تعیین دمای سطح با استفاده از فن‌آوری سنجش از دور در منطقه سیستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)

2 دانشیار دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی شریف

3 استاد پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

چکیده

دمای سطح زمین شامل خاک، آب، برف و پوشش گیاهی از جمله متغیرهایی است که در دامنه وسیعی از مطالعات و تحقیقات علوم زمین و محیط زیست کاربرد دارد و عموماً دید مکانی وسیعی از آن در پروژه‌ها مورد نیاز است. فن­آوری سنجش از دور، امکان پایش مکانی هم‌زمان این کمیت را در سطوح وسیع فراهم می‌آورد و سری زمانی تصاویر، پیکره پیوسته زمانی- مکانی این متغیر را تشکیل می‌دهد. چنین پیکره پیوسته‌ای در بیشترمدل سازی‌های بیلان انرژی مانند آنچه در برآورد تبخیر به‌صورت منطقه‌ای مورد نیاز است یا بهینه‌سازی توزیع و مصرف انرژی و یا انتشار آلاینده‌های جوی، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مقاله حاضر، ضمن معرفی برخی روش‌های متداول تخمین دمای سطح با استفاده از تصاویر ماهواره­ای به واسنجی و انتخاب صورت مناسبی از معادله پنجره مجزا در محدوده دشت سیستان و ‌هامون‌ها اقدام شده است. اصل مورد پیروی در این روش که از ترکیب دمای درخشندگی و گسیلندگی نوارهای فروسرخ حرارتی استفاده می‌نماید، بر این پایه استوار است که اتمسفر در طول موج‌های متفاوت، عکس‌العمل متفاوتی از خود بروز می‌دهد. برای این منظور، با استفاده از دمای برداشت شده از سطح زمین در دو نقطه مشاهده­ای و به ازای 22 تصویر سنجنده AVHRR از ماهواره سری NOAA، طی بازه زمانی 1992 تا 2002 میلادی در مرحله واسنجی، اقدام به توسعه روابط رگرسیونی شده و آزمون‌های مربوطه نیز به­کار گرفته شده‌اند. در مرحله اعتبارسنجی از 10 تصویر AVHRR دیگر و اطلاعات مشاهده شده زمینی هم‌زمان آن­ها بهره‌گیری شده و آزمون χ2 برای بررسی میزان اعتبار روابط به‌کار گرفته شده است. بر این اساس، سه صورت از معادله پنجره مجزا که با آزمون‌های مورد نظر تأیید شده بودند، انتخاب و برای بررسی میزان اختلاف، مورد آزمون‌های پارامتری F و ناپارامتری Kruskal-Wallis قرار گرفتند. آزمون‌های مزبور نشان دادند که بین نتایج سه رابطه، اختلاف معنی‌داری در میانگین و میانه در سطح معنی داری 95 درصد وجود ندارند. لذا ساده‌ترین صورت معادله پنجره مجزا که متغیرهای کم‌تری دارد، به‌عنوان گزینه قابل کاربرد پیشنهاد و بر اساس آن، نقشه‌های توزیع دمای سطح زمین در محدوده سیستان از طریق پردازش تصاویر استخراج شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of surface temperature in Sistan region using remote sensing technology

نویسندگان [English]

  • Peyman Daneshkar Arasteh 1
  • Masoud Tajrishy 2
  • Bahram Saghafian 3
1 Assistant Professor, Faculty of Technology, Imam Khomeini International University, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Iran
3 Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Iran
چکیده [English]

Earth skin temperature including soil, water, snow, and vegetation surface temperature
is one of the main variables in geo-science studies. Generally, spatial distribution of
surface temperature is needed in such studies. Spatial monitoring of surface temperature
is possible using remote sensing data, and the time series of images provide a
continuous spatio-temporal framework required in modeling energy balance of regional
evaporation, optimization of energy demands or dispersion of atmospheric pollutions. In
this paper, some common methods of surface temperature estimation using satellite
imagery were introduced and calibrations of several forms of split window equation
were addressed for Sistan area, Iran. Split window method is based on the fact that the
atmospheric transmittance varies with wave length and uses a combination of thermal
infra-red brightness temperature and emissivity. To calibrate the split window equation,
ground observations and 22 NOAA/AVHRR images during 1992 to 2002 were used to
develop regression models. Statistical tests were performed to evaluate the equations
and coefficients. Ten AVHRR images were used to verify the developed equations. The
results indicated that three different forms of split window equations successfully
passed the χ2 statistical test. Both, F and Kruskal-Wallis tests showed that they are not
statistically different at 95 percent significant level. Therefore, the simplest form of
equation was used to derive surface temperature maps in the Sistan region, and is
recommended as the most applicable one.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AVHRRو Brightness temperature
  • Emissivity
  • Spatial monitoring
  • Split window