has been done, compared to the DisTRAD model, shows a decrease of about 4.11 °C. As a result, the use of the OPTRAM-TOTRAM model offers much better performance than the DisTRAD model in downscaling the LST of the MODIS in irrigated regions.
    Keywords: DisTRAD model, Landsat, NDVI, STR}
  • علی مرشدی*، نیازعلی ابراهیمی پاک، بهروز حسینی بروجنی

    به منظور استفاده بهینه از منابع آب، دانستن مقدار آب لازم برای تولید اقتصادی محصول از اهمیت خاصی برخوردار است. تعیین نیاز آبی گیاهان مخصوصا تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه به روش های مستقیم و در اقلیم های متفاوت برای گیاهان زراعی و باغی از راهبردهای اساسی هر منطقه بوده و مبنای برنامه ریزی برای استفاده از منابع آب و آبیاری گیاهان است. تبخیر و تعرق فرآیندی است شامل دو بخش تبخیر (بخارشدن آب از سطح خاک و پوشش گیاهی و آب های سطحی) و تعرق (بخارشدن آب از اندام گیاهان در اثر فعالیت های فیزیولوژی گیاه). هدف از برآورد تبخیر و تعرق، تعیین نیاز آبی گیاه، برنامه ریزی آبیاری و ارزیابی حساسیت عملکرد گیاهان نسبت به کمبود آب در مراحل مختلف رشد گیاه است که یکی از عوامل مهم در چرخه ی هیدرولوژی و از جمله عوامل تعیین کننده معادلات انرژی در سطح زمین و توازن آب می باشد. اغلب روش های زمینی از اندازه گیری نقطه ای برای تخمین تبخیر و تعرق استفاده می کنند. سنجش از دور این قابلیت را دارد تا مقدار تبخیر و تعرق را تخمین زده و توزیع مکانی آن را مورد بررسی قرار دهد. در این پژوهش، از تصاویر ماهواره ی لندست 5  برای برآورد تبخیر و تعرق روزانه گیاه چغندرقند، در شهرکرد، واقع در استان  چهارمحال و بختیاری، با استفاده از مدل سبال، در 25 تاریخ گذر ماهواره لندست 5 استفاده گردید. اعتبارسنجی کارایی مدل سبال با استفاده از تصاویر لندست 5 نسبت به نتایج لایسیمتری انجام شد و نتایج حاکی از آن بود که الگوریتم سبال با ضریب تبیینR2=0.9889  در بازه زمانی روزانه و ضریب تبیین R2=0.9318 در بازه زمانی ماهانه بود و در مجموع همبستگی و تطابق خوب و مناسبی را با نتایج آزمایش لایسیمتری داشته و نتایجی مشابه این روش را تخمین زده است. بطور کلی، نتایج پژوهش نشان داد که الگوریتم توازن انرژی برای سطح یا سبال به عنوان یکی از الگوریتم های پرکاربرد سنجش از دور در برآورد تبخیر و تعرق گیاه، از قابلیت ویژه ای برخوردار است.

    کلید واژگان: تبخیر-تعرق, چغندرقند, سبال, لایسیمتر, لندست}
    Ali Morshedi *, Niaz Ali Ebrahimipak, Behrooz Hoseini Boroujeni
    Introduction

    In recent years, we have witnessed the unsustainable use of water resources, which has led to short-term and long-term water crises. The diversity of water and soil resources, along with climate change, has made the scientific management of agricultural water inevitable. In a such scenario, managing scarce water resources to meet ever-increasing needs is challenging. To make the best use of water resources, it is important to know the amount of water needed for economic production.Determining the water requirement of crops, especially the evapotranspiration potential, indirect ways and in different climates for agricultural and orchard plants is one of the basic strategies of each region. Evapotranspiration (ET) is a process that includes two parts: evaporation (evaporation of water from the surface of soil and vegetation and surface water) and transpiration (evaporation of water from plant organs due to plant physiological activities). The purpose of estimating evapotranspiration is to determine the crop’s water requirement, and irrigation planning, and to evaluate the sensitivity of crops’ performance to water deficiency in different stages of plant growth. Sugar beet is one of agricultural crops that is placed in the cultivation pattern and is cultivated in a wide area of the world due to the need for sugar consumption. Determining the evapotranspiration of this crop and planning its irrigation is of particular importance. Numerous studies showed that the water requirement of sugar beet, based on the variety and climate, differs. Various techniques have been proposed to measure ETc, and each method has advantages and limitations. Some of the widely used methods are lysimetric experiments, eddy covariance, Bowen ratio, energy balance method, and soil water balance method. In recent years, new technologies are also used to estimate evapotranspiration, among them, the Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL) can be mentioned. This research aims to compare ET, water requirement, and water productivity of sugar beet in lysimetric data to SEBAL algorithm using Landsat 5 satellite images, from 1996 to 1998.

    Materials and Methods

    This experiment was carried out at the Chahar-Takhteh research station (Shahrekord, Iran) at latitude 50 ̊56ʹ and longitude 31̊ 11ʹ, 2066 m above sea level.In the spring of 1996, 1997, and 1998, before planting the crop, the soil inside the lysimeter was irrigated to reach the saturation level. Two days after irrigation and at field capacity, monogram seeds of sugar beet, at the rate of 120,000 crops per hectare, were cropped. The row spacing in the field around the lysimeter was similar. Irrigation was based on the discharge of about 35 to 45 % of the moisture content at field capacity. The required amount of water was calculated by the neutron probe and added to the lysimeter. simultaneously, the surrounding area was also irrigated.Remote sensing data included Landsat 5 satellite images for the years of experiment, path 164, and row 38. The temporal resolution of the satellite was 16 days. Spatial resolution for visible, near, and mid-infrared bands was 30 and 120 m for thermal infrared. The 25 cloud-free images were downloaded (6, 9, and 10 images) for research years. These images were retrieved from the website (https://earthexplorer.usgs.gov) as geometrically and radiometrically corrected and processed in ERDAS Imagine 2022 software. To estimate actual evapotranspiration, the energy balance equation is used, λET=Rn-G0-H. In this equation, Rn is the net incoming radiation flux, H is the sensible heat flux, G0 is the soil heat flux, and λET is the latent heat flux of evaporation (W/m2 ). The statistical indicators include mean absolute error (MAE) which is unsigned, mean bias error (MBE), root mean square error (RMSE), normalized root mean square error (NRMSE), and Coefficient of Determination (R2 ).

    Results and Discussion

    Evapotranspiration of sugar beet in lysimeter and in SEBAL on the days of satellite passage in 1996 to 1998 (25 overpasses without clouds) showed that the difference of evapotranspiration in the two methods was -1.20 % and -0.13 mm d -1 which showed high accuracy. The negative sign means that the SEBAL estimates were lower than the corresponding values in the lysimeter. The statistical indices values of RMSE, NRMSE, MAE, and MBE for 25 pairs of evapotranspiration values were 0.7031 mm d -1 , 0.1102, 0.5552, and -0.1312, respectively. The RMSE, NRMSE, MAE and MBE statistical indices for 18 pairs of monthly evapotranspiration were 54.1155 mm month-1 , 0.3225, 40.9462, and - 28.7955, respectively. The total values of evapotranspiration in lysimeter were equal to 1096.6, 1022.6, and 906.3 mm during the growth period (total mean equal to 1040.6 mm) from 1996 to 1998, respectively. The total values of evapotranspiration in the SEBAL were equal to 1004.6, 831.6, and 666.4 mm during the growth period, total mean of 834.2 mm. The mean difference was around 19.8%. The results of mean water productivity were 5.02 kg m-3 in lysimeter and 6.26 kg m-3 in SEBAL. Because of lower evapotranspiration values in SEBAL compared to the lysimeter, the water productivity values were higher.

    Conclusion

    Determining the water requirement of crops is the basis of planning for the sustainable use of water resources and irrigation of crops. The sugar beet has a great amount of evapotranspiration due to its large green cover. Accurate quantification of crop evapotranspiration (ETc) at local and regional scales can help water policy and decision-making in water resources and their management. The results indicated that the SEBAL algorithm using Landsat 5 satellite images with a coefficient of determination (R2=0.9889) in the daily time period and a coefficient of determination (R2=0.9318) in the monthly time period had a good correlation with lysimetric data. In general, results showed that SEBAL has a special capability as one of the widely used remote sensing algorithms to estimate crop evapotranspiration.

