عنوان پایان‌نامه
مطالعه تطبیقی شاخص‌های خشکسالی مبتنی بر تصاویر ماهواره NOAA-AVHRR و داده‌های زمینی با استفاده از تکنیک آشکارسازی تغییر (مطالعه موردی استان کرمانشاه)
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-هواشناسی کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 5468;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58832
- تاریخ دفاع
- ۱۲ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- سجاد ابراهیم زاده
- استاد راهنما
- جواد بذرافشان
- چکیده
- یکی از مسائل مهم در مطالعات خشکسالی،کمی¬سازی اثرات آن می-باشد. برای کمی¬سازی خشکسالی‌ها عموماً از شاخص¬های خشکسالی استفاده می¬شود. شاخص¬های خشکسالی را می¬توان به دو گروه کلی زمینی و ماهواره¬ای تقسیم کرد که در اولی ازداده¬های ثبت شده در ایستگاه¬های زمینی و در دومی از داده¬های بدست آمده از روش¬های سنجش از دور استفاده می¬شود. مزیت گروه اول دقت بالا و ضعف آن عدم پوشش سطحی کامل،و مزیت گروه دوم پوشش گسترده مکانی داده¬ها،دید همزمان سطحی وسیع و ضعف آن مشکلات ناشی از منابع متعدد خطا در توصیف شاخص¬ها و تفسیر تصاویر می-باشد.هدف از این تحقیق مقایسه شاخص¬های مستخرج از داده¬های ماهواره¬NOAA/AVHRR با شاخص¬های حاصل از داده¬های هواشناسی به منظور دستیابی به شاخص مناسبی از شاخص¬های ماهواره¬ای است که رابطه قابل قبولی با شاخص¬های زمینی خشکسالی داشته باشد. بهاین منظور، از روش تجزیه و تحلیل بردار تغییر(CVA) به عنوان یکی از الگوریتم¬های مهم تشخیص تغییر استفاده شد. در این روش، تغییر رخ داده در پوشش گیاهی با دو مولفه اندازه تغییر و جهت تغییر نشان داده می¬شود. در این مطالعه، رفتار هشت شاخص مبتنی بر داده‌های ماهواره‌ای (شاخص اختلاف نرمال شده پوشش گیاهی، شاخص نسبت پوشش گیاهی، شاخص تغییر شکل گیاهی اصلاح شده، شاخص شرایط پوشش گیاهی، شاخص نسبت گیاهی نرمال شده، شاخص اختلاف نرمال شده پوشش گیاهی غیر متعارف، شاخص استاندارد شده گیاهی و نمایه شرایط دمایی ) و یک شاخص مبتنی بر داده‌های زمینی (نمایه بارندگی استاندارد شده) از نظر بزرگی تغییرات معنی¬دار رخ داده در وضعیت پوشش گیاهی منطقه و همچنین تشخیص و گروه¬بندی تغییرات در وضعیت پوشش گیاهی با استفاده از تحلیل بردار تغییر (CVA) در استان کرمانشاه مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا چهار سال ( سال 1992 به عنوان سال تر، سال¬های 1993 و 2001به عنوان سال نرمال و سال 1999 به عنوان سال خشک) برای مطالعه و اجرای الگوریتم، بر اساس شرایط بارندگی در طول فصل رشد، انتخاب شدند. نتایج نشان داد که از نظر اندازه بردار تغییر، بیشترین همبستگی شاخص زمینی SPIدر تمام سال¬ها با شاخص‌های NDVIو NDVIAاست. همچنین، شاخص¬های ماهواره¬ای با یکدیگر ضرایب همبستگی قابل توجهی داشتند. در رابطه با تشخیص و گروه¬بندی تغییرات، از مقایسه پیکسل به پیکسل تصاویر شاخص‌های ماهواره-ای با شاخص زمینی استفاده شد و مشخص شد که بهترین پاسخ به خشکسالی در سال‌های مورد بررسی (به جز سال تر 1992) با شاخص SVIبدست می‌آید. برای مطالعه رفتار خشکسالی در سال 1992 شاخص مناسب برای ارزیابی وضعیت پوشش گیاهی، NDVIبود. به هر حال، با توجه به درصد کم انطباق بین SPIو شاخص حرارتی TCI، استفاده از آن برای بررسی تنش در پوشش گیاهی در سال‌های نرمال و تر توصیه نشد. با این حال، TCIدر سال بسیار خشک 1999بعد از VCI و SVI توانست انطباق بهتری با SPI نسبت به سایر شاخص¬ها داشته باشد.
- Abstract
- Quantification of the drought impacts is considered as one of the important aspect in drought studies. Generally, drought indices are usedfor quantifyingof drought events. Drought indices can be divided into two main groups as ground-based and satellite-based; the first group usesthe data recorded in meteorological stations, andthe latter group based on satellite data. The advantage of the first group is that they can provide measurements with high precision, but unable to coverfully the study area. In contrast, the advantages of the second group are providingthe spatial data for the whole of area, and simultaneous view of the study area, but its weakness is the problems occurring due to the various error sources when describing the indices and interpretation of the pictures. The study aims to compare the several indices from NOAA/AVHRR satellite with those based on meteorological data from the changes occurred in plant canopy of the study area. To do this, the technique of change vector analysis (CVA), as one of important change detection algorithm, was used. The CVA analyses the change occurred in plant canopy with two components: change magnitude and direction. In this study,eight indices that were based on satellite data (Normalized Difference Vegetation Index, Ratio Vegetation Index, Corrected Transformed Vegetation Index, Vegetation Condition Index, Normalized Ratio Vegetation Index, Anomaly of Normalized Difference Vegetation Index, Standardized Vegetation Index, Temperature Condition Index) and one index that was based on weather stations data (i.e., Standardized Precipitation Index) werecompared regarding to the significance changes in the vegetation coverage of the region and as well diagnose and grouping of the changes in the vegetation coverage situation using the CVA in Kermanshah province.At the first step, four years (1992 as a wet year, 1993 and 2001 as normal years, and 1999 as a dry year) were selected based on the amount of rainfall during the growth period (a 6-month spell from Esfand to Mordad) for performing the CVA algorithm. Results showed, from the magnitude change vector, in the whole of years, SPI has the highest correlations with the NDVI and NDVIA indices. As well, satellite indices hadsignificant correlation coefficients together.Regarding to detection and grouping of the changes, pixel-by-pixel comparing of the satellite pictures with the ground basedindex was indicated that the SVI has the best response to drought monitored by the SPI in all studies years, except the wet year of 1992. For drought detection in 1992, NDVI was the proper index for evaluation of the vegetation condition. Based on the weakcoincidence between SPI and the thermal index of TCI, it was not suggested that to be used for detection of sress in vegetation coverage, in normal and wet years. However, Comparing to the other indices, TCI in the dry year of 1999 was in a good agreement with SPI, after VCI and SVI.
