اعتبار سنجی دمای سطح حاصل از تصاویر ماهواره‌ای مودیس و لندست-5 (مطالعه موردی: مزارع گندم دشت مرودشت)

سابقه وهدف: دمای سطح زمین یک متغیر کلیدی در برآورد بیلان انرژی می‌باشد که در بررسی تغییر اقلیم نقش تعیین کننده‌ای دارد. به‌همین دلیل، پایش منطقه‌ای دمای سطح زمین در دهه‌های اخیر مورد مطالعه و تحقیق بسیاری از دانشمندان علوم مختلف قرار گرفته است. در گذشته دمای سطح زمین به‌وسیله ابزار سنجش دما، به‌شیوه زمینی اندازه‌گیری می‌شد که در سطح وسیع مقرون به‌صرفه نمی‌باشد. استفاده از تصاویر ماهواره‌ای برای تخمین دمای سطح، دسترسی به دما در حوزه و منطقه وسیع را آسان‌تر و کم ‌هزینه‌تر نموده است. در این تحقیق محصول دمای سنجنده مودیس (MOD11) مورد ارزیابی قرار گرفت. اما از آن‌جا که به‌دلیل به‌کار بردن ضرایب تصحیحی که ممکن است در ایران پاسخگو نباشد، افزون بر تصاویر سنجنده فوق، تخمین دما با استفاده از تصاویر لندست (TM5) که قدرت مکانی آن از تصاویر مودیس بسیار بالاتر است، نیز مورد آزمون و مطالعه قرار گرفت. مواد و روش‌ها: برای انجام این پژوهش از دو دسته‌ داده‌های زمینی و ماهواره‌ای استفاده شد. داده‌های دما در 261 نقطه زمینی با استفاده از دماسنج مادون قرمز برداشت گردید. اندازه‌گیری‌های زمینی در 4 سطح گیاه شامل، تاج‌پوشش، میانه، 10 سانتی‌متری از کف و سطح خاک انجام پذیرفت و پس از پردازش‌های لازم داده های مناسب انتخاب گردید. داده‌های ماهواره‌ای، دربرگیرنده 26 تصویر سنجنده مودیس (MOD11 و MOD02) و 2 تصویر Level- 1G لندست-5 است، می‌باشد. منطقه مورد مطالعه مزارع گندم شهرستان مرودشت واقع در استان فارس می‌باشد. پس از انجام تصحیحات لازم، دمای سطح با استفاده از باند حرارتی تصویر لندست-5 محاسبه شد. بعد از تخمین دما از تصاویر لندست-5 و سنجنده مودیس، در نقاط برداشت زمینی اقدام به استخراج دما از تصاویر دمای سطح ماهواره لندست-5 و سنجنده مودیس گردید و سپس رابطه بین داده‌های مشاهده‌ای و تخمین زده شده دمای سطح از تصاویر لندست-5 و سنجنده مودیس استخراج شد. رابطه داده‌های تخمینی با داده‌های برداشت زمینی دما در 4 سطحِ گیاه ‌مورد آزمون قرار گرفت. همچنین، با استفاده از 3 الگوریتم پنجره مجزا، بکر و لی (1990)، پرایس (1984) و یولیوری (1994) دمای سطح در منطقه مورد مطالعه تخمین زده و ضرایب الگوریتم‌های پنجره مجزا برای منطقه مورد مطالعه واسنجی گردید. با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده دمای سطح، داده‌های تخمین زده شده اعتبارسنجی گردید. در این پژوهش برای تعیین معنی‌داری تفاوت بین جفت داده‌های مشاهده‌ای و تخمینی از آزمون فیشر استفاده شده است. یافته‌ها: نتایج نشان می‌دهد که دمای سطح تخمین زده شده به‌وسیله ماهواره بیشترین همبستگی را با دمای تاج پوشش گیاهی دارد. بنابراین کلیه محاسبات آماری بر روی دمای تاج‌پوشش گیاه انجام پذیرفت. دمای تخمین‌زده شده به‌وسیله ماهواره لندست و سنجنده مودیس حاکی از بیش برآورد دما با خطای RMSE به‌ترتیب 4/4 و1/7 درجه سلسیوس بود. خطای دمای سطح تخمین زده شده با استفاده از الگوریتم‌های پنجره مجزا بین 5/3 تا9/3 درجه سلسیوس برآورد گردید که بهترین پاسخ را الگوریتم بکر و لی داشت. برای تعیین وجود یا عدم وجود اختلاف معنی‌دار بین داده‌های زمینی و داده‌های تخمین زده شده و به‌دست آمده از الگوریتم‌های محاسبه دما، از آزمون فیشراستفاده گردید که اختلاف معنی‌داری در هیچ‌یک از جفت داده‌ها مشاهده نگردید. نتیجه‌گیری: استفاده از تصاویر ماهواره‌ای برای مطالعاتی که دما به صورت نسبی در یک منطقه وسیع مقایسه می‌گردد، بسیار کارآمد و مقرون به‌صرفه است ولی برای مطالعات دقیق نقطه‌ای و خرداقلیم در حال حاضر توصیه نمی‌گردد. انتخاب نوع تصاویر ماهواره (لندست یا مودیس) به دقت مورد نیاز برای برآورد پهنه‌ای یا نقطه‌ای دما بستگی دارد.