    Keywords: Evapotranspiration, lysimeter, Landsat, SEBAL, sugar beet}
  • سهیلا محتشمی، زهرا آقاشریعتمداری*

    مدیریت موثر و کارآمد منابع آب در مناطق کم برخوردار آبی، نیازمند شناخت دقیق جریان های هیدرولوژیکی است. آگاهی از میزان دقیق کل باران به عنوان یکی از اجزای جریان های هیدرولوژیکی و هم چنین میزان قابل استفاده یا موثر آن به منظور برنامه ریزی های دقیق تر در بخش کشاورزی ضروری است. در راستای این دیدگاه، در این پژوهش، باران موثر در اراضی تحت کشت گندم دیم شهرستان خمین با بکارگیری سنجش از دور و اجرای الگوریتم سبال برآورد شده است.داده های هواشناسی مورد نیاز از سه ایستگاه از نزدیک ترین ایستگاه های سینوپتیک به منطقه مورد مطالعه شامل ایستگاه های سینوپتیک خمین، محلات و گلپایگان دریافت شده و به روش IDW برای منطقه مورد نظر درونیابی شدند. به منظور برآورد بارش موثر، تبخیر تعرق محصول گندم دیم با اجرای الگوریتم سبال بر روی 28 تصویر موجود از لندست 8 در طول دوره رشد گندم دیم برای سال های زراعی 1394-1393 تا 1401-1400 در منطقه مطالعاتی مورد نظر محاسبه می شود. دقت سبال با روش های پنمن مانتیث و تشت تبخیر ارزیابی شده و سپس نتایج به دست آمده با روش های تجربی برآورد باران موثر (USDA، FAO، درصدی و تجربی) مقایسه و خطای نسبی آن ها برآورد شده است.نتایج مقایسات نشان داد که روش USDA با میانگین خطای نسبی 2/12% کمترین خطا و روش FAO با میانگین خطای نسبی 60 %  بیشترین خطا را نسبت به روش سبال داشتند. یافته های پژوهش نشان داد که روش های تجربی برآورد بارش موثر جهان شمول نمی باشند. بنابراین، بایستی این روش ها با در نظر گرفتن عواملی محیطی تاثیرگذار بر مقدار بارش موثر و نوع محصولات کالیبره شوند.

    کلید واژگان: الگوریتم بیلان انرژی, بارش موثر, تبخیر تعرق, لندست}
    Soheila Mohtashami, Zahra Aghashariatmadari *

    Considering the importance of water in the agricultural sector, it is necessary to know the usable or effective amount. Therefore, in this research, using remote sensing and implementing the Surface Energy Balance Algorithm (SEBAL) on 28 images from Landsat 8 for the crop years 2014 to 2022 in During the growth period of dry wheat in fields of Khomein city, the rate of evapotranspiration and effective rainfall were estimated. The accuracy of SEBAL has been evaluated with Penman-Monteith and pan evaporation methods, and then the results obtained with experimental methods of effective rainfall estimation have been compared and their relative error (RE) has been estimated. The results showed that the USDA method with a RE of 12.2% had the lowest error and the FAO with a RE of 60% had the highest error compared to the SEBAL.

    Keywords: Effective Rainfall, Evapotranspiration, Landsat, SEBAL}
  • شهره دیداری*، ساره عاجی، فروغ گلکار
    افت سطح ایستابی و پیامدهای آن در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل بهره برداری بی رویه از منابع آب زیرزمینی یکی از چالش های پیش رو در سال های آینده خواهد بود. ازاین رو در این پژوهش به بررسی  روند سطح آب زیرزمینی و شوری آن در حوضه شهر شیراز در طی دوره آماری 27 ساله (1372- 1399)  پرداخته شد. بررسی سری زمانی تراز سطح ایستابی حاصل از چاه های پیزومتری با استفاده از آزمون من کندال نشان دهنده روند معنی دار کاهشی است؛ به طوری که روند منفی تغییرات سطح ایستابی بعد از نقطه تغییر در خردادماه 1381 به 8/2 برابر دوره قبل از خود افزایش یافته است. همچنین امکان کاربرد داده های حاصل از ماهواره GRACE به منظور پایش سطح آب زیرزمینی موردبررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از دقت بسیار خوب (NRMSE<10%) سری های مختلف داده GRACE در تخمین تغییرات سطح آب زیرزمینی است. بررسی شوری آب زیرزمینی با استفاده از داده های هدایت الکتریکی (EC) نشان دهنده روند افزایشی شوری  در سطح حوضه بود. عوامل موثر بر روند کاهشی کمیت و کیفیت آب زیرزمینی عواملی چون مقدار بارندگی، جمعیت و پوشش گیاهی حاصل از ماهواره Landsat موردبررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج حاصل شده مشاهده شد که داده های بارندگی در حوضه دارای روند معنی دار نیست. از طرفی روند افزایشی جمعیت و پوشش گیاهی در حوضه و نبود منابع آب سطحی منجر به افزایش چشمگیر برداشت از منابع آب زیرزمینی گردیده است که در برنامه ریزی ها، پایداری سرزمین بایستی موردتوجه جدی مدیران قرار گیرد.
    کلید واژگان: سطح آب زیرزمینی, هدایت الکتریکی, Grace, روند من کندال, Landsat}
    Shohreh Didari *, Sareh Aji, Foroogh Golkar
    Declining water table and its consequences due to overexploitation of groundwater resources will be one of the challenges in the coming years in arid and semi-arid areas. Therefore, in this study, the groundwater level and its salinity in Shiraz basin for 27 years (1993-2020) was investigated. The trend of the water table time series was analyzed using Mann-Kendall test. Result shows a significantly decreasing trend; So that the negative trend of water table after the change point in June 2002 has increased to 2.8 times of the previous period. The possibility of using Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) satellite data to monitor the groundwater level was also investigated. The results show very good accuracy (NRMSE <10%) of different versions of data. Examination of groundwater salinity using electrical conductivity (EC) data showed an increasing salinity trend in the basin. Factors affecting decreasing trend of quantity and quality in the basin were also analyzed. Results showed no significant trend in rainfall time-series. However, the increasing trend of the population and vegetation in the basin and the lack of surface water resources have led to a significant increase in groundwater abstraction. Thus, when planning, the land sustainability should be seriously considered by managers.
    Keywords: Groundwater level, Electrical conductivity, Grace, Man-Kendall test, Landsat}
  • کیوان بوالحسنی، حیدر زارعی*، ایوب تقی زاده

    استفاده از منابع آبی نیاز به تعیین اجزای چرخه هیدرولوژیکی دارد. به طوری که درک سیستم های طبیعی و قوانین فیزیکی که هر جزء چرخه هیدرولوژیکی را مدیریت می کنند، به منظور مدیریت منابع آب بسیار مهم و ضروری است. یکی از اجزای مهم چرخه هیدرولوژیکی، تبخیرو تعرق می باشد. اغلب روش هایی که تاکنون ارایه شده است از اندازه گیری های نقطه ای برای تخمین تبخیر و تعرق استفاده می کنند، لذا فقط مناسب مناطق در مقیاس های بسیار کوچک بوده و به خاطر شرایط متغیر آب و هوایی، طبیعت پویا انتقال آب-گرما و تغییرات مکانی تبخیر و تعرق قابل تعمیم به حوضه های آبریز بزرگ نمی باشند. فناوری سنجش ازدور ماهواره ای و استفاده از روش های مبتنی بر سنجش ازدور از جمله روش های برآورد زمانی و مکانی تبخیر و تعرق واقعی در سطح حوضه های کوچک و وسیع می باشد. در این تحقیق مقدار تبخیروتعرق واقعی با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8 سنجنده OLI/TIRS و مدل توازن انرژی سطح (SEBS) در حوضه آبریز بختگان - مهارلو در استان فارس مورد برآورد و ارزیابی قرار گرفته و با روش تجربی فایو پنمن مانتیث درسطح حوضه مورد مقایسه قرارگرفت. نتایج نشان داد که مقادیر تبخیر وتعرق به دست آمده از روش توازن انرژی در مقایسه با روش فایو پنمن مانتیث دارای مقدار میانگین تفاضل مطلق (MAD) برابر با 49/0و مقدار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) برابر با 62/0 میلی متر در روز بوده و حاکی از عملکرد قابل قبول و منطقی مدل در برآورد تبخیرو تعرق دارد.

