بررسی استفاده از شاخص‌های پوشش گیاهی مبتنی بر تصاویر ماهواره‌ای در ارزیابی وضعیت خشک‌سالی کشاورزی (مطالعه موردی: استان خراسان‌شمالی)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد

2 علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشگاه فردوسی، گروه مهندسی آب

چکیده

خشک­سالی پدیده­ای تدریجی، گسترده و در مقیاس وسیع ویرانگر است. گستردگی مکانی و طولانی­مدت بودن این پدیده، بررسی توزیع مکانی و زمانی آن را نسبت به وقایعی مانند سیل با اهمیت­تر می­کند. در پژوهش پیش رو سعی بر این است تا شرایط خشک­سالی استان خراسان­شمالی با مطالعه نتایج شاخص­های پوشش گیاهی NDVI، EVI و شاخص رطوبت گیاه و خاک NDWI در دو سال خشک (1380-1379) و نرمال (1386-1385) مورد مطالعه قرار گیرد. به منظور برآورد شاخص­های مذکور از تصاویر ماهواره­ای سطح 3 سنجنده مودیس مستقر بر روی ماهواره ترا استفاده شد. نتایج همبستگی شاخص­ها با 7 الگوی مختلف بارش تجمعی نشان داد که در میان سه شاخص استفاده شده، شاخص NDVI در منطقه مورد مطالعه با مقادیر همبستگی معنی­دار بیش­تر با الگوهای بارش تجمعی، بهتر از دو شاخص دیگر عمل کرده است. با توجه به تصحیحات اتمسفری اعمال شده بر روی تصاویر، برخلاف انتظار شاخص EVI نسبت به NDVI همبستگی به نسبت کم­تری با مقادیر بارش از خود نشان داد. شاخص NDWI نیز با مقدار همبستگی معنی­دار کم­تر با الگوهای بارش تجمعی، با اختلاف زیادی در جایگاه سوم قرار گرفت. همچنین نتایج نشان داد میزان همبستگی شاخص­ها با بارش­های تجمعی 30 روز الی 90 روز طی فصل رشد در استان خراسان­شمالی، بیش­تر می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigate of Using of Vegetation Indices Based on Satellite Imagery in Assessing Agricultural Drought (Case Study: North Khorasan Province in Iran)

نویسندگان [English]

  • Samira Nouri 1
  • Seyed Hossein Sanaei Nejad 2
  • Kamran Davari 3
1 in Department of water engineering, Ferdowsi University of Mashhad
2 Department of water engineering, agriculture faculty, Ferdowsi university of Mashhad, Mashhad, Iran
3 ferdowsi Mashhsd university, water enginiering department
چکیده [English]

