| تعداد نشریات | 285 |
| تعداد نشریات سازمان | 83 |
| تعداد شمارهها | 3,133 |
| تعداد مقالات | 34,850 |
| تعداد مشاهده مقاله | 50,287,731 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 89,414,382 |
تحلیل مقایسهای سه مدل سنجش از دور در برآورد تبخیر- تعرق واقعی در عرصه های تحت تاثیر پخش سیلاب گربایگان فسا | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 30 آذر 1404 | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2025.371213.1642 | ||
| نویسندگان | ||
| علی جعفری* 1؛ حمید حسینی مرندی2؛ مجتبی پاک پرور2؛ امیر اسلامی2 | ||
| 1عضو هیات علمی سازمان تات | ||
| 2سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف مدیریت پایدار آب در مناطق خشک و نیمه خشک مستلزم برآورد دقیق اجزای تعادل آب، به ویژه تبخیر و تعرق واقعی (ETa) است. ETa برای درک مصرف آب توسط پوشش گیاهی، به ویژه در کشاورزی آبی حیاتی است. با توجه به محدودیتهای اندازهگیری ETa مبتنی بر میدان، مدلهای سنجش از دور ماهوارهای مانند METRIC، SEBAL و SEBS در سالهای اخیر محبوبیت پیدا کردهاند. این مطالعه با هدف ارزیابی و مقایسه عملکرد این سه مدل در تخمین ETa در دشت گربایگان، استان فارس، ایران انجام شده است. مواد و روشها این مطالعه در دشت گربایگان واقع در جنوب شرقی استان فارس با آب و هوای خشک و میانگین بارندگی سالانه حدود 230 میلی متر انجام شد. تصاویر ماهواره ای لندست 8 و 9 از فصل کشاورزی 2022-2023 استفاده شد. پس از انجام اصلاحات هندسی، رادیومتری و اتمسفر، مدلهای SEBAL، METRIC و SEBS بر اساس معادله تعادل انرژی سطح اعمال شدند. مدلها تشعشع خالص، شار حرارتی خاک، شار حرارت محسوس و شار گرمای نهان را برای محاسبه ETa لحظهای و روزانه تخمین زدند. برای اعتبارسنجی از داده های مزرعه، بیلان آب خاک و سوابق آبیاری استفاده شد. شاخصهای NDVI برای استخراج پیکسلهای کشاورزی و ارزیابی مصرف آب محصول استفاده شد. نتایج و بحث مدل METRIC بالاترین دقت را در تخمین ETa نشان داد (R² = 0.87، RMSE = 0.85 میلی متر در روز)، در درجه اول به دلیل استفاده از کالیبراسیون داخلی از طریق پیکسل های لنگر. مدل SEBS همچنین عملکرد قابل قبولی داشت (R2 = 0.79)، در حالی که SEBAL، علیرغم شباهت ساختاری آن به METRIC، به دلیل عدم وجود کالیبراسیون محلی، دقت کمتری (R2 = 0.74) را نشان داد. SEBAL، با این حال، نقشه های فضایی صاف تری از ETa ارائه کرد. انتخاب مدل برای تخمین ETa به کاربرد مورد نظر، در دسترس بودن داده های میدانی و دقت عددی یا مکانی دلخواه بستگی دارد. METRIC با استفاده از کالیبراسیون پیکسل مرجع، برای ارزیابیهای منطقهای و مقیاس مزرعه مناسبتر است. در مقابل، SEBAL و SEBS میتوانند بینشهای فضایی اولیه را تحت شرایط دادههای میدانی محدود ارائه دهند. عملکرد برتر METRIC اهمیت ادغام مشاهدات زمینی با تصاویر ماهواره ای را برجسته می کند. نتیجهگیری و پیشنهادها یافته ها تأیید می کند که مدل METRIC ابزاری قابل اعتماد برای تخمین دقیق ETa در اراضی کشاورزی دشت قربایگان است. می تواند نظارت بر مصرف آب، برنامه ریزی آبیاری و ارزیابی بهره وری را پشتیبانی کند. علاوه بر این، طبقه بندی پیکسل مبتنی بر NDVI به طور قابل توجهی تخمین مصرف آب کشاورزی را بهبود بخشید. مطالعات آینده برای استفاده از ماهوارههای با وضوح زمانی بالا (به عنوان مثال، Sentinel-2) و ترکیب مشاهدات میدانی بیشتر برای کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل توصیه میشود. برای هر سه مدل (METRIC، SEBS و SEBAL)، از دادههای تصاویر ماهوارهای لندست 8 و 9 شامل 9 باند بازتابی و 2 باند حرارتی با تفکیک مکانی 30 متر برای باندهای بازتابی و 100 متر برای حرارتی، دادههای هواشناسی، پردازش تصاویر و تصحیح هندسی، رادیومتریک و اتمسفری انجام شد. دادههای بازتابی و دمای سطح استخراج گردید. مدل METRIC بر اساس بیلان انرژی سطح زمین و روش کالیبراسیون داخلی برای محاسبه تبخیر- تعرق عمل میکند که مراحل