۲۳۲۵۸پ
per
برآورد تبخیر و تعرق، عملکرد محصول و بهره وری آب در کشت گندم با استفاده از سنجش از دور( مطالعه موردی :منطقه اهر)
Estimation of Wheat Evapotranspiration, Yield, and Water Use Productivity Using Remote Sensing (Case Study: Ahar County)
/حامد سبزچی دهخوارقانی
: کشاورزی
، ۱۳۹۹
، میرزائی
۸۷ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
مهندسی کشاورزی گرایش آبیاری و زهکشی
۱۳۹۹/۰۶/۰۵
تبریز
روش‌های سنجش از دور در پهنه‌بندی زمین‌های کشاورزی و برآورد مکانی و زمانی مقادیر تبخیر و تعرق در آنها در مقیاس گسترده مکانی و زمانی به عنوان جایگزین شیوه‌های پرهزینه و زمانبر جمع‌آوری آمار میدانی، در حال گسترش است .تا کنون روش‌های مختلفی جهت شناسایی اراضی با استفاده از تصاویر سنجنده‌های اپتیک و راداری ارائه گردیده است .برخی از این روش‌ها با تاکید بر فرآیندهای حذف پیکسل‌های ابری، مناسب اقلیم مرطوب با روزهای متعدد ابرناکی بوده و برخی دیگر به دلیل روش بکار رفته در آنها در راستای ترکیب تصاویر هر دو سیستم اپتیک و راداری، دارای پیچیده‌گی‌های خاص خود می‌باشد .در این میان روش‌های مبتنی بر استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد سری زمانی شاخص گیاهی هر یک از محصولات زراعی فرآیند نسبتا ساده‌تری در پهنه‌بندی اراضی زراعی دارد .در این پژوهش با ارائه یک روش جدید برای پهنه‌بندی مزارع گندم ابتدا با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS و سپس ترکیب آن با تصاویر ماهواره Landsat ۸ بود .در این فرآیند از قدرت تفکیک زمانی تصاویر سنجنده MODIS و قدرت تفکیک مکانی تصاویر ماهواره Landsat ۸ بهره گرفته شد .روش ارائه شده توانست با مقادیر صحت کلی، شاخص کاپا و F۱ به ترتیب برابر با ۵/۹۲ درصد، ۶۷/۰ و ۷۱/۰ با دقت قابل قبولی سطوح تحت کشت گندم دیم را تفکیک نماید .سپس توزیع مکانی و زمانی مقادیر تبخیر و تعرق واقعی در مزارع گندم دیم و آبی با استفاده از الگوریتم SEBAL برآورد و صحت نتایج آن با روشAffholder - Eaglemanدر اراضی گندم دیم و روش FPM در اراضی گندم آبی ارزیابی شد .در این پژوهش برای نخستین بار از روشAffholder - Eaglemanجهت برآورد توزیع مکانی و زمانی مقادیر تبخیر و تعرق در مزارع گندم دیم با تهیه نقشه اصلاح شده بافت خاک منطقه مورد مطالعه استفاده شد که بدین ترتیب امکان استفاده از نتایج آن جهت ارزیابی صحت توزیع مکانی و زمانی تبخیر و تعرق حاصل از الگوریتم SEBAL فرآهم گردید .از مقایسه نتایج الگوریتم SEBAL با نتایج روش‌های محاسباتی در اراضی گندم میانگین خطای مطلق ۶۱/۰ میلیمتر بر روز و ضریب همبستگی ۹/۰ بدست آمد .هدف نهایی در این پژوهش که ارائه روشی جدید در راستای پتانسیل‌سنجی مزارع گندم دیم با استفاده از کاربرد تکنیک های سنجش از دور بود، با برآورد و تحلیل توزیع مکانی و زمانی مقادیر تبخیر و تعرق، عملکرد روزانه محصول گندم دیم و بهره‌وری آب حاصل شد .بدین ترتیب که با تحلیل فراوانی مقادیر تبخیر و تعرق مزارع دیم در شهرستان اهر ابتدا یک مقدار آستانه برای حداقل مقدار تبخیر و تعرق در مرحله گلدهی گندم تعیین گردید .سپس مشخص شد که در مرحله گلدهی گیاه گندم، در مزارع گندمی که میزان تبخیر و تعرق بیشتر و یا برابر با مقدار آستانه بود، عملکرد محصول و بهره وری آب نیز بیشتر بود .نتایج نشان داد که در برخی از مزارع گندم دیم واقع در نواحی مرکزی مقدار تبخیر و تعرق در مرحله گلدهی پایین‌تر از حد آستانه بود که منجر به پایین بودن مقادیر عملکرد محصول و بهره وری آب در این مزارع نسبت به سایر مزارع گردید .
Remote sensing methods are being developed to map crop fields and to estimate spatiotemporal values in large-scale studies as alternatives to costly and time-consuming on-field measurements. So far, some methods have been developed for wheat and rice area mapping using images by optical and radar sensors. Some of the aformentoned methods are appropriate for humid climates with several cloudy days, while others use complex processes in terms of combining both optics and radar images. Meanwhile, methods based on the unique variation of the vegetation index time series belong to each crop are relatively simple methods that can be used for crop area mapping. In this study a new method was developed for wheat area mapping by the use of MODIS images and then it was combined with Landsat 8 images. Both MODIS high temporal and Landsat 8 high spatial resolutions were used in the mentioned process. The method showed acceptable results since the overall accuracy, Kapa index, and F1 score for the final rain-fed wheat map were 92.5 , 0.67, and 0.71 respectively. Another objective of this study was also to estimate the spatiotemporal distribution of wheat evapotranspiration in rainfed wheat and irrigated wheat fields using the SEBAL algorithm and to evaluate the results by comparing them to results from the Eagleman-Affholder and the FPM methods for rain-fed wheat and irrigated wheat, respectively. In this study, for the first time, the Eagleman-Affholder method was applied spatially by preparing the soil map for the study area that made it possible for the results to be compared with the results from the SEBL algorithm. By comparing the wheat evapotranspiration values from SEBAL and from computational methods, the average absolute error and correlation coefficient were calculated as 0.61 mm/day and 0.9 respectively. The final objective of this study was to develop a method for spatially recognizing of rain-fed wheat growth potential using remote sensing techniques. To achieve the latest goal, the spatial distribution of evapotranspiration, yield, and water productivity values were analyzed. From the frequency analyses of the evapotranspiration values, first, a threshold value was determined for the anthesis stage of the wheat. It was found that in those fields where the amount of evapotranspiration in the anthesis stage was equal or higher than the threshold value, the amounts of yield and water productivity were also higher. Results showed that in some of the areas located in the central part of Ahar county, the amounts of evapotranspiration were lower than the threshold value in the anthesis stage of the wheat and these areas showed lower amounts of yield and water productivity in comparison with other fields
Estimation of Wheat Evapotranspiration, Yield, and Water Use Productivity Using Remote Sensing (Case Study: Ahar County)
سبزچی دهخوارقانی، حامد
Sabzchi Dehkharghani, Hamed
ناظمی، امیر حسین، استاد راهنما
اشرف صدرالدینی، سید علی، استاد راهنما
مجنونی، ابوالفضل، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