    کلید واژگان: تبخیر و تعرق واقعی, سنجش از دور, مدل توازن انرژی, لندست, بختگان-مهارلو}
    Keyvan Bolhasani, Heydar Zarei *, Ayoub Taghizadeh

    Using water resources require the determination of components of the hydrological cycle. Understanding of natural systems and physical laws that manage each component of the hydrological cycle is important for the water resources management. One of the crucial components of the hydrological cycle is evapotranspiration. Most methods that have been presented in this study use point measurements to estimate evapotranspiration. Due to dynamic and changing nature of regional evapotranspiration is not generalizable to the basin, the applied methods are only suitable for the local areas. Technology of satellite remote sensing and remote sensing-based methods can be used for the temporal and spatial estimation of actual evapotranspiration in the small and large basins. Remote sensing data derived from satellite imagery calculates the amount of actual evapotranspiration using surface energy balances model. In this study, actual evapotranspiration at the Bakhtegan-Maharloo basin were estimated and evaluated using Landsat 8 satellite images sensor OLI/TIRS and SEBS energy balance models. The values of evapotranspiration derived from energy balance model and FAO-Penman-Monteith method were compared.The results showed that the evapotranspiration values obtained from the energy balance model has a root mean square error (RMSE) and mean absolute difference (MAD) equal to 0.62 and 0.49 mm/d, respectively, indicating its acceptable performance to estimate the evapotranspiration

    Keywords: Actual Evapotranspiration, Remote Sensing, Energy balance model, Landsat, Bakhtegan-Maharloo Basin}
  • علی مرشدی*، بهروز حسینی بروجنی

    حوضه آبریز کارون شمالی، یکی از مناطق برف گیر کشور بوده و نزولات برفی آن، نقش بسیار زیادی در وضعیت تامین منابع آبی مناطق مرکزی و جنوبی کشور دارد. در این پژوهش سعی شده است تا تغییرات سطح پوشیده از برف در حوضه مورد تحقیق بررسی شد. دستیابی به این اطلاعات در مناطق مرتفع و صعب العبور، تنها به کمک تکنیک سنجش از دور امکان پذیر است. سنجنده MODIS دارای باندهای طیفی متعدد، ولی سنجنده +ETM دارای قدرت تفکیک مکانی بهتری است. هدف از این تحقیق، پایش، مقایسه و پهنه بندی برف از داده های سنجنده های MODIS و +ETM در محدوده بخش شمالی حوضه آبریز کارون به عنوان یکی از نواحی برف گیر ایران است. نتایج برآورد سطوح پوشیده از برف از سال 2000 تا 2015 نشان داد که سنجنده MODIS بیش برآوردی معادل 95/26 درصد نسبت به سنجنده +ETM داشت. رابطه یک به یک بین تغییرات پوشش برف از دو سنجنده نسبت به یکدیگر پس از نمونه برداری مجدد نشان داد که با افزایش سطح پوشیده از برف، انحراف از خط برازش، افزایش، اما شیب خط به میزان اندکی کاهش یافته است (3159/1 در مقابل 3014/1). به طور کلی، نتایج نشان داد که سنجنده های MODIS و +ETM کارآیی خوبی در پایش های زمانی، مکانی و پهنه بندی سطوح پوشیده از برف دارند، اگرچه تفکیک مکانی مناسب سنجنده +ETM می تواند میدان های کوچک پوشیده از برف را بهتر از سنجنده MODIS تخمین زده و پهنه بندی نماید.

    کلید واژگان: برف, حوضه آبریز کارون شمالی, لندست, مودیس}
    Ali Morshedi *, Behrooz Hoseini Boroujeni
    Introduction 

    North Karun Basin is one of the snow-covered regions of Iran and its snowfall has a great role in the water supply situation in the central and southern regions of the country. In this research, an attempt has been made to investigate the changes in the snow-covered surface in the study basin. Access to this information in high and impassable areas is possible only with the help of remote sensing techniques. The MODIS sensor has multiple spectral bands, but the ETM+ sensor has a better spatial resolution. The purpose of this study is to monitor, compare and map snow-covered areas by MODIS and ETM+ data in the northern part of the Karun Basin.

    Materials and Methods

    The research has been conducted in the northern part of Karun Basin, as one of the snowy areas in Iran. This area is geographically between 31° 19' 9'' to 31° 39' 17'' northern latitude and 49° 33' 56'' to 51° 54' 23'' eastern longitude. The study basin is over 14802 square kilometers, about 90% of Chaharmahal and Bakhtiari Province and 23% of Karun Basin. The height of the study area is changing between 800 m at Karun No. 4 dam to 4440 m at the Peak of Zard Kooh Mountain. The satellite data included MODIS and ETM+ sensors over a period of 15 years (2000 to 2015) used to calculate NDSI. The satellite pass-times were at Julian day number 360, 333, 365, 355, 360, 363, 331, 350, 336, 355, 342, 345, 363, 334 and 1.

    Results and Discussion 

    The minimum and maximum snow-covered areas produced by MODIS in 2010 and 2013 were 107,295 and 1,364,118 ha, respectively, and for ETM+ sensor, were 128,758 and 1,090,580 ha, in 2010 and 2006, respectively. The snow-covered areas estimated by MODIS in 14 dates were more than the corresponding values for ETM+. The exception was 2011 when the snow-covered area in the ETM+ was greater than MODIS (3067 ha or 1.36%). Based on the results in 15 years, the MODIS sensor overestimated the snow-covered area equivalent to 26.95% compared to ETM+. In a small snow-covered area, deviation from the 1:1 line was small but, by increasing snow-covered area, deviation increased. The overall difference in snow pixels in the 15 years between the two sensors was 26.95%. As MODIS pixels are 500 by 500 m, and ETM+ pixels are 30 by 30 m, the size of the pixels in ETM+ resized to 500 m by resampling method in which to use same pixel size for another comparison. After resampling, the slope of the regression line slightly dropped. However, there are no-significant differences. Using data from MODIS and ETM+ sensors had a good performance to monitor spatio-temporal and map snow-covered surfaces in North Karun Basin.

    Conclusion

    Due to spatio-temporal frequency in obtaining MODIS imageries via internet freely in temporal resolution of eight-days and one-day, and also at very wide area coverage, short-time monitoring is possible for hydrological studies, forecasting and flood warning. On the other hand, the ability and better spatial resolution of ETM+, small snowy fields could be estimated and mapped better than MODIS. Although it may be need to mosaic several ETM+ imageries to cover wide areas. However, paying attention to geographical characteristics and time of the study area, end user decides to choose one or both sensor data.

    Keywords: Landsat, North Karun Basin, MODIS, Snow}
  • 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}
  • بهاره زندی، کمال نبی اللهی*، سید طاهر حسینی، محمدعلی محمودی

    سابقه و هدف :

    استفاده بی رویه از منابع اراضی به دلیل افزایش نیاز به غذا توسط انسان منجر به تخریب و کاهش سطح اراضی قابل کشت شده است. یکی از راه های افزایش تولید در واحد سطح، ارزیابی تناسب اراضی می باشد. ارزیابی تناسب اراضی عبارتست از تطابق یک تیپ از اراضی برای استفاده تعریف شده. بررسی تغییرات مکانی کلاس های تناسب اراضی، جهت افزایش تولید و جلوگیری از تخریب اراضی ضروری می باشد. تعیین کلاس تناسب اراضی مستلزم اندازه گیری ویژگی های خاک، توپوگرافی، رطوبتی و اقلیم می-باشد که اندازه گیری این ویژگی ها پرهزینه و زمان بر می باشد. یکی از راه های حل این مشکل، استفاده از ماشین های یادگیری و داده های کمکی می باشد. ماشین های یادگیری برای قراری ارتباط ویژگی های مختلف با متغیرهای کمکی جهت بررسی تغییرات مکانی و زمانی آنها به کاربرده می شوند. ماشین یادگیری جنگل تصادفی یکی از معمول ترین و پرکاربردترین ماشین های یادگیری است. هدف از این پژوهش ارزیابی تناسب اراضی بر اساس چهارچوب تناسب اراضی فایو و روش پارامتریک برای سه محصول مهم آبی منطقه شامل یونجه، سیب زمینی و گندم آبی و پیش بینی کلاس های تناسب آنها با استفاده از ماشین یادگیری جنگل تصادفی و داده های کمکی می-باشد.

