مقایسه تبخیر تعرق واقعی حاصل از داده های سنجش از دور با بهره گیری از روش گرام اشمیت و الگوریتم سبال با داده های لایسیمتری (مطالعه موردی؛ شرکت کشت و صنعت نیشکر امیرکبیر)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد/ آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

2 استادیار /گروه آبیاری و زهکشی دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

3 استاد /گروه آبیاری و زهکشی دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.

چکیده

یکی از مولفه‌های مهم در معادله‌ی بیلان آب تبخیر تعرق می‌باشد که اهمیت به‌سزایی در مدیریت منابع آب دارد. هم‌چنین در علوم مختلف تلاش بر این است که روش‌های سخت‌افزاری به نرم‌افزاری تبدیل شوند. یکی از روش‌های نرم‌افزاری تعیین تبخیر تعرق واقعی استفاده از سنجش از دور و بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای می‌باشد. با توجه به اهمیت میزان تبخیر تعرق واقعی در تخصیص منابع آب در تحقیق حاضر با استفاده از تصاویر ماهواره‌های لندست 8 (دارای تفکیک مکانی مناسب) و مودیس (با تفکیک زمانی مناسب) میزان تبخیر تعرق واقعی نیشکر در کشت و صنعت نیشکر امیرکبیر تعیین و با مقادیر حاصل از لایسیمتر مقایسه گردید. بدین منظور ابتدا تصاویر لندست 8 و مودیس به روش گرام اشمیت در بازه‌ی زمانی 16 روزه ادغام و میزان تبخیر تعرق واقعی نیشکر با استفاده از الگوریتم سبال برآورد گردید. هم‌چنین میزان تبخیر تعرق واقعی با استفاده از تصاویر لندست 8 و الگوریتم سبال نیز به‌دست آمد و در نهایت نتایج دو روش با روش لایسیمتری و با یکدیگر مورد مقایسه آماری قرار گرفتند. مقایسه نتایج نشان دادند که میانگین تفاضل مطلق بین تبخیر تعرق واقعی روش تلفیق تصاویر و لایسیمتر 55/0 میلی‌متر در روز، این شاخص بین تبخیر تعرق واقعی تصاویر ماهواره‌ای لندست به‌صورت مجزا و لایسیمتر 063/0 میلی‌متر بر روز و مقدار میانگین تفاضل مطلق دو روش سنجش از دور 58/0 به‌دست آمد. هم‌چنین در سطح پنج درصد تفاوت معناداری بین دو روش سنجش از دور ملاحظه نگردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison of Actual Evapotranspiration Estimated Using Gram-Schmidt Method and SEBAL Algorithm with Lysimeteric Data (Case study; Amir Kabir Sugarcane Argo-Industry)

نویسندگان [English]

  • A.S. Goshehgir 1
  • M. Golabi 2
  • A.A. Naseri 3
1 M.Sc Student of Irrigation and Drainage, Faculty of Water Science Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Assistance Professor, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water Science Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
3 Professor, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water Science Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

One of the most important parameters of the water balance equation is evapotranspiration which is effective factor in the management of water resources. Also in different sciences it has been shown the transformation of hardware methods to software methods. One of these few cases is determination actual evapotranspiration using remote sensing and satellite images. According to the importance of actual evapotranspiration in the allocation of water resources in current research by using satellite images from Landsat 8 (suitable spatial resolution) and MODIS (acceptable temporal resolution) were determined the amount of mention parameter of sugarcane in Amir Kabir Sugarcane Argo-Industry and was compared with lysimeteric data. For this purpose, Landsat 8 and MODIS images were merged in the period of 16 days by Gram-Schmidt method and the actual evapotranspiration of sugarcane was estimated by SEBAL algorithm. In addition, the amount of actual evapotranspiration was calculated using Landsat8 images and SEBAL algorithms. Finally, the results of two mention methods were compared with lysimeteric data and were analyzed by statistical methods. The results indicated that the average of absolute difference between actual evapotranspiration of fusion images and lysimeteric method was 0.55 (mm/day). This index was 0.063 (mm/day) between Landsat 8 images and lysimeteric data and the average of absolute difference between two methods of remote sensing was obtained 0.58 (mm/day). Also at the level of five percent, there is not a significant difference between the two methods of remote sensing.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SEBAL Algorithm
  • Actual Evapotranspiration
  • Gram-Schmidt method

Allen R, Tasumi M, Trezza R, Waters R, Bastiaanssen W (2002) SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land). Advance Training and User’s Manual–Idaho Implementation. Version, 1:97

Allen RG, Tasumi M, Trezza  R, Bastiaanssen W, Morse T, Kramber W,  Wright  J (2005)  METRIC: High Resolution Satellite Quantification of Evapotranspiration. Part Two – Energy Balance, University of Idaho, Kimberly, Idaho

