Skip to main content
SUPERVISOR
Reza Jafari,Saeed Soltani Kopaei
رضا جعفری (استاد راهنما) سعید سلطانی کوپائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Nahid Moshtagh
ناهید مشتاق

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Evaluating The Potential of Remote Sensing Data to Estimate Evapotranspiration in Semi - Arid Regions
The shortage of water resources in our country has become a major challenge in recent years and evapotrairation (ET) is major water losse in agriculture land use. So, sustainable and optimum water resources management and plant water requirement require the accurate estimation of ET. Estimation of ET from remote sensing data is more appropriate than field methods, because spatial and temporal coverage of this method is very extend and time and cost are optimized. Studies have shown that the surface energy balance algorithm (Sebal) is one of the most appropriate methods in of (ET) estimation. This algorithm used the surface temperature, albedo, vegetation indices and their inter-relationship for calculating surface flux in different types of ground cover. Therefore, the aim of this study was to estimate actual ET with above algorithm in Damaneh region of Isfahan province using Landsat TM 6/1/2009 data. For accurate estimation of ET, the TM image was corrected for geometric and radiometric errors. Surface temperature is a key element in Sebal algorithm. Thus, two well known methods were used to map surface temperature in the study area. I the first method, the sensor temperature converted to actual land surface temperature (LST) by calculating the spectral radiance of band 6 and from NDVI index, and then using of Planck’s law mapping LST was achieved. Results showed that bare ground had maximum temperature and dense vegetation cover had minimum temperature(328° and 291°k respectively). The second method in addition to above parameters in calculation of surface temperature other parameters such a atmospheric water vapor content was also considered. atmospheric water vapor was extracted from band 2, 17, 18 and 19 of MODIS image that was acquired at the same time with TM image, using band ratio technique. In this method also, the minimum and maximum temperature were obtained in crop land and bare soils pixels with 291.8 and 330 ° K , respectively. The both methods results were compared with observation data. according to the results, the first method had higher accuracy than second method. To estimate ET using Sebal algorithm, all input parameters of Sebal including surface temperature(obtained from first method), surface albedo, vegetation indices, surface emissivity,, incoming and outgoing short and long radiation, soil heat flux, sensible heat flux, evaporative fraction were calculated using available equations and then daily ET was calculated in millimeters per day. According to extracted ET map of the study area, ET rates range from 0.0002 to 7.203 ET mm/day. Finally to assess the accuracy of mapping ET, Potential evapotrairation of the region was calculated using FAO - Penman – Manthis technique and its actual evapotrairation map was produced crop coefficient resulting from NDVI that extracted from TM image reflective bands. Results showed that there was a high relationship between ET resulted from Sebal and the FAO - Penman – Manthis techniques (r 2 =0.97,P 01). In general, it can be said that the estimation of ET in broad agricultural lands from remote sensing data i more applicable and can be used as a useful tool for determining plant water requirements and management of water resources. Key words : ET, TM, MODIS, LST, SEBAL , FAO - Penman–Manthis.