    مواد و روش ها

    122 پروفیل خاک در منطقه قروه استان کردستان (با وسعت 6500 هکتار) حفر، تشریح و نمونه برداری برداشت شد. در کلیه نمونه های خاک خصوصیات بافت، اسیدیته، کربن آلی، آهک، گچ، ESP، هدایت الکتریکی و سنگریزه اندازه گیری شد. علاوه-بر این داده های اقلیم و توپوگرافی هم ثبت شد. با استفاده از خصوصیات اقلیم، خاک و توپوگرافی و بر اساس چهارچوب تناسب اراضی فایو و روش پارامتریک کلاس های تناسب اراضی تعیین گردید. متغیرهای محیطی استفاده شده در این پژوهش پارامترهای سرزمین، نقشه اجزاء واحد اراضی و داده های تصویر +ETM بودند. جهت ارتباط بین کلاس تناسب اراضی و متغیرهای کمکی از ماشین یادگیری جنگل تصادفی استفاده شد و با استفاده از روش اعتبارسنجی تقاطعی و شاخصه های آماری صحت کلی و شاخص کاپا مورد ارزیابی قرار گرفت.

    یافته ها

    ن: نتایج نشان داد که که کلاس تناسب منطقه مورد مطالعه برای گندم آبی، یونجه و سیب زمینی به ترتیب دارای 31، 47 و 57 درصد کلاس N2، 21، 34 و 27 درصد کلاس N1 و 48، 19 و 16 درصد کلاس S3 می باشد. محدودیت های اصلی منطقه برای کشت این محصولات شامل شیب زیاد، خاک کم عمق، سنگریزه و اسیدیته می باشدبرای پیش بینی کلاس تناسب اراضی یونجه، سیب زمینی و گندم آبی متغیرهای کمکی شامل شاخص بالای پشته با درجه تفکیک بالا، شاخص همواری دره با درجه تفکیک بالا، فاکتورLS، ارتفاع، شاخص خیسی و نقشه اجزاء واحد اراضی مهم ترین بودند. نتایج این پژوهش نشان داد که ماشین یادگیری جنگل تصادفی جهت پیش بینی کلاس تناسب اراضی گندم آبی با 78/0 و 71/0، یونجه با 75/0 و 70/0 و سیب زمینی با 79/0 و 72/0 به ترتیب برای صحت کلی و شاخص کاپا دارای دقت مناسب برای پیش بینی کلاس تناسب اراضی می باشد.

    نتیجه گیری

    پستی و بلندی مهمترین فاکتورهای خاک سازی بوده و در توزیع مکانی کلاس تناسب اراضی موثر می باشد. منطقه مورد مطالعه به علت محدودیت های خاک و توپوگرافی دارای تناسب کم تا نامناسب برای کشت این محصولات می باشد و عملیات اصلاح اراضی مناسب جهت افزایش تولید و مدیریت پایدار اراضی توصیه می شود. ماشین یادگیری جنگل تصادفی دقت مناسیب جهت برآورد کلاس تناسب اراضی داشت. لذا پیشنهاد می گردد جهت نقشه برداری کلاس تناسب اراضی تکنیک های ماشین یادگیری (همچون جنگل تصادفی) و داده های کمکی از قبیل پارامترهای سرزمین، تصاویر ماهواره ای و نقشه اجزاء اراضی استفاده شود.

    کلید واژگان: نقشه اجزاء اراضی, لندست, خصوصیات سرزمین, کردستان}
    Bahare Zandi, Kamal Nabiollahi *, Sayed Taher Hossaini, MohamadAli Mahmoodi
    Background and objectives

    Improper use of land resources due to increased human food needs has led to the destruction and reduction of arable land. One way to increase production per unit area is to land suitability assessment. Land suitability assessment is the fitness of a type of land for defined use. Assessing spatial variability of land suitability class is necessary to increase production and prevent land degradation. Determining the land suitability class requires measuring soil, topography, moisture and climate properties, which are costly and time consuming. One solution to this problem is to use learning machines and auxiliary data. Learning machines are used to relate various properties with auxiliary variables to assess their spatial and temporal variability. Random forest learning machine is one of the most common and widely used learning machines. The aim of this study is to assess land suitability based on FAO land suitability framework and parametric method for three important irrigated crops of the region, including alfalfa, potato and irrigated wheat, and to predict their land suitability classes using random forest learning machine and auxiliary data.

    Materials and Methods

    122 soil profiles were dug, described and sampled in the Ghorveh area of Kurdistan Province (covers 6500 ha). Soil texture, acidity, organic carbon, CaCO3, gypsum, ESP, electrical conductivity and gravel were measured in all soil samples. Moreover, topography and climate data were also recorded. Environmental variables in this research were terrain attributes, land unit components map, and data of ETM+ image. To make a relationship between land suitability class and auxiliary data, random forest (RF) learning machine were applied and using cross validation method and statistic indices including overall accuracy and kappa index was validated.

    Results and Discussion

    The results showed that suitability class of the study area has 37, 41 and 57% N2 class, 21, 34 and 27% N1 class and 48, 19 and 16% S3 class for irrigated wheat, alfalfa and potato, respectively. The major limitations of the study area to plant the crops are included high slope, shallow soil depth, high pH and gravel.To predict land suitability class of alfalfa, potato and irrigated wheat, auxiliary variables including MRRTF index, MRVBF index, wetness index, LS factor, elevation and land unit components map were the most important. The results of this study showed that the random forest learning machine for prediction of land suitability class of irrigated wheat with 0.78, and 0.71, alfalfa with 0.75 and 0.70 and potato with 0.79 and 0.72 for overall accuracy and kappa index, respectively, had a suitable accuracy.

    Conclusion

    Topography is the most important soil forming factor and is effective in distribution of land suitability class. The study area, because of limitation of soil and topography has low to non-suitable suitability to plant these crops and it is suggested proper land improvement operations to increase production and land sustainability management. Random forest learning machine had suitable accuracy for predicting land suitability class. Therefore, it is suggested to map land suitability class learning machine techniques (such as randomized forest) and auxiliary data such as terrain attributes, land unit components map and satellite images were applied.

    Keywords: Land unit components map, Landsat, terrain attributes, Kurdistan}
  • مهدی محمودی، مهدی هنرمند*، فرزین ناصری، صدیقه محمدی

    تغییر کاربری اراضی و به طور کلی پوشش اراضی تاثیر مستقیمی بر تغییر رژیم هیدرولوژیکی دارد و ویژگی های سیل در هر منطقه می تواند تابع کاربری اراضی آن حوضه باشد. این تحقیق با هدف تعیین میزان تغییر کاربری اراضی طی 28 سال (1366 تا 1394) و تاثیر آن بر هیدروگراف سیل رودخانه کشف رود انجام شد. برای این منظور، نقشه کاربری اراضی با استفاده از نرم افزار Erdas Imaging 2014 از تصاویر لندست TM سال 1366 و OLI سال 1394 با دقت 3/87 و در 10 کلاس کاربری استخراج شد. سپس با تلفیق نقشه های کاربری اراضی و گروه های هیدرولوژیک خاک در محیط GIS نقشه شماره منحنی رواناب، حاصل شد. در مرحله بعد وقایع بارش-رواناب در مدل HEC-HMS با استفاده از روش SCS-CN شبیه سازی شد و پارامترهای هیدرولوژیکی مربوط به سال 1366 و 1394 واسنجی و اعتبارسنجی شد. نتایج نشان داد به علت تغییرات کاربری اراضی که در جهت کاهش مساحت مراتع متوسط و افزایش مساحت مراتع فقیر اتفاق افتاده است، متوسط شماره منحنی حوضه در این مدت از 5/77 به 4/78 افزایش یافته است. نتایج شبیه سازی نشان داد که میزان دبی اوج و حجم سیلاب حوضه کشف رود طی دوره مورد مطالعه به طور متوسط به ترتیب 2/15 و 7/13 درصد افزایش یافته ولی زمان رسیدن به دبی اوج هیدروگراف سیل تغییری نداشته است.

    کلید واژگان: لندست, سیل, شماره منحنی, HEC-HMS}
    m. Mahmoodi, m. Honarmand*, f. Naseri, s. Mohammadi
    Introduction

    Runoff estimation is one of the main concerns of hydrologists and plays a key role in various engineering calculations and designs. Many factors such as climate, topography, soil properties, land cover, etc, are involved in producing surface runoff. Land use and land cover changes have a direct impact on the hydrological cycle in the ecosystem. The most common model of surface runoff estimation is the curve number model developed by the US Soil Conservation Service (SCS-CN). Accurate estimation of its important parameters increases its precision and performance. Land use is one of the most important parameters of this model.Remote sensing (RS) and geographic information system (GIS) technologies are used in order to increase its speed and accuracy of estimation. One of the problems that have occurred in the Kashaf-Rood Basin is the extensive land use changes that may cause changes in peak discharge and surface runoff volume. In this study, due to the great importance and impact of land cover change on increasing flood risk, the effects of land use change over 28 years (from 1987 to 2015) on flood hydrograph characteristics were investigated.

