نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• ابراهیم بابائیان ¹
• مهدی همایی ²
• علی اکبر نوروزی ³

¹ دانشجوی دکتری خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

² استاد گروه خاکشناسی دانشگاه تربیت مدرس

³ استادیار پژوهشکده آبخیزداری و حفاظت خاک،

چکیده

پایش رطوبت خاک به عنوان یکی از مؤلفه­های مهم پایش خشکسالی به ویژه در بخش کشاورزی، در مطالعه روند تغییر اقلیم در ایران اهمیت فراوان دارد. در این پژوهش، یک روش کاربردی به­منظور برآورد رطوبت خاک سطحی با استفاده از داده­های میکروموج ارائه شد. بدین منظور، تعداد هشت تصویر سنجنده ASAR (باند C) با روش تصویربرداری Global Mode  (GM) در پلاریزاسیون HH از اواخر سال 1390 تا اوایل سال 1391 از بخشی از حوزه آبخیز زنجانرود واقع در استان زنجان تهیه شد. پس از پردازش تصاویر، مقدار پس انتشار کل از خاک ( ) محاسبه و با استفاده از روش­های آمار مکانی شاخص مورانز و روش حداقل مربعات معمولی (OLS) ارتباط آن با مقادیر رطوبت حجمی خاک اندازه­ گیری شده با دستگاه TDR و منطبق با زمان اخذ تصاویر ASAR، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از ضریب تبیین (R²) برابر با 0/68 و معنی­دار (سطح 1درصد) بین رطوبت حجمی اندازه­گیری شده خاک و ضریب پس­انتشار کل بود. نتایج اعتبارسنجی مدل نشان داد روش ارائه شده از دقت نسبتاً مناسبی (0/032 RMSE= سانتی­متر مکعب بر سانتی­متر مکعب و خطای نسبی 11 درصد) در تخمین رطوبت خاک سطحی برخوردار بوده و تا حدودی تمایل به بیش­برآوردی  (0/011MBE= سانتی­متر مکعب بر سانتی­متر مکعب) دارد. بر اساس نتایج بدست آمده، مُد GM داده­های سنجنده ASAR می­تواند در مناطق نیمه خشک و در شرایط عدم پوشش گیاهی، در برآورد رطوبت سطحی خاک مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

• ضریب پس‌انتشار
• مدل رگرسیون
• میکروموج فعال
• مُد GM

عنوان مقاله [English]

Retrieving Soil Surface Water Content from ENVISAT/ASAR Radar Data

نویسندگان [English]

• Ebrahim Babaean ¹
• Mehdi Homaee ²
• Aliakbar Norouzi ³

چکیده [English]

Monitoring soil water content as one of the important components of drought monitoring, especially in agriculture, is highly important to study the climate changes in Iran. In this study, we proposed a method to retrieve and monitor soil surface water content using microwave remote sensing data. The study was based on 8 images of ASAR C-band in global monitoring (GM) mode and horizontal-horizontal (HH) polarization, acquired January 2012 to March 2012, as part of Zanjanrood watershed located in Zanjan province. Total backscattering coefficient () contributed by soil was calculated. The relationship between processed RADAR signals and TDR based soil surface water content measurements was investigated using spatial autocorrelation (Morans Index) and modeling spatial relationships (ordinary least square, OLS). A significant coefficient of determination (R²=0.68^**) was observed between both volumetric water content and total backscattering. Cross validation of the results indicated that the model had an acceptable performance with the RMSE and relative error of 0.032 cm³ cm^-3and 11%, respectively. However, the proposed model had a tendency to slightly underestimate (MBE=0.011 cm³cm^-3) the estimations. In all, ASAR GM data GM has the potential of being used to retrieve soil water content under no vegetation cover condition.

کلیدواژه‌ها [English]

• Backscattering coefficient
• Regression model
• Active microwave
• Global mode (GM)