اصلی شامل محاسبه تابش خالص (Rn، برآورد شار گرمای خاک، مدل SEBS یک مدل فیزیکی است که تبخیر- تعرق را با استفاده از معادلات بیلان انرژی و پارامترهای سطحی برآورد میکند. که دارای مراحل محاسبه تابش خالص، دمای سطح و آلبیدو، استفاده از شاخصهای پوشش گیاهی مانند NDVI و LAI برای تعیین وضعیت گیاهان و پارامترهای گسیلندگی و مقاومت سطح، برآورد شار گرمای محسوس (H) و شار گرمای نهان (LE) با استفاده از مدل فیزیکی شامل معادله انتقال حرارت و اختلاف دما بین سطح و هوا، محاسبه تبخیر- تعرق در قالب لحظهای و تبدیل به مقدار روزانه با کمک دادههای هواشناسی و الگوریتم SEBS و اعتبارسنجی با مقایسه نتایج با دادههای تبخیر- تعرق مرجع و اندازهگیریهای میدانی و مدل SEBAL نیز بر اساس ارزیابی بیلان انرژی و نسبت بوون برای محاسبه تبخیر- تعرق طراحی شده است، شامل شناسایی نقاط گرم و سرد در تصویر ماهوارهای برای تعیین دمای سطح حداقل و حداکثر، محاسبه ضرایب اختلاف دمای سطح برای برآورد شار گرمای محسوس (H) و گرمای نهان (LE)، استفاده از شاخصهای پوشش گیاهی و دمای سطح برای برآورد پارامترهای مقاومت تبخیری و انتقال حرارت، محاسبه تبخیر- تعرق لحظهای و روزانه با توجه به بیلان انرژی سطح و دادههای هواشناسی متناظر و اعتبارسنجی نیز با دادههای تبخیر- تعرق مرجع، بیلان آب خاک و دادههای میدانی آبیاری در دستور کار دارد. تمام نتایج به دست آمده از هر سه مدل با دادههای تبخیر- تعرق مرجع (ETo) و اندازهگیریهای میدانی آبیاری و آب برگشتی مقایسه و بیلان آب خاک منطقه برای ارزیابی صحت مدلها به کار گرفته شد. مقایسه آماری شامل معیارهایی مانند ضریب تعیین (R²)، خطای میانگین مطلق (MAE) و خطای ریشه میانگین مربعات (RMSE) انجام شد. با استفاده از نقشههای NDVI و تفکیک پیکسلهای زراعی از سایر پوششها، میزان تبخیر- تعرق واقعی در اراضی کشاورزی با هر سه مدل محاسبه و برآورد مصرف آب سالانه صورت گرفت | ||
| کلیدواژهها | ||
| دادههای هواشناسی؛ سنجش از دور؛ اندازهگیری میدانی؛ بیلان آب خاک؛ پیکسل | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Comparative Analysis of Three Remote Sensing Models for Estimating Actual Evapotranspiration in the areas affected by the flood water spreading of Garbaygan Fasa | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ali Jafari1؛ Hamid Hoseinimerandi2؛ Mojtaba Pakparvar2؛ amir eslami2 | ||
| 1Faculty member of Tat organization | ||
| 2Agricultural research, education and promotion organization | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction and Goal Sustainable water management in arid and semi-arid regions requires accurate estimation of water balance components, especially actual evapotranspiration (ETa). ETa is critical for understanding water consumption by vegetation, particularly in irrigated agriculture. Due to limitations of field-based ETa measurements, satellite remote sensing models such as METRIC, SEBAL, and SEBS have gained popularity in recent years. This study aims to evaluate and compare the performance of these three models in estimating ETa over the Garbayegan Plain, Fars Province, Iran.For all three models (METRIC, SEBS and SEBAL), from the data of Landsat 8 and 9 satellite images including 9 reflective bands and 2 thermal bands with spatial resolution of 30 meters for reflective bands and 100 meters for thermal, meteorological data, image processing and geometric, radiometric and atmospheric correction were performed. Reflectivity and surface temperature data were extracted. The METRIC model works based on the energy balance of the earth's surface and the internal calibration method to calculate evapotranspiration-transpiration, the main steps of which