Drought is a gradual, widespread and devastating phenomenon in large-scale. Spatial extent and long duration of drought causes devastating of it; move important than another natural phonemes as floods. The aim of this research is studying the drought conditions in North Khorasan province in Iran by analyzing results of NDVI, EVI vegetation indices with NDWI index of plant and soil moisture. One normal year (2007) has been compared with one year of dry year (2001). To estimate the mentioned indices, it was used Level 3 MODIS imagery on Terra satellite. Results showed that correlation between 7 different patterns of cumulative rainfalls with three indices used in this study is more meaningful in NDVI index. Due to atmospheric correction applied to the images, the EVI index showed lower correlation with cumulative rainfall amounts. NDWI has the lowest correlation with rainfall patterns. Also at the final, the results of research show that during the growing season in North Khorasan Province (30 to 90 days), the correlation between indices and cumulative rainfalls is more than other days of the year.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agricultural drought
  • EVI
  • NDVI
  • NDWI
  • North Khorasan
امیدی،ر.، رتدمنش،ف و قربانی،م. 1392. کارایی نمایه­های خشک­سالی هواشناسی در مدیریت خشک­سالی سه دهه اخیر (منطقه مورد مطالعه: شهرستان بیران­شهر). اولین همایش ملی چالش­های منابع آب و کشاورزی. 24 بهمن 1392. دانشگاه آزاد اسلامی. خوزستان. ایران.
انصاری.ح و داوری،ک. 1389. ارزیابی تغییرات مکانی و زمانی خشک­سالی با استفاده از شاخص پالمر (PDSI). نشریه علوم کشاورزی و منابع طبیعی. 1.2: 125-140.
پرویز،ل.، خلقی.م.ف.، ولی­زاده،خ.، عراقی­نژاد.س.،  ایران­نژاد.پ. 1389. ارزﻳﺎﺑﻲ ﻛﺎراﻳﻲ ﺷﺎﺧﺺ ﺗﻔﺎﺿﻞ ﻧﺮﻣﺎل ﺷﺪه ﭘﻮﺷﺶ ﮔﻴﺎﻫﻲNDVI. از ﻃﺮﻳﻖ ﭘﺎﻳﺶ وﺿﻌﻴﺖ ﭘﻮﺷﺶ ﮔﻴﺎﻫﻲ. همایش ملی ژئوماتیک 89. تهران. ایران.
پرویز،ل.، خلقی.م.ف.، ولی­زاده، خ.، عراقی­نژاد.س.،  ایران­نژاد.پ. 1390. بررسی کارایی شاخص­های منتج از فناوری سنجش از دور در ارزیابی خشک­سالی هواشناسی؛ مطالعه موردی، حوضه ابریز سفیدرود. نشریه جغرافیا و توسعه، ویژه­نامه مخاطرات محیطی، 22: 147-164.
سیمای کشاورزی خراسان شمالی، 1394، قابل دسترس در:
http://www.nkj.ir/portal/index.php?page&id=242 
عرفانیان،م.، وفایی،ن و رضاییان­زاده،م. 1391. ارایه روش نوین برای ارزیابی ریسک خشک­سالی استان فارس با تلفیق داده­های ماهانه بارندگی ماهواره TRMM و داده­های شاخص پوشش گیاهی NDVI سنجنده Terra/MODIS. نشریه پژوهش­های جغرافیای طبیعی. 46.1: 93-108.
میرموسوی،ح و کریمی،ح. 1392. مطالعه‌ی اثر خشک­سالی بر روی پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر سنجنده‌ی MODIS مورد: استان کردستان. نشریه جغرافیا و توسعه. 31: 57-76.
یزدان­پناه،ح.، مومنی،م.، حسین قلی­نژاد،ح.، موحدی،ح.و سلیمانی­تبار،م. 1391. مقایسه شاخص­های مبتنی بر سنجش از دور به منظور پایش خشک­سالی. نشریه جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی. 54.2: 85-98.
Agricultural landscape of Khorasan Shomali province. 2015. Available at http://portal.nkj.ir/?partid=7340 (visited 20 September 2015).
Chandrasekar,K., Sesha Sai,M.V.R., Roy,P.S. and Dwevedi,R.S. 2010. Land Surface Water Index (LSWI) response to rainfall and NDVI using the MODIS Vegetation Index product, International Journal of Remote Sensing. 31.15: 3987-4005.
Gao,Z., Gao,W and Chang,N.B. 2011. Integrating temperature vegetation dryness index (TVDI) and regional water stress index (RWSI) for drought assessment with the aid of LANDSAT TM/ETM+ images, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 13:495-503.
Gu,Y., Brown,J.F., Verdin,J.P and Wardlow,B. 2007. A five-year analysis of MODIS NDVI and NDWI for grassland drought assessment over the central Great Plains of the United States. Journal of Geophysical Research Letters. 34: 1-6.
Leeuwen,W.V., Hartfield,K., Miranda,M and Meza,F.J. 2013. Trends and ENSO/AAO Driven Variability in NDVI Derived Productivity and Phenology alongside the Andes Mountains. Journal of Remote Sensing. 5: 1177-1203.
Li,B., Tang,H., Chen,D. 2009. Drought Monitoring Using the Modified Temperature/Vegetation Dryness Index, 2nd International Congress on Image and Signal Processing. 17-19 Octber. 2009, China.
Shakya,N., Yamaguchi,Y. 2006. Drought Monitoring Using Vegetation and LST Indices in Nepal and Northeastern India,  Proceedings of the Conference of the Remote Sensing Society of Japan. 203-204.
Wan,Z., Wang,P., Li,X. 2004. Using MODIS Land Surface Temperature and Normalized Difference Vegetation Index products for monitoring drought in the southern Great Plains USA, International Journal Remote Sensing. 25.1: 61-72.
Yuan,L., Heping,T and Hua,W. 2007. Dynamic Drought Monitoring in Guangxi Using Revised Temperature Vegetation Dryness Index, Wuhan University Journal of Natural Sciences. 12.4:663-668.
Zhang,L., Jiao,W., Zhang,H., Huang,C and Tong,Q. 2017. Studying drought phenomena in the Continental United States in 2011 and 2012 using various drought indices, Remote Sensing of Environment. 190: 96-106.
Zhong,D., Lin,P., Tian,S., Chi.,H., Zhang,X.,  Wen-Ying,W. 2011. Drought monitoring in Southwest China with HJ data, International Conference on Electronics, Communications and Control (ICECC). 9-11 September. 2011. China. 235- 238