[صفحه اصلی ]   [Archive] [ English ]  
:: صفحه اصلي :: درباره نشريه :: آخرين شماره :: تمام شماره‌ها :: جستجو :: ثبت نام :: ارسال مقاله :: تماس با ما ::
:: دوره 7، شماره 2 - ( 6-1398 ) ::
جلد 7 شماره 2 صفحات 83-112 برگشت به فهرست نسخه ها
ارایه مدلی واریانس‌مبنا برای نرمال‌سازی دمای سطح بدست آمده از تصاویر ماهواره‌ای نسبت به پارامترهای محیطی
محمد کریمی فیروزجائی، مجید کیاورز*، سیدکاظم علوی پناه، سعید حمزه، یوان مالبتا
دانشگاه تهران
چکیده:   (624 مشاهده)
نرمال­سازی دمای سطح نسبت به عوامل محیطی از اهمیّت بالایی در مطالعات علمی و تصمیمات مدیریتی مناطق شهری و غیرشهری برخوردار است. هدف از این پژوهش، ارائه مدلی واریانس مبنا برای نرمال­سازی دمای سطح نسبت به پارامترهای محیطی می­باشد. برای این‌منظور از باندهای ماهواره لندست 8، محصول بخار آب مودیس و مدل رقومی ارتفاع استر استفاده شده است. در این پژوهش مجموعه عوامل توپوگرافی، تابش ورودی به سطح، آلبیدو، نرخ افت محیطی، پوشش گیاهی و مجموعه خصوصیّات بیوفیزیکی سطح به ­عنوان پارامترهای محیطی در نظر گرفته شده است. برای محاسبه دمای سطح از الگوریتم تک کاناله استفاده و برای مدل­سازی تابش ورودی به سطح مدل کولبو بهبود یافته ارائه شده است. همچنین برای مدل­سازی آلبیدو سطح، از ترکیب باندهای انعکاسی لندست 8، نرخ افت محیطی از مدل رقومی ارتفاع و خصوصیات بیوفیزیکی از ترکیب­های باندی تسلدکپ استفاده شده است. در نهایت برای محاسبه ضرایب مجهول مربوط به هر یک از پارامترها در مدل ارائه­شده برای نرمال­سازی دمای سطح با شرط مینیم شدن واریانس مقادیر دمای سطح نرمال­شده، از مدل سرشکنی کمترین مربعات استفاده شده است. برای ارزیابی دقت نتایج مدل ارائه شده شاخص­های ضریب همبستگی و خطای مجذور میانگین مربعات بین مقادیر دمای سطح مدل­شده، مشاهده­شده و اندازه­گیری­شده زمینی و واریانس مقادیر دمای سطح نرمال­شده بکار گرفته شده است. نتایج حاصل از پژوهش نشان­دهنده این است که برای محدوده­ی مورد مطالعه، پارامتر تابش ورودی به سطح، بیشترین و پارامترهای ارتفاع و سبزینگی، کمترین تاثیر را بر مقدار و چگونگی توزیع دمای سطح دارند. مقدار ضریب همبستگی و خطای جذر میانگین مربعات بین دمای سطح مدل­شده و دمای سطح مشاهده شده منطقه اول به ترتیب برابر با 97/0 و 53/1 و واریانس مقادیر دمای سطح نرمال­شده 79/0 می­باشد. همچنین نتایج حاصل از پژوهش،کارایی بالای مدل ارائه شده را برای نرمال‌سازی دمای سطح نسبت به پارامتر­های محیطی نشان می­دهد.
واژه‌های کلیدی: نرمال‌سازی، دمای سطح زمین، پارامترهای محیطی، واریانس‌مبنا.
متن کامل [PDF 6934 kb]   (189 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: سنجش از دور
دریافت: 1396/4/26 | پذیرش: 1397/1/27 | انتشار: 1398/6/31
فهرست منابع
1. [1] L. Jia, M. Marco, S. Bob, J. Lu, and M. Massimo, "Monitoring Water Resources and Water Use from Earth Observation in the Belt and Road Countries," Bulletin of Chinese Academy of Sciences, vol. 32, no. Z1, pp. 62-73, 2017.
2. [2] S. Mansor, A. Cracknell, B. Shilin, and V. Gornyi, "Monitoring of underground coal fires using thermal infrared data," International Journal of Remote Sensing, vol. 15, no. 8, pp. 1675-1685, 1994.
