ارزيابي انواع الگوريتم هاي پنجره مجزاء براي محاسبه دماي سطح زمين جهت تعيين بهترين الگوريتم براي تصاوير سنجنده موديس

پيشينه و هدف در سال هاي اخير مطالعه تغييرات اقليمي و همچنين تاثيرات آن ها تبديل به يك موضوع ثابت در عرصه هاي علمي بسياري از كشورها شده است. يكي ازويژگي هاي اصلي اين تغييرات، افزايش دماي هوا در طي 5 دهه اخير نسبت به 500 سال گذشته است. به طوري كه آمارها بيانگر افزايش يك درجه سانتي گراد در دماي هوا در طي 5 دهه اخير هستند. به دماي تابشي پوسته زمين و به مقدار خالص انرژي كه تحت شرايط اقليمي درسطح زمين به توازن رسيده و به مقدار انرژي رسيده، گسيلمندي سطح، رطوبت و جريان هواي اتمسفر بستگي دارد، دماي سطح زمين مي گويند. دماي سطح زمين به عنوان يكي از متغيرهاي كليدي در مطالعات اقليمي و محيطي سطح زمين محسوب مي شود. همچنين از پارامترهاي اساسي در خصوصيات فيزيك سطح زمين در همه مقياس ها از محلي تا جهاني است. در حال حاضر مهم ترين منبع داده هاي اقليمي ايستگاه هاي هواشناسي مي باشند و اين ايستگاه ها آمار اقليمي نقاط خاصي را ارائه مي دهند در حالي كه دما ممكن است در فواصل مختلف از اين ايستگاه ها متحرك بوده و نسبت به ايستگاه مورد نظر كاهش يا افزايش داشته باشد. از اين رو نياز به تكنولوژي اي كه بتواند كاستي هاي ايستگاه هاي هواشناسي را در محاسبه دما در فواصل نمونه برداري و در مكان هاي صعب العبور كه امكان احداث ايستگاه هواشناسي وجود ندارد برطرف كند ضروري است. در سال هاي اخير علوم جديدي مانند سنجش از دور روش هاي جديدي را براي نظارت بر محيط و كسب، ارزيابي و تجزيه و تحليل داده هاي محيطي فراهم آورده است و قابليت ارائه طيف وسيعي از پارمترهاي مربوط به محيط را دارا مي باشد. اين تكنولوژي به عنوان يك منبع مهم و فزاينده از اطلاعات براي مطالعه تغييرات اقليمي كه بر ميزان دماي سطح زمين تأثير مستقيم دارد مطرح مي شود. در طي دو دهه گذشته براي محاسبه دماي سطح زمين 18 الگوريتم توسعه داده شده است كه اين الگوريتم ها در چهار دسته؛ مدل هاي وابسته به گسيلمندي، مدل هاي دو فاكتوره، مدل هاي پيچيده و مدل هاي بر مبناي راديانس قرار دارند. بررسي نتايج مقايسه هاي انجام گرفته بين الگوريتم هاي مختلف نشان مي دهد كه الگوريتم هاي مختلف عملكرد متفاوتي را در موقعيت هاي مختلف با آب و هواي متفاوت جغرافيايي دارند. هدف از اين تحقيق مقايسه انواع الگوريتم هاي محاسبه LST براي تصاوير سنجنده MODIS و تعيين بهترين الگوريتم براي استان آذربايجان شرقي مي باشد. مواد و روش ها براي تبديل ارزش هاي رقومي به تابش طيفي براي باندهاي حرارتي تصاوير سنجنده MODIS استفاده قرار گرفت. تبديل تابش طيفي به بازتاب طيفي با استفاده از رابطه پلانك، داده هاي حرارتي سنجنده MODIS، زماني كه توان تشعشعي آن ها حداكثر يك در نظر گرفته شوند، قابليت تبديل از تابش طيفي به بازتاب طيفي رادارند. در برآورد گسيلمندي سطحي از روش آستانه گذاري شاخص تفاضل نرمال شده گياهي NDVI استفاده شد. جهت مشخص نمودن ويژگي هاي خاك در هر پيكسل و محاسبه ميزان گسيلمندي و اختلاف گسيلمندي، توان تشعشعي به سه دسته تقسيم گرديد؛ 0.2 NDVI به عنوان خاك خشك در نظر گرفته شده وتوان تشعشعي براي آن معادل 0.978 لحاظ مي گردد. 0.5NDVI نتايج و بحث در بين 18 الگوريتم محاسبه دماي سطح زمين براي تصاوير سنجنده MODIS به ترتيب؛ الگوريتم سوبرينو با مقدار RMSE، 1.79 بيشترين دقت، الگوريتم كول كاسليس و پراتا با مقدار RMSE، 2.58 در جايگاه دوم و همچنين الگوريتم هاي ساليسبوري و سوبرينو با مقدار RMSE، 2.79 جايگاه سومي را براي محاسبه LST در بين ساير الگوريتم ها دارا مي باشند. الگوريتم كيين با مقدار RMSE، 5.28 كم ترين دقت را براي محاسبه LST به خود اختصاص داده است. نتيجه گيري بررسي اطلاعات بدست آمده از مقايسه الگوريتم هاي پنجره مجزاء بيانگر تبعيت كلي دماهاي محاسبه شده از شرايط توپوگرافي منطقه است، به طوري كه تقريباً كمترين مقادير درجه حرارت در تمام الگوريتم ها مربوط به قسمت هاي با ارتفاع بيشتر (كوهستاني) و پوشش سبز منطقه است و مقادير دما در نواحي داراي ارتفاع پايين و فاقد پوشش گياهي متراكم افزايش يافته است.