مطالعه تغييرات طيف بازتابي مزارع گندم در مشهد با استفاده از تصاوير MODIS

A Study of Spectral Reflection on Wheat Fields in Mashhad Using MODIS Data

علم سنجش از دور و داده‌هاي ماهواره‌اي يكي از روش‌هاي جديد و مؤثر در زمينه تحقيقات كشاورزي مي‌باشد. سنجنده‌هاي موجود روي ماهواره‌هاي مختلف طيف‌هاي بازتابي پوشش گياهان را ثبت مي‌نمايند. از اين داده‌ها مي‌توان براي شناسايي نوع گياه، وضع سلامت گياهان و برآورد عملكرد آنها استفاده كرد. ماهواره TERRA با داشتن پنج سنجنده فرصت مناسبي را براي بررسي زمين، اقيانوس و اتمسفر فراهم آورده است. MODIS يكي از اين پنج سنجنده مي‌باشد. اين سنجنده داراي 36 باند طيفي با قدرت تفكيك مكاني 500،250 و 1000 متر است. از شاخص‌هاي گياهي سنجنده موديس در پايش تابش‌هاي فعال فتوسنتزي، تغييرات پوشش گياهي، وضعيت سلامت و مساحت زير كشت گياهان مختلف استفاده مي‌شود. در اين مقاله تصاوير باند قرمز(620-670 نانومتر) و باند مادون قرمز نزديك (841- 876 نانومتر) سنجنده موديس با دوره زماني شانزده روزه مورد تجزيه و تحليل آماري قرار مي‌گيرند. از اين تصاوير مزارع كشت گندم زمستانه واقع در دشت مشهد در فصل زراعي 84-1383 استخراج شده است. با استفاده از روش‌هاي پردازش تصوير، مقادير رقومي (DN) پيكسل‌هاي موجود روي تصاوير استخراج گرديده و در اين تحليل استفاده شدند. نتايج نشان داد كه هم در اوايل و هم در اواخر فصل رشد گندم بين دو باند قرمز و مادون قرمز نزديك، هم‌بستگي مثبتي (با ضريب هم‌بستگي 0/70 و 0/69) وجود داشته و مقدار شاخصNDVI كاهش (0/24 در خرداد و 0/18 در اوايل آبان) مي‌يابد. اين ارتباط در اوايل فصل رشد وجود نداشته و از طرفي افزايش چشم‌گيري(0/5) در شاخص NDVI مشاهده مي‌شود. هم‌چنين علي‌رغم وجود پوشش گندم، در اواخر فصل رشد، كاهش چشم‌گيري در ميزان بازتاب باند مادون قرمز نزديك ديده مي‌شود. بنابراين مي‌توان از رابطه بين باند قرمز و مادون قرمز نزديك همراه با شاخص NDVI در مديريت كشاورزي دقيق مانند پيش‌بيني مراحل فنولوژيك گندم، برآورد عملكرد گندم و پايش وضعيت سلامت گندم استفاده كرد.

Remote sensing science and satellite data are widely used by researchers for agricultural studies. Vegetation spectral reflections recorded by satellite sensors have been used extensively for identifying plant types, plant cover, health community of plants and predicting yield. The TERRA satellite, with 5 sensors, provides an opportunity to observe land, atmosphere and ocean characteristics. The Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) is on–board TERRA satellite. This sensor with 36 bands by 250m, 500m, and 1000m spatial resolution help us to study our environment. The MODIS vegetation indices are used to monitor photosynthetic activity radiation, change detection in plant communities, planted area estimation and plant health. A statistical analysis was done to analyze Near Infra Red (NIR) (841-876 nm) and Red (R) (620-670 nm) bands of MODIS images for a 16 day period. The images have been used for winter wheat in Mashhad (North East of IRAN) during agricultural season of 2004-05.Some image processing techniques were used to extract the related digital numbers (DN), showing the electromagnetic spectrum reflection for all of the pixels. The analysis shows a positive correlation between R and NIR spectrum (0.70 and 0.69) and decrease in NDVI (0.18 and 0.24) in the first and late wheat growth season. However, there is not such a good correlation in the middle of the season and NDVI increased very much. In spite of having wheat cover in the field, NIR reflection decreased very much in the late wheat growth season (0.5). Therefore the correlation relation between R and NIR band along with NDVI could be used effectively in precision agriculture management such as predicting of phonological stage, wheat yield estimation and wheat health condition.