مدل‌سازي و تحليل شاخص‌مبناي اثرات بافت خاك بر برآورد رطوبت خاك در تصاوير ماهواره‌اي MODIS

رطوبت خاك يكي از پارامترهاي كليدي در ارزيابي خشكسالي و تغييرات اقليمي محسوب مي گردد. پايش بهنگام و دقيق اين كميت در مقياسهاي منطقه اي و جهاني به كمك سنجش از دور يك راهكار سودمند محسوب ميگردد. تا كنون روشهاي مختلفي براي برآورد رطوبت خاك از داده هاي ماهواره اي ارائه شده است. استفاده از روشهاي مبتني بر اطلاعات طيفي محدوده كوچكي از طيف الكترومغناطيسي در قالب تك شاخص، نمي تواند راه حل مناسبي براي برآورد رطوبت خاك در حوزه سنجش از دور مرئي و حرارتي باشد؛ استفاده تكي هر شاخص محدوديت هاي خاص خود را دارد. اين محدوديت ها مي تواند شامل ميزان تاثير پذيري از شرايط اتمسفري، هندسه تصويربرداري، توپوگرافي و ويژگي هاي خاك باشد. بنابراين استفاده از تمامي پتانسيل محدوده طيف الكترومغناطيسي(باندهاي مرئي، مادون قرمز نزديك و طول موج كوتاه و حرارتي) در قالب تركيب رگرسيوني شاخص هاي طيفي مي تواند در بهبود دقت برآورد رطوبت خاك موثر باشد. در اين تحقيق ابتدا ميزان همبستگي تعداد 20 شاخص استفاده شده در حوزه تخمين رطوبت با مقادير رطوبت اندازه گيري شده زميني مورد ارزيابي قرار گرفت. در ادامه شاخصها به ترتيب اولويت(همبستگي بالا) و بصورت تدريجي به مدلسازي خطي رطوبت خاك افزوده شدند و عملكرد اين روند از نقطه نظر دقت مدلسازي مورد ارزيابي قرار گرفت. مدل بهينه تخمين رطوبت حاصل از ارزيابي، تركيب رگرسيوني خطي شاخصهاي LST-VSDI-NDWI-SASI مي باشد كه با بهبود دقت همراه بوده است(RMSE=0.048). از طرف ديگر، با توجه به اينكه خاك ها به واسطه اينكه سطح اشباع شدگي متفاوتي دارند، بنابراين منطقي به نظر مي رسد كه مدلسازي آنها هم براساس دسته بندي نوع بافت خاك صورت پذيرد. بنابراين مدل خطي رطوبت خاك براي سه مجموعه داده با كلاسهاي بافت خاك متوسط باقت، نسبتا درشت بافت و درشت بافت مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان دادند، مدل تخمين رطوبت براي خاكهاي متوسط بافت در مقايسه با خاكهاي درشت بافت همبستگي نسبتا خوبي با مقادير رطوبت اندازه گيري شده را دارد (RRMSE=29%…, RRMSE=0.032)؛ بعبارت ديگر مدل برآورد رطوبت به همه انواع خاك ها تعميم پذير نمي باشد. نتايج حاكي از آن است كه خاك هاي درشت دانه بواسطه ي خاصيت گرانروي بالا توان حفظ مقادير محسوسي از رطوبت را نداشته و در تعامل با امواج الكترومغناطس رفتار معنادار كمتري را از خود نشان مي دهد. در نقطه ي مقابل، خاكهاي با بافت نرم و ريزدانه بواسطه وجود اثرات مويينگي و كاهش محسوس رفتار مويينگي در آنها تعامل معنادارتري را در هنگام برهمكنش با امواج الكترومغناطيس نشان مي دهند.