    Materials and Methods

    The Kashaf-Rood basin is a part of the Ghara-Ghum basin. The total area of the basin is 16779 square kilometers with the highest and lowest elevation of 3235 and 378 meters above sea level, respectively . The length of the Kashaf-Rood River from the highest point to the outlet of the basin is about 374 km and its average and gross river slope are 0.0028 and 0.0043 m/m, respectively. The digital elevation model was used to calculate the topographical properties, hydrological properties and geometrical corrections required on satellite images. In this research, the data of the Global Digital Elevation Model (ASTER) with a spatial accuracy of 30 m was used. Also, the soil hydrologic group map prepared in Ghara-Ghum water resources balance studies was used. Since no land use change occurs in the short term and can be detected at long intervals, a 28-year interval was chosen for satellite imagery. In general, five images of Landsat satellite are needed for full coverage of the Kashaf-Rood Basin. For the oldest data, Landsat 5 images and for the latest data, Landsat 8 images were used. ERDAS IMAGINE 2014 software was used to digitally process satellite images. The images were classified in three

    methods

    The Minimum distance, Mahalanobis distance and the Maximum Likelihood. In order to select the appropriate method, after applying different classification algorithms for the image of 2015, the accuracy of their classification was evaluated and, the image of 1987 was also classified based on the selected method. By combining soil hydrological group and land use map derived from Landsat satellite imagery using ArcGIS 10.3 software, the curve number maps for 1987 and 2015 were prepared. In the present study, the US soil conservation service standard curve number method (SCS-CN) was used to calculate the amount of rainfall and losses in the HEC-HMS model. For the calibration of the HEC-HMS model, four flood events at the bridge of Khatun Kashaf-Rood hydrometric station with relatively concomitant precipitation were selected. Three flood events were used for calibration and one flood event for validation.

    Results and Discussion

    The images were classified into three methods: The Minimum distance, Mahalanobis distance, and the Maximum Likelihood. Comparing the results of these three methods showed that their overall accuracy in evaluating and identifying land use was 78.5, 83.7 and 87.3, respectively. Thus, the maximum likelihood algorithm was used to classify the images and the image of the year 1987 was classified with this method. Ten land use classes were identified in the study area. The results showed that during the 28 years of study, the area of rocky lands and rangelands did not change. The highest percentage of change was due to water zones, poor rangelands and residential lands, which increased by 189, 143 and 50 percent, respectively. The highest amount of increase in the area occurred in the poor rangelands, which 1514 km2, and the highest decrease occurring in moderate rangelands which is 1278 km2. By combining soil hydrological group maps and land use maps in ArcGIS software and using standard tables, the curve number maps for 1987 and 2015 were prepared. The weighted average of the curve number in the mean moisture conditions for 1987 and 2015 was 77.5 and 78.4 units, respectively. After performing the calibration and validation steps, the HEC-HMS hydrological model was used to investigate the impact of land-use change on the flood hydrograph of the Kashaf-Rood River between 1987 and 2015. According to the results, in all four events which were studied, land-use changes have increased the peak of discharge and the flood volume over the 28 years of study. On average, the peak flood discharge in 2015 was 15.2% higher than the peak flood discharge in 1987, and similarly, the flood volume increased by 13.7% during the study period.

    Conclusion

    In conclusion, it can be derived that in recent decades, land-use changes which were caused by human interference, affected the flood characteristics and increased the risk of flooding in the Kashaf-Rood river. Therefore, land use must be managed and prevented further destruction of natural resources to prevent flooding in the area.

    Keywords: Landsat, Flood, Curve Number, HEC-HMS}
  • 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}
  • لیلا رسولی، کمال نبی اللهی*، روح الله تقی زاده
    سابقه و هدف

    کیفیت خاک یکی از خصوصیات بسیار مهم خاک بوده که بررسی تغییرات مکانی آن، جهت مدیریت و تخریب خاک مهم می باشد. رویکرد کمی کردن کیفیت خاک با استفاده از شاخص های کیفیت، جهت فهم بهتر اکوسیستم های خاک به طور گسترده ای به کار برده شده است. شاخص کیفیت خاک از طریق اندازه گیری یکسری خصوصیات خاک محاسبه می شود که اندازه گیری این خصوصیات گران و زمان بر می باشد که یکی از راه ها جهت این کاهش هزینه و زمان، استفاده از تکنیک نقشه برداری رقومی خاک است که می تواند خصوصیات خاک را با استفاده از داده های کمکی و مدل های داده کاوی به صورت رقومی پیش بینی کند. هدف از این تحقیق استفاده از مدل جنگل تصادفی و داده های کمکی برای نقشه برداری شاخص کیفیت خاک می باشد.

    مواد و روش ها

    بر اساس نقشه ژیومورفولوژی، 17 پروفیل خاک و 105 نمونه اوگر از عمق 20-0 سانتی متری در منطقه قروه استان کردستان (با وسعت 6500 هکتار) برداشت شد و بافت خاک، کربن آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی، هدایت الکتریکی، اسیدیته، کربنات کلسیم معادل، ازت کل، فسفر در دسترس، شدت تنفس میکروبی، نسبت جذب سطحی سدیم (SAR)، جرم مخصوص ظاهری و درصد سنگریزه اندازه گیری و محاسبه شدند و سپس شاخص کیفیت وزنی تجمعی خاک محاسبه شد. متغیرهای محیطی در این پژوهش نقشه ژیومورفولوژی، پارامترهای سرزمین و داده های تصویر +ETM بودند. نقشه ژیومورفولوژی بر اساس روش زینک تهیه شد. پارامترهای سرزمین (شامل 10 پارامتر)، شاخص تعدیل شده خاک (SAVI)، شاخص روشنایی (BI) و شاخص گیاهی نرمال شده (NDVI) به ترتیب با استفاده از نرم افزار SAGA و ArcGIS10.3 محاسبه و استخراج گردید. جهت ارتباط بین شاخص کیفیت خاک و متغیرهای کمکی از مدل جنگل تصادفی استفاده شد و با استفاده از روش اعتبارسنجی دوجانبه و پارامترهای آماری شامل ضریب تبیین، میانگین خطا و میانگین ریشه مربعات خطا مورد ارزیابی قرار گرفت.

    یافته ها

    بر اساس آنالیز واریانس مشترک (سهم هر ویژگی) جرم مخصوص ظاهری خاک، شن، ظرفیت تبادل کاتیونی و رس دارای بیشترین وزن (1/0 ≥) و سنگریزه و SAR دارای کمترین وزن (05/0 ≤) در میان ویژگی های کیفیت خاک بودند. برای پیش بینی شاخص کیفیت خاک، متغیرهای کمکی شامل شیب، شاخص SAVI، شاخص خیسی، شاخص MrVBF، فاکتور LS، ارتفاع، شاخص NDVI و نقشه ژیومورفولوژی مهم ترین بودند. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل جنگل تصادفی با 65/0، 042/0 و 062/ به ترتیب0برای ضریب تبیین، میانگین خطا و میانگین ریشه مربعات خطا دارای دقت نسبتا مناسب برای پیش بینی شاخص کیفیت خاک بودند. شاخص کیفیت خاک در محدوه بین 65/0 -3/0 قرار داشت و میانگین مقادیر آن در واحدهای ژیومورفولوژی (مناطق مرتفع شمال، شمال غربی و شمال شرقی) با شیب زیاد و عمق کم خاک (Mo131، Mo141 و Hi231) کمترین و در واحدهای با شیب کم و عمق زیاد خاک (Pi111،Pi311، Pi322،Pi211 و Pi312) بیشترین بود که از لحاظ آماری هم این اختلافات معنی داری می باشند.

    نتیجه گیری

    در پژوهش حاضر از مدل جنگل تصادفی جهت بررسی تغییرات مکانی شاخص کیفیت خاک در منطقه قروه استان کردستان استفاده شد. شرایط ژیومورفولوژیک منطقه مطالعاتی بسیاری از خصوصیات خاک و متعاقبا شاخص کیفیت خاک را در منطقه تاثیر قرار داده است. مدل جنگل تصادفی برآورد نسبتا دقیقی از شاخص کیفیت خاک داشت. لذا پیشنهاد می گردد جهت نقشه برداری خصوصیات خاک از تکنیک های پدومتری (همچون جنگل تصادفی) و داده های کمکی از قبیل نقشه ژیومورفولوژی، اجزاء سرزمین و تصاویر ماهواره ای استفاده شود.