3. [3] Z. Wan, P. Wang, and X. Li, "Using MODIS land surface temperature and normalized difference vegetation index products for monitoring drought in the southern Great Plains, USA," International Journal of Remote Sensing, vol. 25, no. 1, pp. 61-72, 2004.
4. [4] M. Friedl, "Forward and inverse modeling of land surface energy balance using surface temperature measurements," Remote sensing of environment, vol. 79, no. 2, pp. 344-354, 2002.
5. [5] J. Ma, S. Chen, X. Hu, P. Liu, and L. Liu, "Spatial-temporal variation of the land surface temperature field and present-day tectonic activity," Geoscience Frontiers, vol. 1, no. 1, pp. 57-67, 2010.
6. [6] J. A. Okalebo et al., "An Evaluation of the Community Land Model (Version 3.5) and Noah Land Surface Models for Temperature and Precipitation Over Nebraska (Central Great Plains): Implications for Agriculture in Simulations of Future Climate Change and Adaptation," in Climate Change Adaptation, Resilience and Hazards: Springer, 2016, pp. 21-34.
7. [7] C. Berger, J. Rosentreter, M. Voltersen, C. Baumgart, C. Schmullius, and S. Hese, "Spatio-temporal analysis of the relationship between 2D/3D urban site characteristics and land surface temperature," Remote Sensing of Environment, vol. 193, pp. 225-243, 2017.
8. [8] J. A. Voogt and T. R. Oke, "Thermal remote sensing of urban climates," Remote sensing of environment, vol. 86, no. 3, pp. 370-384, 2003.
9. [9] H. Lievens, B. Martens, N. Verhoest, S. Hahn, R. Reichle, and D. Miralles, "Assimilation of global radar backscatter and radiometer brightness temperature observations to improve soil moisture and land evaporation estimates," Remote Sensing of Environment, vol. 189, pp. 194-210, 2017.
10. [10] P. P. Harris, S. S. Folwell, B. Gallego-Elvira, J. Rodríguez, S. Milton, and C. M. Taylor, "An evaluation of modeled evaporation regimes in Europe using observed dry spell land surface temperature," Journal of Hydrometeorology, vol. 18, no. 5, pp. 1453-1470, 2017.
11. [11] M. Bellaoui, A. Hassini, and K. Bouchouicha, "Remote Sensed Land Surface Temperature Anomalies for Earthquake Prediction," in International Journal of Engineering Research in Africa, 2017, vol. 31, pp. 120-134: Trans Tech Publ.
12. [12] T. C. Eckmann, D. A. Roberts, and C. J. Still, "Using multiple endmember spectral mixture analysis to retrieve subpixel fire properties from MODIS," Remote Sensing of Environment, vol. 112, no. 10, pp. 3773-3783, 2008.
13. [13] Q. Weng, M. K. Firozjaei, M. Kiavarz, S. K. Alavipanah, and S. Hamzeh, "Normalizing land surface temperature for environmental parameters in mountainous and urban areas of a cold semi-arid climate," Science of The Total Environment, vol. 650, pp. 515-529, 2019.
14. [14] M. Karimi Firozjaei, M. Kiavarz Mogaddam, S. Alavipanah, and S. Hamzeh, "Normalizing Satellite Images-Derived Land Surface Temperature Relative to Environmental Parameters Based on the Soil and Vegetation Energy Balance Equations," Journal of Geomatics Science and Technology, vol. 7, no. 3, pp. 213-232, 2018.
15. [15] M. K. Firozjaei, M. Kiavarz, O. Nematollahi, M. Karimpour Reihan, and S. K. Alavipanah, "An evaluation of energy balance parameters, and the relations between topographical and biophysical characteristics using the mountainous surface energy balance algorithm for land (SEBAL)," International Journal of Remote Sensing, pp. 1-31, 2019.
16. [16] C. Mattar et al., "Impacts of the broadband albedo on actual evapotranspiration estimated by S-SEBI model over an agricultural area," Remote sensing of environment, vol. 147, pp. 23-42, 2014.
17. [17] Y. Malbéteau et al., "Normalizing land surface temperature data for elevation and illumination effects in mountainous areas: A case study using ASTER data over a steep-sided valley in Morocco," Remote Sensing of Environment, vol. 189, pp. 25-39, 2017.
