بررسی سطوح برفگیر در البرز مرکزی با استفاده از داده‌های ماهواره ای MODIS وAVHRR و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد/ سنجش از دور و GIS، شرکت آب منطقه ای تهران

2 استادیار /گروه سنجش از دور و GIS، دانشگاه شهید بهشتی

3 استادیار/ گروه مهندسی ژئوماتیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی

4 کارشناس ارشد /سنجش از دور و GIS، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

ایران سرزمینی کم آبی است که در عرض متوسط مدار معتدله و ناحیه گرم و خشک قرار گرفته است و بارش برف به ویژه در مناطق کوهستانی به عنوان یکی از اصلی‌ترین منابع آبی جهت ذخیره آب برای فصول گرم سال محسوب می‌شود. در این تحقیق از داده‌های ماهواره NOAA سنجنده AVHRR و ماهواره TERRA سنجنده MODIS و به کارگیری دو روش قرار دادن آستانه در داده‌های AVHRR و MODIS به منظور شناسایی سطوح برفگیر در ارتفاعات البرز مرکزی استفاده شده است. اساس تفکیک ابر و برف در این تحقیق، اختلاف انعکاس آنها در محدوده طول موجهای مرئی و مادون قرمز می‌باشد.
در الگوریتم برف سنجی MODIS، با تعریف شاخصNDSI1 جداسازی برف انجام شد اما با توجه به عدم توانایی این شاخص در جداسازی برف از سایر منابع رطوبتی، با تعریف حدود آستانه برای باندهای 1، 2، 4 و6 این مسئله حل ‌گردید. در الگوریتم برف سنجی توسط داده‌های NOAA نیز از آستانه گذاری در انعکاس باندهای 1 ، 3و محاسبه Radiance و دمای درخشندگی2 باندهای حرارتی استفاده ‌شد. با استفاده از داده‌های AVHRR  در تاریخ 6/1/1383 مساحت سطوح برفگیر 5303 کیلومتر مربع و با استفاده از داده‌های MODIS در تاریخ 3/1/1382، سطوح برفگیر البرز مرکزی با پوشش کامل، ناقص و پوشش ابر به ترتیب 994 و 2570 و 2505 کیلومتر مربع محاسبه گردید. در پایان نیز با استفاده از همبستگی میان عناصر اقلیمی دمای 9/2 درجه سانتیگراد به عنوان آستانه ریزش برف و ارتفاع متناظر صفر درجه به عنوان خط ماندگاری برف محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

GIS-Based Snow Mapping in Central Alborz Mountain Chain Using MODIS and AVHRR Data

نویسندگان [English]

  • GH. R Dini 1
  • P Zieaean Firouzabadi 2
  • A Alimohammadi 3
  • S Dadashi Khanghah 4
1 GIS Expert of Tehran Water Authority
2 Assist. Professor, RS&GIS Dept. University of Shahid Beheshti
3 Assistant Professor, Geomatics Dept. K.N.T University
4 MSc. in RS&GIS, University of Shahid Beheshti
چکیده [English]

Iran is a drought region which is located in middle meridian of earth. Especially in mountains, precipitations fall as snowfall and provide water supply for warm season. Therefore, it is so important for hydrologists and water resource engineers to determinate boundary of snow cover to be able to estimate water supply. In this study, snow cover area in Central Alborz mountains were detected using NOAA-AVHRR and TERRA-MODIS data using threshold determination in near infrared band.
Discrimination between snow and clouds is one of the important problems in snow mapping using satellite data. Clouds are very diverse and have high reflection in visible and NIR band but snow shows low reflectance in this band. In MODIS snow mapping algorithm, first using NDSI, snow pack detected but for discrimination between snow and other wet lands we utilized threshold in 1, 2, 4 and 6 bands. In NOAA-AVHRR algorithm were also used threshold for Albedo of band 1 and 3 and brightness temperature 3 and 4. Snow areas in AVHRR is 5303 square kilometers in March 27th 2004 and full snow, fractal snow and clouds areas in MODIS data were 994, 2570 and 2505 square kilometers in March 25th 2003, respectively.
Finally, using interrelation between hydro-climatology parameters 2.9°C were calculated as minimum temperature of snowfall and height of corresponding 0° C were calculated for snow permanence height in Central Alborz.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Snow mapping algorithm
  • Brightness temperature
  • Albedo
  • Snow line
  • NDSI
  • MODIS
  • AVHRR

الماس‌پور، اردبیلی اصل، 1383، تعیین حجم ذخایر برفی حوضه‌‌های آبریز با استفاده از سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS)، داده‌های ماهواره­ای سنجنده مودیس و آمار ایستگاه‌های برف سنجی  (مطالعه موردی: آبریز سد‌های اهر، علویان، نهند)، اولین کنفرانس سالانه مدیریت منابع آب ایران دانشگاه تهران

آمارنامه ایستگاههای هیدروکلیماتولوژی شرکت سهامی آب منطقه‌ای تهران طی سالهای 1381-1351

جلوخانی نیارکی، 1381، بررسی سطوح برف با استفاده از داده­های AVHRR و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، پایان نامه کارشناسی ارشد به راهنمایی علیمحمدی سراب، دانشگاه تربیت مدرس.

Bryan A. Baum, Qing Trepte, (1999), “a Grouped Threshold Approach for Scene Identification in AVHRR Imagery”, American Meteorological Journal.

Dorothy K. Hall, Andrew B. Tait, George A. Riggs, Vincent V. Salomonson, (2001), Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) for the MODIS Snow-, LakeIce- and Sea Ice-Mapping Algorithms, NASA.

Hall, D. K., G. A. Riggs, and V. V. Salomon son, (1995): Development of methods for mapping global snow cover using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer data. Remote Sens. Environ. 54, pp. 127–140.

Porhemmat, J., Saghafian, B., Sedghi, H. (2000), Snow Cover Mapping From Mixed Snow-Cloud NOAA Imagery, WWW.GISDEVELOPMENT.NET

 

Jenson, J. R. (2000), Remote Sensing of Environment an Earth Resource Perspective, Prentice Hall Series in Geographic Information Science.

Malcher, P., Floricioiu, D. and Rott, H., International Geosciences and Remote Sensing Symposium (IGARSS 2003), Institute for Meteorology and Geophysics (IMGI) University of Innsbruck.

Simpson. J.J, Stitt, M. Sienko, (1998), Improved estimates of the aerial extent of snow cover from AVHRR data, Elsevier Journal of Hydrology 204, pp. 1-23.