    کلید واژگان: کیفیت خاک, نقشه ژئومورفولوژی, لندست, خصوصیات سرزمین, جنگل تصادفی}
    Leila Rasouly, Kamal Nabiollahi *, Ruhollah Taghizadeh
    Background and objectives

    Soil quality is one of the most important soil properties which investigation of it's changes is essential to soil management and degradation. Quantifying soil quality using soil quality index to improve understanding of soil ecosystems is have been wieldy used. The soil quality index is calculated by measuring some soil characteristics which measuring these properties is expensive and time consuming. Therefore, one of the solutions is the use of digital soil mapping technique that can digitally predict soil properties using auxiliary data and data mining models. The purpose of this research is using a random forest model and auxiliary data for mapping the soil quality index.

    Materials and Methods

    Based on the geomorphology map, 17 soil profiles and 105 auger samples were taken from a depth of 0-20 cm in the Ghorveh area of Kurdistan Province ( covers 6500 ha) and soil texture, organic carbon, cation exchange capacity, electrical conductivity, pH, carbonate calcium equivalent, total nitrogen, available phosphorus, microbial respiration rate, sodium adsorption ratio (SAR), bulk density, and gravel percentage were measured and calculated then the soil additive weighted index was calculated. Environmental variables in this research were map geomorphology, terrain attributes and data of ETM+ image. Geomorphology map was prepared based on zinc method. Terrain attributes (including 10 parameters), soil adjust vegetative index index (SAVI), and normalized difference vegetative index (NDVI), and brightness index (BI) were computed and extracted using SAGA and Arc GIS software, respectively. To make a relationship between soil quality index and auxiliary data, random forest (RF) model were applied and using cross validation method and statistic criteria including coefficient of determination (R2), mean error (ME) and root mean square error (RMSE) was validated.

    Results and Discussion

    According to the communality (share of each soil indicator), bulk density, sand, cation exchange capacity and clay had the highest weight (≥ 0.1) and gravel and SAR had the lowest weight (≤0.05) among the soil quality properties. To predict soil quality index, auxiliary variables including slope, SAVI index, wetness index, MrVBF index, LS factor, elevation, NDVI index and geomorphology map were the most important. The results of this study showed that the random forest model with 0.65, 0.042 and 0.062 for determination of coefficient (R2), mean error (ME), and root mean square root (RMSE) had a fairly suitable accuracy for prediction of soil quality index. The soil quality index was ranged between 0.3-0.65 and its mean values in geomorphologic units with low gradient and low soil depth (Mo131, Mo141 and Hi231) were the lowest and in geomorphologic units with low slope and high soil depth (Pi111, Pi311, Pi322, Pi211 and Pi312) were the highest which these differences were statistically significant.

    Conclusion

    In this research, a randomized forest model was used to study the spatial variation of soil quality index in Ghorveh area of Kurdistan province. The geomorphologic conditions of the study area have affected many soil characteristics and subsequently the soil quality index in the region. The soil quality index content was the lowest in highlands of north, northwest and northeast with high slope and low soil depth. The slope was the most important auxiliary variables to predict soil quality index in the region. Based on the results of statistical indices, random forest model also had relatively accurate estimation of the soil quality index. Therefore, it is suggested to map soil properties podometric techniques (such as randomized forest) and auxiliary data such as geomorphologic map, terrain attributes, and satellite images were applied.

    Keywords: Soil quality, geomorphology map, Landsat, terrain attributes, Random Forest}
  • مصطفی خسروی راد، محمود امید*، فریدون سرمدیان، سلیمان حسین پور

    هدف از این تحقیق تعیین الگوی رشد و بررسی قدرت شاخص های سبزینگی برای مدل سازی عملکرد نیشکر در سطح مزارع کشت و صنعت امام خمینی (ره) در استان خوزستان است. برای این منظور شاخص های سبزینگی مستخرج از تصاویر ماهواره ای لندست7 به کمک سری زمانی بررسی و مورد تحلیل قرار گرفت. در مجموع، تعداد 306 تصویر مربوط به اسفند سال 1383 لغایت بهمن سال 1396 استفاده شد کلیه تصاویر با الگوریتم فلش (FLAASH) به انعکاس سطحی تبدیل شدند. میانگین مقادیر 13 شاخص سبزینگی استخراج و با درون یابی به صورت سری زمانی هفت روزه تنظیم شد. به منظور حذف اعوجاج، سری ها با استفاده از الگوریتم ساویتزکی گلای (Savitzky-Golay) بازسازی شدند. بدین ترتیب 13 سری زمانی متفاوت از شاخص های سبزینگی برای 523 مزرعه نیشکر تشکیل گردید. سپس با میانگین گیری از سری زمانی شاخص سبزینگی NDVI، الگوی رشد نیشکر مشخص و به سه دوره رشد تقسیم شد. سپس مقادیر تجمعی شاخص های سبزینگی در دوره های رشد اول و دوم الگوی رشد برای سال های 1383 تا 1396 استخراج شد. بنابراین در مجموع 3286 نمونه بدست آمد که 2628 نمونه برای مدل سازی و 658 نمونه برای ارزیابی مدل ها استفاده شد. برای مدل سازی عملکرد، مقادیر تجمعی شاخص های سبزینگی در مقابل میانگین عملکرد مشاهده شده با روش رگرسیونی خطی ساده مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد برای دوره رشد اول شاخص سبزینگی تجمعی GNDVI با ضریب تبیین 47/0 و ضریب RMSE برابر 70/11 تن در هکتار و برای دوره رشد دوم شاخص سبزینگی تجمعی NDI با ضریب تبیین 56/0 و RMSE برابر 62/10 تن در هکتار نمایش دهنده بهتری برای عملکرد نیشکر نسبت به شاخص های دیگر می باشند. همچنین برای مجموع دوره رشد اول و دوم، مجموع شاخص های سبزینگی GNDVI و NDI با ضریب تبیین 65/0 و RMSE برابر 47/9 تن در هکتار نتیجه بهتری نسبت به حالتی که فقط از یک شاخص سبزینگی و یک دوره رشد استفاده شد، داشت. در انتها برای 658 نمونه، عملکرد نیشکر برای ارزیابی مدل ها تخمین زده شد و ضریب تبیین و RMSE بهترین مدل برابر 58/0 و 99/10 تن در هکتار بدست آمد. نتایج این تحقیق مناسب بودن شاخص GNDVI و NDI را برای پایش رشد نیشکر در دوره رشد اول و دوم تائید می کند.

    کلید واژگان: سری زمانی, پردازش تصویر, شاخص های سبزینگی, بایومس, لندست}
    Mostafa Khosravirad, Mahmoud Omid *, Fereydoun Sarmadian, Soleiman Hosseinpour

    The aim of this study is to determine the growth pattern and to investigate the vegetation indices power for sugarcane yield modelling at field scale in Imam Khomeini Agro-industry. For this purpose, the vegetation indices extracted from Landsat7 satellite images were investigated using time series analysis. Overall, 306 Landsat7 satellite images from March 2004 to February 2017 were used. All of the images were converted to surface reflectance via FLAASH algorithm. The average values of 13 vegetation indices related to the study region extracted from satellite images and converted to seven days' time-series via interpolation. In order to eliminate the noise, all series were reconstructed using the Savitzky-Golay algorithm. Thus, 13 different time series of vegetation indices were made for 523 sugarcane fields. Then the growth pattern was drawn via averaging NDVI time series and it was divided into three growth periods. Then the accumulative values of vegetation indices related to the first and second periods of growth stage were extracted since 2004 to 2017. Therefore, 3286 samples were prepared overall, of which 2628 samples were used for modelling and 658 samples for evaluation. The samples extracted from time series were evaluated by simple linear regression model against the average observed yields. The result showed that the accumulative vegetation index of GNDVI for the first growth period with R2=0.47, RMSE=11.70 ton/ha and the accumulative vegetation index of NDI for the second growth period with R2=0.56, RMSE=10.62 ton/ha are a better indeces for sugarcane yield estimation as compared to the other vegetation indices. Also, the sum of GNDVI and NDI indeces for summation of first and second growth periods had a better result (R2=0.65, RMSE=9.47 ton/ha) than that's where one index at one period was used. Finally, the sugarcane yield of 658 samples was estimated for evaluation and the R2 and RMSE of the best model was obtained to be 0.58 and 10.99 ton/ha, respectively. The results of this study confirm the suitability of the GNDVI and NDI indeces for monitoring sugarcane growth during the first and second growth stages.