18. [18] M. Coolbaugh, C. Kratt, A. Fallacaro, W. Calvin, and J. Taranik, "Detection of geothermal anomalies using advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer (ASTER) thermal infrared images at Bradys Hot Springs, Nevada, USA," Remote Sensing of Environment, vol. 106, no. 3, pp. 350-359, 2007.
19. [19] F. J. Gutiérrez, M. Lemus, M. A. Parada, O. M. Benavente, and F. A. Aguilera, "Contribution of ground surface altitude difference to thermal anomaly detection using satellite images: Application to volcanic/geothermal complexes in the Andes of Central Chile," Journal of Volcanology and Geothermal Research, vol. 237, pp. 69-80, 2012.
20. [20] R. C. Dubayah, "Modeling a solar radiation topoclimatology for the Rio Grande River Basin," Journal of Vegetation Science, vol. 5, no. 5, pp. 627-640, 1994.
21. [21] S. A. Kalogirou, Solar energy engineering: processes and systems. Academic Press, 2013.
22. [22] N. Raz-Yaseef, E. Rotenberg, and D. Yakir, "Effects of spatial variations in soil evaporation caused by tree shading on water flux partitioning in a semi-arid pine forest," Agricultural and Forest Meteorology, vol. 150, no. 3, pp. 454-462, 2010.
23. [23] M. Z. Jacobson, Fundamentals of atmospheric modeling. Cambridge university press, 2005.
24. [24] E. W. Danielson, J. Levin, and E. Abrams, Meteorology. McGraw-Hill, 2003.
25. [25] J. R. Minder, P. W. Mote, and J. D. Lundquist, "Surface temperature lapse rates over complex terrain: Lessons from the Cascade Mountains," Journal of Geophysical Research: Atmospheres, vol. 115, no. D14, 2010.
26. [26] C. Rolland, "Spatial and seasonal variations of air temperature lapse rates in Alpine regions," Journal of Climate, vol. 16, no. 7, pp. 1032-1046, 2003.https://doi.org/10.1175/1520-0442(2003)016<1032:SASVOA>2.0.CO;2 [DOI:10.1175/1520-0442(2003)0162.0.CO;2]
27. [27] M. Hais and T. Kučera, "The influence of topography on the forest surface temperature retrieved from Landsat TM, ETM+ and ASTER thermal channels," ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 64, no. 6, pp. 585-591, 2009.
28. [28] J. Dozier and S. I. Outcalt, "An approach toward energy balance simulation over rugged terrain," Geographical Analysis, vol. 11, no. 1, pp. 65-85, 1979.
29. [29] J. Peters, B. De Baets, E. M. De Clercq, E. Ducheyne, and N. E. Verhoest, "Influence of topographic normalization on the vegetation index-surface temperature relationship," Journal of Applied Remote Sensing, vol. 6, no. 1, pp. 063518-1-063518-15, 2012.
30. [30] M. Kiavarz Moghaddam, "Land Surface Thermal Anomaly Detection Based on Satellite Thermal Band Nomalization," Journal of Geomatics Science and Technology, pp. 55-65, 2017.
31. [31] T. Cooley et al., "FLAASH, a MODTRAN4-based atmospheric correction algorithm, its application and validation," in Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2002. IGARSS'02. 2002 IEEE International, 2002, vol. 3, pp. 1414-1418: IEEE.
32. [32] M. H. R. Moghaddam, A. Sedighi, S. Fasihi, and M. K. Firozjaei, "Effect of environmental policies in combating aeolian desertification over Sejzy Plain of Iran," Aeolian Research, vol. 35, pp. 19-28, 2018.
33. [33] Q. Weng, M. K. Firozjaei, A. Sedighi, M. Kiavarz, and S. K. Alavipanah, "Statistical analysis of surface urban heat island intensity variations: A case study of Babol city, Iran," GIScience & Remote Sensing, vol. 56, no. 4, pp. 576-604, 2019.
34. [34] S. A. Mousavi Maleki, H. Hizam, and C. Gomes, "Estimation of hourly, daily and monthly global solar radiation on inclined surfaces: Models re-visited," Energies, vol. 10, no. 1, p. 134, 2017.
35. [35] J. A. Duffie and W. A. Beckman, Solar engineering of thermal processes. John Wiley & Sons, 2013.