Allen R, Irmak A, Trezza R, Hendrickx JM, Bastiaanssen W, Kjaersgaard J (2011) Satellite‐based ET estimation in agriculture using SEBAL and METRIC. Hydrological Processes, 25(26):4011-4027

Bastiaanssen WGM, Menenti  M, Feddes  RA, Holtslag  AAM (1998) A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL): 1. Formulation. Journal of Hydrology, 212:198–212

Bastiaanssen WGM, Thiruvengadachari T, Sakthivadivel R, Molden DJ (1999) Satelliteremote sensing for estimating productivities of land and water. International Journal of Water
Resources Development, 15:181-196

Craig A, Bernard L, Brower V (2000) Process for enhancing the spatial resolution of multispectral imagery using pan-sharpening”,United States Patent, Appl. No: 09/069,232, 2000

Fakhimi M, Smael A, Shah Pasandzadeh, M (2016) Evaluating different method of fusion images of IRS and ASTER. The 2nd International Congress of Earth Sciences and Urban Development (In Persian)

Gervasio Pineiroa G, Perelman S, Guerschman JP, Paruelo JM (2008) How to evaluate models: Observed vs. predicted or predicted vs. observed? Ecological modeling, 316-322

Ghamarnia H, Rezvani SV (2014) Calculation and zoning of evapotranspiration using SEBAL method in the west of Iran (Mian Darband Plain). Journal of water and soil, 28(1):72-81 (In Persian)

Ghamarnia H, Gholamian SM,  Kamali N (2017) Estimating of crop coefficient and actual evapotranspiration of corn using LANDSAT8 Images (Case Study: Sarab Nilufar Plain in Kermanshah). Iran-Water Resources Research, 12(4):93-107 (In Persian)

 Karimi  AR,  Farhadi Bansouleh B, Hesadi, H  (2012) Estimation of regional evapotranspiration using LANDSAT TM images and SEBAL Algorithm. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 4(6):353-364 (In Persian)

Kathryn A, Semmens A, Martha C, Anderson A, et al. (2016) Monitoring daily evapotranspiration over two California vineyards using Landsat 8 in a multi sensor data fusion approach.  Remote Sensing of Environment, 185:155–170

Makari M, Ghahraman B, Sanaei Nejad SH, Alizadeh A (2015) Temporal and spatial downscaling of actual evapotranspiration based-Landsat and MODIS Images. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 5(9):710-719 (In Persian)

Miryaghoubzadeh M, Solaimani K, Habibnejad Roshan M, Shahedi K, Abbaspour K, Akhavan S (2014) Estimation and assessment of actual evapotranspiration using remote sensing data (Case study: Tamar basin, Golestan province, Iran). Irrigation and water engineering journal, 4(15):89-102 (In Persian)

Moghimi A, Ebadi H, Sadeghi V (2016) Review of change detection methods from multitempolar satellite images by pixel-based and object-based approach. Geospatial Engineering Journal, 7(2):99-110 (In Persian)

Ramos JG, Cratchley CR, Kay JA, Casterad MA, Martinez-cob A, Dominguez R (2009) Evaluation of satellite evapotranspiration estimates using ground-meteorological data available for the Flumen District into the Ebro valley of N.E. Spain. Agricultural Water Management, 96:638-652

Sanaei Nezhad SH, Noori S, Hasheminia SM (2011) Estimation of evapotranspiration using satellite image data in Mashhad area. Journal of water and soil, 25(3):540-547 (In Persian)

Safi R, Mirlatifi SM, Akbari M (2016) Assessment of water productivity of the Amirkabir Sugarcane Agro-Industry farms using Landsat 8 Satellite data. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 10(1):36-47 (In Persian)

Simaie E, Homaee M, Norouzi AA (2013) Evaluating SEBAL model to estimate evapotranpiration using MODIS and TM sensors data. Water and soil resources coservation journal, 2(4):29-40 (In Persian)

Soheylifar Z, Mirlatifi SM, Naseri AA, Assari M (2012) Estimating actual evapotranspiration of sugarcane by remote sensing. (A case study: Mirza Kochakkhan Sugarcane Agro-Industry Company Farms). Journal of water and soil science, 23(1):151-163 (In Persian)

Steele D, Thoreson B, Hopkins D, Clark B, Tuscherer S, Gautam R (2015) Spatial mapping of evapotranspiration over Devils Lake basin with SEBAL: application to flood mitigation via irrigation of agricultural crops. Irrigation Science, 33(1):15-29

Zhuang X,  Shi R,  Liu Ch (2011) Data fusion satellite remotely sensed images and its application in agriculture. Photonics and Imaging for Agricultural Engineering, doi:10.1117/12.888029