    Keywords: Timeseries, Image pricessing, Vegetation indices, Biomass, Landsat}
  • رضا قضاوی، آرش فاضلی
    سابقه و هدف
    یکی از موضوعات مهم در مدل سازی هیدرولوژیکی، ارزیابی اثرات تغییر کاربری اراضی در منابع آب است . کاربری اراضی یک خصوصیت مهم در فرایند تولید رواناب است که بر روی نفوذ آب، فرسایش خاک، تبخیر و تعرق اثر می گذارد. امروزه برای تهیه نقشه های کاربری اراضی، استفاده از داده های ماهواره ای و روش های کمی در علم سنجش از دور بسیار معمول است و محققان و دانشمندان این علم در دو دهه ی گذشته به صورت گسترده آن را به کار برده اند. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر تغییرات کاربری اراضی بر روی پتانسیل تولید روانابهای سطحی با استفاده از مدل SWAT است.
    مواد و روش ها
    منطقه مورد مطالعه زیر حوزه بهشت آباد واقع در شمال و شمال شرقی حوضه آبخیز کارون شمالی استان چهارمحال بختیاری شهرستان اردل میباشد. در این پژوهش ابتدا با استفاده از داده های سنجنده ETM ماهواره لندست 7 و داده های سنجنده OLI ماهواره لندست 8 نقشه کاربری اراضی سال های 1987 و 2013 تهیه شد و سپس بر اساس این نقشه ها و با استفاده از مدل SWAT برای دوره آماری 1989-1984بر اساس کاربری اراضی سال 1987 رواناب سطحی شبیه سازی شد. سپس واسنجی و اعتبارسنجی مدل با استفاده از الگوریتم SUFI-2 موجود در نرم افزار SWAT-CUP انجام گرفت.
    یافته ها
    نتایج آماری حاصل از واسنجی و اعتبارسنجی مدل در دوره 1989-1984 نشان از دقت قابل قبولی در شبیه سازی رواناب دارد. برای استخراج نقشه کاربری اراضی سال 1987 و 2013 از روش نظارت شده و برنامه طبقه بندی کننده بیشترین شباهت با دقت کلی 80٪ و85٪ استفاده شد. سپس جهت بررسی تاثیر تغییر کاربری اراضی بر پتانسیل تولید رواناب، یک بار از نقشه کاربری اراضی سال 1987 و بار دیگر از نقشه کاربری اراضی سال 2013 برای دوره 2011-1999 استفاده گردید. نتایج نشان داد که به دلیل اینکه رواناب مشاهداتی خارج از محدوده باند عدم قطغیت قرار گرفته است و نقشه سال 1987 نسبت به نقشه 2013 دارای دقت مکانی و هندسی کمتری می باشد استفاده از نقشه کاربری اراضی سال 1987 برای دوره جدید از دقت قابل قبولی برخوردار نمی باشد و رواناب مشاهداتی خارج از محدوده باند عدم قطعیت با سطح اطمینان PPU% 95 قرار گرفته است. ولی شبیه سازی رواناب با استفاده از نقشه کاربری اراضی سال 2013 برای دوره آماری 2011-1999 افزایش دقت واسنجی و اعتبار سنجی را به دنبال داشته است. همچنین رواناب مشاهداتی نیز در محدوده باند عدم قطعیت PPU%95 مدل SWAT قرار گرفته است و میزان رواناب سطحی نیز در دوره آماری جدید نسبت به قدیم روند افزایشی داشته است.
    نتیجه گیری
    مطالعه همه عوامل تاثیر گذار بر میزان رواناب، کاری مشکل و بسیار پیچیده است و نیاز است که بتوان با استفاده از تکنیک های جدید و مدل ها تاثیر عوامل مختلف مورد بررسی قرار گیرد. نتایج این مطالعه نشان داد که چنانچه دادهای ورودی مدل SWAT بطور صحیح تهیه شود، این مدل دارای کارایی قابل قبولی در برآورد دبی رواناب است. در این بین، تهیه نقشه کاربری اراضی مطابق با شرایط واقعی منطقه بیشترین تاثیر را می تواند داشته باشد.

    کلید واژگان: سنجش از دور, تغییر کاربری اراضی, رواناب سطحی, ماهواره لندست 8, مدل SWAT}
    Reza Ghazavi
    Land-use and land-cover change, especially when caused by human activities, is one of the most important components of global environmental change. Land use is one of the most important issues in hydrological modeling to assess the effects of land use changes on water resources. Study all factors that souled affect the runoff can be difficult and is very complex and requires the use of new techniques and models to examine the effect of different factors. Land use change is an important characteristic that should influence erosion, evaporation, transpiration and runoff. Nowadays, preparing land use maps via satellite data and quantitative methods are very common in remote sensing science researchers. These techniques were widely used by scientists in the past two decades. The main aim of this study was to investigate the potential effects of land use change on surface runoff production using SWAT model.
    Material and Methods
    The study area named BeheshtAbad, located in the North and North East of Karoon watershed. For this study, 8 land use maps were created for the period of 1987-2013 using Landsat satellite image. In this study, runoff was simulated for 1984-1989 based on 1987 land use by SWAT model. For calibration and validation of the model, SUFI-2 algorithm was used in SWAT-CUP software.
    Results
    Statistical results of the model calibration and validation showed an acceptable accuracy in runoff simulating. In order to evaluate the effect of land use change on runoff potential, two type of land use were applied. Runoff for 1999 to 2011 period was simulated based on 1987 and 2013 land use maps. For 1999 to2011 period, no acceptable accuracy for estimated runoff was obtained when land use maps of 1987 was applied, whereas accuracy of the calibration and validation was increase when 2013 land use was applied. When 2013 land use was applied, the observation runoff was in the range of the uncertainty band PPU95 % of SWAT model. According to results, the amount of surface runoff has been increased in the recent years.
    Conclusion
    It is difficult to study all factors that should affect the runoff. Using new techniques and models was required to examine the effect of different factors on runoff amount. The results of this study indicated that if the input data is properly prepared for SWAT model, this model should have a good performance to estimate of runoff. Land use mapping in accordance with the actual conditions of the region can have the greatest impact in the accuracy of the model.

    Keywords: Remote sensing, Land use change, Surface runoff, Landsat, SWAT model}
  • فرخ اسدزاده *، کمال خسروی اقدم، لاله پرویز، حسن رمضان پور، نفیسه یغماییان مهابادی
    بررسی و پایش کاربری اراضی از پیش نیاز های اساسی در مطالعات حوضه آبخیز به شمار می آید چرا که برنامه ریزی مدیریتی منطقه ای وابسته به آگاهی در مورد نوع استفاده اراضی و تغییرات آینده است. در نتیجه مدل سازی و پیش بینی کاربری اراضی برای برنامه ریزی و مدیریت پایدار اراضی در آینده کشوری مانند ایران که بهره برداری از اراضی به سرعت در حال تغییر است، امری ضروری می باشد. در این راستا پژوهش حاضر، جهت آشکار سازی تغییرات کاربری اراضی در دوره زمانی 15 سال و مدل سازی تغییرات برای بیست سال آینده، با استفاده از تخمینگر انتقال مارکوف با اطلاعات تصاویر ماهواره لندست 7 و 8 برای حوضه آبخیز روضه چای ارومیه انجام شد. براساس الگوریتم طبقه بندی نظارت شده با روش بیش ترین احتمال، کاربری اراضی به صورت هفت کلاس باغ، اراضی آبی، اراضی دیم، مراتع، مناطق مسکونی، دریاچه و اراضی شور با متوسط ضریب کاپا 88/0 و دقت کلی 9/0 برای سال های 2000 و 2015 استخراج شدند. بررسی تغییرات 15 ساله نشان داد که تغییرات کاربری های وابسته به آب در منطقه طی بازه زمانی یاد شده، کاهش داشته است. مدل سازی تغییرات کاربری اراضی منطقه با استفاده از تخمینگر انتقال مارکوف حاکی از آن است که کاربری های باغ، اراضی آبی و دیم، روستانشینی و منابع آب کاهش و کاربری های مراتع و اراضی شور در منطقه افزایش خواهند یافت (از سال 2020 تا 2035 درصد افزایش مساحت مراتع 11/13، درصد کاهش مساحت های زراعت آبی و باغات 51/32 و اراضی دیم 56/17). نتایج بیانگر استفاده نادرست از منابع آب، خاک و کاهش حاصلخیزی خاک منطقه مورد مطالعه می باشد که نیاز به برنامه ریزی دقیق جهت تمرکز فعالیت های جامع مدیریتی را آشکار می سازد.
    کلید واژگان: بیش ترین احتمال, تخمینگر انتقال مارکوف, لندست, مدل سازی کاربری اراضی}
    Farrokh Asadzadeh *, Kamal Khosravi Aqdam, Laleh Parviz, Hassan Ramazanpour, Nafiseh Yaghmaeian Mahabadi
    Land use surveys and investigations are a prerequisite for the study of watersheds, because regional planning is dependent on the awareness about land use type and future changes. As a result, modeling and predicting of land use is essential for land planning and management in the future of a country such as Iran, where land use is changing rapidly In this regard, in order to reveal the land use changes in the 15 years and modeling the changes for the next 20 years, the markovin transmission estimator was used with Landsat 7 and 8 Landsat satellite imagery data from the Roze Chay basin of urmia. Based on the controlled classification algorithm with the maximum probability of land use as seven classes of land uses in this watershed were seven garden, irrigated farming, dry farming, grass land, residential area, water and salt marsh with a mean Kappa coefficient of 0.88 and overall accuracy of 0.9 for 2000 and 2015 were extracted. The changes of 15 years showed that the variation of water dependent uses in the region decreased during the mentioned time period (percentage reduction in the area of ​​agricultural crops and gardens, 32.51). The modeling of land use changes in the region with the markovin transmission estimator suggests that the use of gardens, arable and dry lands, villages and water resources will decrease, and the use of grass land and salt marsh will increase in the region (from 2020 to 2035 percent increase in area grass land 13.11 and the percentage of dry farming 17.56). The results indicate that soil and water resources are used improperly in the studied area, which requires comprehensive planning and management in the watershed.
    Keywords: Landsat, Land use modeling, Markovin transmission estimator, Maximum Likelihood}
  • محمد اسماعیل کمالی، علیرضا فرید حسینی *، حسین انصاری، محمدعلی غلامی سفیدکوهی