36. [36] A. Mousivand, W. Verhoef, M. Menenti, and B. Gorte, "Modeling top of atmosphere radiance over heterogeneous non-Lambertian rugged terrain," Remote Sensing, vol. 7, no. 6, pp. 8019-8044, 2015.
37. [37] C. Proy, D. Tanre, and P. Deschamps, "Evaluation of topographic effects in remotely sensed data," Remote Sensing of Environment, vol. 30, no. 1, pp. 21-32, 1989.
38. [38] L. Xin, T. Koike, and C. Guodong, "Retrieval of snow reflectance from Landsat data in rugged terrain," Annals of Glaciology, vol. 34, no. 1, pp. 31-37, 2002.
39. [39] R. Richter, T. Kellenberger, and H. Kaufmann, "Comparison of topographic correction methods," Remote Sensing, vol. 1, no. 3, pp. 184-196, 2009.
40. [40] S. Hantson and E. Chuvieco, "Evaluation of different topographic correction methods for Landsat imagery," International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, vol. 13, no. 5, pp. 691-700, 2011.
41. [41] R. G. Allen, R. Trezza, and M. Tasumi, "Analytical integrated functions for daily solar radiation on slopes," Agricultural and Forest Meteorology, vol. 139, no. 1, pp. 55-73, 2006.
42. [42] Q. Liu, G. Liu, C. Huang, S. Liu, and J. Zhao, "A tasseled cap transformation for Landsat 8 OLI TOA reflectance images," in Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 2014 IEEE International, 2014, pp. 541-544: IEEE.
43. [43] Q. Liu, G. Liu, C. Huang, and C. Xie, "Comparison of tasselled cap transformations based on the selective bands of Landsat 8 OLI TOA reflectance images," International Journal of Remote Sensing, vol. 36, no. 2, pp. 417-441, 2015.
44. [44] J. P. Walawender, M. Szymanowski, M. J. Hajto, and A. Bokwa, "Land surface temperature patterns in the urban agglomeration of Krakow (Poland) derived from Landsat-7/ETM+ data," Pure and Applied Geophysics, vol. 171, no. 6, pp. 913-940, 2014.
45. [45] J. C. Jiménez-Muñoz, J. A. Sobrino, D. Skoković, C. Mattar, and J. Cristóbal, "Land surface temperature retrieval methods from Landsat-8 thermal infrared sensor data," IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol. 11, no. 10, pp. 1840-1843, 2014.
46. [46] X. Yu, X. Guo, and Z. Wu, "Land surface temperature retrieval from Landsat 8 TIRS-Comparison between radiative transfer equation-based method, split window algorithm and single channel method," Remote Sensing, vol. 6, no. 10, pp. 9829-9852, 2014.
47. [47] J. C. Jiménez‐Muñoz and J. A. Sobrino, "A generalized single‐channel method for retrieving land surface temperature from remote sensing data," Journal of Geophysical Research: Atmospheres, vol. 108, no. D22, 2003.
48. [48] J. A. Sobrino, J. C. Jiménez-Muñoz, and L. Paolini, "Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5," Remote Sensing of environment, vol. 90, no. 4, pp. 434-440, 2004.
49. [49] J. C. Jiménez-Muñoz, J. Cristóbal, J. A. Sobrino, G. Sòria, M. Ninyerola, and X. Pons, "Revision of the single-channel algorithm for land surface temperature retrieval from Landsat thermal-infrared data," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 47, no. 1, pp. 339-349, 2009.



XML     Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:


کریمی فیروزجائی محمد، کیاورز مجید، علوی پناه سیدکاظم، حمزه سعید، مالبتا یوان. ارایه مدلی واریانس‌مبنا برای نرمال‌سازی دمای سطح بدست آمده از تصاویر ماهواره‌ای نسبت به پارامترهای محیطی. مهندسی فناوری اطلاعات مکانی. 1398; 7 (2) :83-112

URL: http://jgit.kntu.ac.ir/article-1-717-fa.html



دوره 7، شماره 2 - ( 6-1398 ) برگشت به فهرست نسخه ها
نشریه علمی-پژوهشی مهندسی فناوری اطلاعات مکانی Engineering Journal of Geospatial Information Technology
Persian site map - English site map - Created in 0.04 seconds with 29 queries by YEKTAWEB 4311