با توجه به این که کمبود منابع آب در سالهای اخیر در کشور به چالش عمده ای تبدیل شده است و در این بین تلفات اصلی در کاربری کشاورزی مر بوط به پدیده تبخیر و تعرق می باشد. بنابراین تعیین نیاز آبی گیاهان برای مدیریت بهتر و بهینه و پایدار منابع آب مستلزم شناخت و برآورد صحیح تبخیر و تعرق می باشد. در روش های برآورد تبخیر و تعرق استفاده از داده های سنجش از دور به دلیل پوشش مکانی و زمانی و هم چنین استفاده بهینه از زمان و هزینه، گزینه مناسبی برای اندازه گیری های گسترده تبخیر و تعرق می باشد و در بین روش های متداول در این زمینه الگوریتم توازن انرژی سطح (سبال) الگوریتم مناسب تری می باشد. این الگوریتم با استفاده از دمای سطحی، بازتابندگی سطحی، شاخص های گیاهی و روابط درونی بین آنها شار های سطحی را برای انواع پوشش های زمین محاسبه می نماید. بنابراین هدف از این مطالعه برآورد تبخیر و تعرق واقعی با الگوریتم مذکور در منطقه دامنه- فریدن استان اصفهان با استفاده از تصویر ماهواره ای سنجنده TM ماهواره لندست مورخ 1 ژوئن 2009 بود. ابتدا بر روی تصاویر پردازش های اولیه انجام گرفت و تصحیحات هندسی و رادیومتریک اعمال شد. از آنجا که در الگوریتم سبال اطلاع از بودجه حرارتی و میزان دمای سطح زمین فاکتور بسیار مهمی می باشد، در این مطالعه با 2 روش دمای سطح منطقه پهنه بندی گردید. روش اول ابتدا با محاسبه رادیانس طیفی باند 6 سنجنده TM و محاسبه گسیل مندی سطح از شاخص گیاهی NDVI سپس با استفاده از قانون پلانک دمای سنجنده به دمای واقعی سطح زمین تبدیل شد و نقشه پهنه بندی دمایی تهیه گردید. بیشترین دمای به دست آمده در خاک های لخت و کمترین دما مربوط به اراضی زراعی به ترتیب برابر با 328 و 291 درجه کلوین بود. روش دوم علاوه بر پارامتر های روش قبلی فاکتور محتوای بخار آب اتمسفر را نیز در اندازه گیری دمای سطح در نظر گرفته می شود. میزان بخار آب اتمسفر از باند های2، 17، 18 و 19 تصویر MODIS که همزمان با تاریخ تصویر TM بود، با روش نسبت بین باندها استخراج گردید. در این روش نیز دمای حداقل 8/291 درجه کلوین مربوط به پیکسل های اراضی کشاورزی بود و حداکثر دما 330 درجه کلوین در پیکسل های خاک بدون پوشش منطقه مشاهده شد. نتایج به دست آمده از هر دو روش با داده های زمینی مقایسه گردید. هر دو روش از دقت قابل قبولی برخوردار بودند ولی روش اول از صحت بالاتری برخوردار بود. برای برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از الگوریتم سبال ابتدا تمامی پارامتر های دمای سطح زمین (نقشه دمای به دست آمده از روش اول)، آلبیدوی سطحی، شاخص های گیاهی، گسیل مندی سطح، ،تابش های موج کوتاه و بلند ورودی و خروجی، شار گرمای خاک، شار گرمای محسوس هوا، جزء تبخیری با استفاده از روابط و معادلات موجود محاسبه گردید و سپس نقشه تبخیر و تعرق روزانه بر حسب میلی متر در روز تهیه شد. مقدار تبخیر و تعرق روزانه برای منطقه مورد مطالعه از 0002/0 تا 2/7 میلیمتر برآورد گردید.در نهایت برای ارزیابی صحت نقشه پهنه بندی تبخیر و تعرق، با استفاده از روش فائو – پنمن- مانتیث تبخیر و تعرق پتانسیل منطقه مورد مطالعه محاسبه شد و با به کاربردن ضریب گیاهی حاصل از شاخص NDVI که از باند های انعکاسی تصویر TM استخراج گردید، نقشه تبخیر و تعرق واقعی منطقه به دست آمد. نتایج مقایسه بین دو نقشه تبخیر و تعرق واقعی سبال و روش فائو نشان دهنده همبستگی بالا با ضریب 97/0 در سطح خطا 1 % بود. نتایج مطالعه حاکی از آن بود که الگوریتم سبال می تواند به عنوان یک روش کارا در تعیین ET و محاسبه نیاز آبی گیاهان و به عنوان یک ابزارکلیدی برای مدیریت منابع آب در اراضی زراعی به کار برده شود. واژگان کلیدی: تبخیر وتعرق، TM، MODIS، دمای سطحی زمین، الگوریتم سبال، فائو- پنمن- مانتیث

ارتقاء امنیت وب با وف بومی