    در این تحقیق تعیین نیاز آبی و ضریب گیاهی ذرت در اراضی ایستگاه زراعی بابل در استان مازندران با استفاده از تصاویر لندست و الگوریتم سبال مدنظر قرار گرفت. لذا 11 تصویر ماهواره‌ای لندست 7 و 8 در دو سال 1393 و 1394 در طول دوره رشد ذرت تهیه شد. به‌منظور استفاده از الگوریتم سبال ابتدا داده‌های هر باند بر اساس ضرایب ارایه‌شده برای آن باند واسنجی شدند. سپس شار تابش خالص در سطح زمین و شار گرمای خاک با استفاده از تمامی شارهای تابشی ورودی و خروجی و محاسبه ضرایب آلبیدو، گسیلمندی سطحی، دمای سطح زمین و شاخص‌های گیاهی NDVI، SAVI و LAI بدست آمد. شار گرمای محسوس نیز با تعیین دو پیکسل سرد و گرم و در نظر گرفتن شرایط پایداری اتمسفر محاسبه شد. در انتها نقشه های نیاز آبی در طول دوره رشد ذرت بدست آمد که مقایسه آن با کتاب مرجع، سند ملی آب و فایو 56 بیانگر میزان RMSE برابر با 99/0، 09/1 و 65/0 میلی‌متر در روز بوده است. سپس با محاسبه تبخیر-تعرق مرجع به روش فایو-پنمن-مانتیث، مقدار ضریب گیاهی ذرت در دوره‌های مختلف رشد بدست آمد. این ضریب برای دوره میانی 24/1 بدست آمده است که 28، 8 و 3 درصد به ترتیب با مقدار پیشنهادی کتاب مرجع، سند ملی و فایو 56 اختلاف داشته است. برای نیمه اول دوره ابتدایی نیز 1/0 و برای نیمه دوم دوره ابتدایی 4/0 بدست آمد.

    کلید واژگان: تابش خالص, تبخیر-تعرق, توازن انرژی, شار گرمای نهان, لندست}
    Mohammah Esmaiel Kamali, Alireza Faridhoseini *, Hossien Ansari, Mohammad Ali Gholami Sefidkouhi

    The determination of maize water requirement and crop coefficient in Babol agrigultural research station in Mazandaran province using Landsat images and SEBAL algorithm was considered in the current study. Therefore, 11 satellite images of Landsat8 and Landsat7 during maize growth period in 2014 and 2015 were prepared. For using SEBAL, each band data was calibrated according to their corresponding coefficients. Then, net radiation flux on the ground surface and soil heat flux was calculated based on input and output radiation fluxes and computation of albedo, surface emissivity, ground surface temperature, and crop indices such as NDVI, SAVI and LAI. Sensible heat flux is also calculated by computation of friction velocity, aerodynamic resistance to heat transport and consideration of cold and hot pixels and atmospheric stability conditions. Finally, maize water requirement maps during growth period were prepared which had RMSE equals to 0.99, 1.09 and 0.65 mm/day compared to Reference Book, National Water Document and FAO56. Then, by computing reference evapotranspiration, maize crop coefficient in different growth stages was determined. This coefficient was 1.24 for mid stage which had 28, 8 and 3 percent difference with Reference Book, National Water Document and FAO56.

    Keywords: Energy balance, Evapotranspiration, Landsat, Net radiation, Sensible heat flux}
  • علی مرشدی، مهدی نادری، سید حسن طباطبایی، جهانگرد محمدی
    روش های متداول برآورد تبخیر و تعرق ناشی از داده های نقطه ای هستند که کاربرد آنها محدود و قابل تعمیم به مناطق و حوضه های آبخیز وسیع نمی باشند. فناوری سنجش از دور این قابلیت را دارد که با استفاده از تصاویر ماهواره ای و برخی داده های هواشناسی مقدار تبخیر و تعرق را در منطقه ای وسیع برآورد نماید. در این پژوهش به مقایسه برآوردهای تبخیر و تعرق به کمک مدل های SEBAL و METRIC براساس داده های سنجنده ETM+ از ماهواره لندست7 نسبت به تبخیر و تعرق اندازه گیری شده از لایسیمتر در هفت تاریخ گذر ماهواره در محدوده دشت شهرکرد واقع در حوضه آبخیز رودخانه کارون پرداخته شد. نتایج نشان داد مدل SEBAL دارای کمترین مقادیر شاخص های NRMSE، MAE و MBE (به ترتیب برابر با 317/0، 503/1 میلی متر بر روز و 973/0- میلی متر بر روز) و بیشترین مقدار شاخص d (768/0) بوده است. شاخص های آماری مذکور برای مدل METRIC به ترتیب برابر با 420/0، 120/2، 023/2 و 646/0 بوده است. به طور کلی نتایج نشان داد مدل SEBAL از دقت بیشتری در برآورد تبخیر و تعرق نسبت به مدل METRIC تحت شرایط حاکم بر دشت شهرکرد برخوردار بوده است. تا زمانی که امکان تامین آمار کامل هواشناسی به صورت ساعتی فراهم آید و یا برخی اصلاحات بر مدل METRIC انجام شود، نتایج مدل SEBAL به واقعیت نزدیک تر بوده و لذا مدل SEBAL توصیه می شود.
    کلید واژگان: تصویر ماهواره, لندست, توازن انرژی سطح, یونجه}
    Ali Morshedi, Mehdi Naderi, Sayyed Hasan Tabatabaei, Jahangard Mohammadi
    Conventional methods for estimating evapotranspiration are based on point measurement and suitable for local areas, therefore, cannot be generalized for larger areas or watershed basins. The remote sensing technology is capable of using satellite images and meteorological data to estimate evapotranspiration in a wider area. In this study, estimates of evapotranspiration (ET) by SEBAL and METRIC models based on Landsat 7 ETM sensor were compared against ET measured by lysimeter on seven satellites passing time over Shahrekord plain located in Karun basin. The results showed that the lowest indices of NRMSE, MAE and MBE (respectively, 0.317, 1.503 and -0.973 mm per day) and the maximum of d index (0.768) belonged to SEBAL. These indices were 0.420, 2.120, 2.023 and 0.646 for METRIC, respectively. The results showed that the SEBAL was more accurate than METRIC model for estimating ET under Shahrekord plain conditions. As long as the possibility of getting complete hourly meteorological data be provided, or some modifications on METRIC model were done, SEBAL show closer results to reality, and therefore is recommended.
    Keywords: Satellite imagery, Landsat, Surface energy balance, Alfalfa}
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