include calculating net radiation (Rn), estimating soil heat flux, SEBS model is a physical model that estimates evapotranspiration-transpiration using energy balance equations and surface parameters. Materials and Methods The study was conducted in Garbayegan Plain, located in southeastern Fars Province with an arid climate and an average annual rainfall of about 230 mm. Landsat 8 and 9 satellite imagery from the 2022–2023 agricultural season was used. After performing geometric, radiometric, and atmospheric corrections, the SEBAL, METRIC, and SEBS models were applied based on the surface energy balance equation. The models estimated net radiation, soil heat flux, sensible heat flux, and latent heat flux to calculate instantaneous and daily ETa. Field data, soil water balance, and irrigation records were used for validation. NDVI indices were applied to extract agricultural pixels and assess crop water use. Results and Discussion The METRIC model demonstrated the highest accuracy in ETa estimation (R² = 0.87, RMSE = 0.85 mm/day), primarily due to its use of internal calibration via anchor pixels. The SEBS model also yielded acceptable performance (R² = 0.79), while SEBAL, despite its structural similarity to METRIC, showed lower accuracy (R² = 0.74) due to the absence of local calibration. SEBAL, however, provided smoother spatial maps of ETa. Model selection for ETa estimation depends on the intended application, availability of field data, and desired numerical or spatial accuracy. METRIC, with its use of reference pixel calibration, is more suitable for farm-scale and regional assessments. In contrast, SEBAL and SEBS can offer preliminary spatial insights under limited field data conditions. The superior performance of METRIC highlights the importance of integrating ground observations with satellite imagery. Conclusion The findings confirm that the METRIC model is a reliable tool for accurately estimating ETa in agricultural lands of the Garbayegan Plain. It can support water use monitoring, irrigation planning, and productivity assessments. Furthermore, NDVI-based pixel classification significantly improved estimation of agricultural water consumption. Future studies are recommended to utilize high-temporal-resolution satellites (e.g., Sentinel-2) and incorporate more field observations for model calibration and validation. Keywords: Meteorological data, remote sensing, field measurements, soil water balance, pixels Article Type: Research Article Acknowledgement This is a sincere expression of gratitude to all colleagues and experts in the remote sensing and water sciences fields who have assisted in data collection, satellite imagery processing, and result analysis for this research. We also appreciate the financial support and facilities provided by the Soil and Watershed Conservation Research Institute and the Agricultural and Natural Resources Research and Training Center of Fars. Without their cooperation and support, this research would not have reached this level of accuracy and quality. Conflicts of interest The authors declare that there is no conflict of interest regarding the authorship or publication of this article. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Meteorological data, remote sensing, field measurements, soil water balance, pixels | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 34 |
||