توسعه یک مدل رگرسیونی شاخص مبنا به منظور برآورد رطوبت سطح خاک از تصاویر MODIS با در نظر گرفتن اثرات بافت خاک

کمیت رطوبت خاک یکی از پارامترهای کلیدی در  ارزیابی خشکسالی و تغییرات اقلیمی محسوب می شود. پایش بهنگام و دقیق این کمیت در مقیاس های منطقه ای و جهانی به کمک سنجش از دور یک راهکار سودمند محسوب می گردد. تا کنون روش های مختلفی برای برآورد رطوبت سطح خاک از داده های ماهواره ای ارائه شده است. استفاده از روش های مبتنی بر محدوده کوچکی از طیف الکترومغناطیسی در قالب شاخص های منفرد، نمی تواند راه حل مناسبی برای برآورد رطوبت سطح خاک در حوزه سنجش از دور مرئی و حرارتی باشد. استفاده منفرد از یک شاخص محدودیت های خاص خود را به همراه دارد. این محدودیت ها می تواند شامل میزان تاثیر پذیری از شرایط جوی، هندسه تصویربرداری، توپوگرافی و ویژگی های خاک باشد. بنابراین استفاده از تمامی پتانسیل محدوده طیف الکترومغناطیسی (باندهای مرئی، مادون قرمز نزدیک و طول موج کوتاه و حرارتی) در قالب ترکیبی رگرسیونی از شاخص های طیفی، می تواند در بهبود دقت برآورد رطوبت سطح خاک موثر باشد. در این تحقیق ابتدا میزان همبستگی تعداد 20 شاخص ارائه شده در حوزه تخمین رطوبت سطح خاک با مقادیر رطوبت اندازه گیری شده زمینی مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه شاخص ها به ترتیب اولویت قدر مطلق ضریب همبستگی خطی و نمایی و به تدریج به یک مدل خطی افزوده شدند و  عملکرد این روند از نقطه نظر دقت برآورد رطوبت سطح خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. مدل بهینه تخمین رطوبت سطح خاک رگرسیونی خطی از شاخص های LST-VSDI-NDWI-SASI به دست آمد که با بهبود دقتی به میزان (RMSE=0.048) همراه بود. از طرف دیگر، با توجه به این که خاک ها سطح اشباع شدگی متفاوتی دارند، منطقی خواهد بود که مدلسازی آن ها هم براساس دسته بندی نوع بافت خاک صورت پذیرد. بنابراین مدل خطی رطوبت سطح خاک برای سه مجموعه داده با کلاس های خاک متوسط بافت، نسبتا درشت بافت و درشت بافت مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که، مدل تخمین رطوبت برای خاک های متوسط بافت در مقایسه با خاک های درشت بافت خوانش نسبتا خوبی با مقادیر رطوبت اندازه گیری شده را دارد (RRMSE=29%..., RRMSE=0.032). به عبارت دیگر مدل برآورد رطوبت به همه انواع خاک ها تعمیم پذیر نمی باشد و خاک های درشت دانه به واسطه ی خاصیت گرانروی بالا توان حفظ مقادیر محسوسی از رطوبت را نداشته و در تعامل با امواج الکترومغناطس رفتار کم معناتری را از خود نشان می دهند. در نقطه ی مقابل، خاک های با بافت نرم و ریزدانه به واسطه کاهش محسوس رفتار مویینگی در آن ها، تعامل معنادارتری را در هنگام برهمکنش با امواج الکترومغناطیس نشان می دهند.