تهیه نقشه شوری سطحی خاک با استفاده از داده‌های دورسنجی ETM+ (مطالعه موردی: شمال آق‌قلا، استان گلستان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

این پژوهش به‌منظور ارائه مدلی برای تهیه نقشه شوری با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای ETM+ و مقادیر شوری در منطقه‌ای در شمال آق‌قلا در استان گلستان انجام شد. به این منظور تصاویر ماهواره‌ای مورد تصحیحات هندسی و اتمسفری قرار گرفتند. پردازش‌های لازم مانند ادغام باندهای چند طیفی با باند پانکروماتیک، تبدیل تسلدکپ، آنالیز مؤلفه‌های اصلی و نسبت‌گیری بر روی باندها به‌منظور ایجاد باندهای مصنوعی انجام گرفت. یک شبکه نمونه‌برداری منظم به ابعاد 10×2 کیلومتر و به فواصل مختـلف طراحی و بر روی منطقه مورد مطالعه پیاده شد. نمونه‌برداری از خاک (169 نمونه) از عمق 5-0 سانتی‌متری به فواصل 50، 250، 500، 1000 متری از یکدیگر انجام و هدایت الکتریکی آنها در عصاره اشباع اندازه‌گیری گردید. موقعیت مکانی نمونه‌ها با استفاده از GPS ثبت و در محیط GIS، نقشه موقعیت نمونه‌ها تهیه شد. ارزش‌های طیفی هر یک از نمونه‌ها در باندهای مختلف استخراج و ارتباط بین ارزش‌های طیفی (باندهای اصلی، باندهای حاصل از تسلدکپ و آنالیز مؤلفه‌های اصلی، ادغام داده‌ها و باندهای نسبت‌گیری شده) با مقادیر هدایت الکتریکی مربوط به 80 درصد نمونه‌ها بررسی شد. پس از تعیین باندهای مناسب برای شرکت در مدل، نتایج اولیه نشان داد که بین مقادیر هدایت الکتریکی سطحی با باند 4 اصلی، مؤلفه‌های روشنایی و سبزینگی حاصل از تبدیل تسلدکپ و مؤلفه حاصل از ادغام باند پانکروماتیک با باند 4 اصلی ، ارتباط معنی‌داری در سطح 1 درصد وجود دارد. پس از انتخاب بهترین مـدل، اعتبـارسنجی آن بـا 20 درصـد نمـونه‌هـا به‌منظور تعیین پارامترهای ME[1] و RMSE[2] انجام شد. نتـایج کنـترل اعتبار با مقادیـر ME و RMSE به‌ترتیب معادل  18/0- دسی‌زیمنس بر متر و 6/55 دسی‌زیمنس بر متر بیانگر مناسب بودن تخمین حاصل از مدل می باشد. در نهایت نقشه شوری براساس مدل رگرسیونی قابل ارائه تهیه شد. نتایج کلی این پژوهش نشان داد که در منطقه‌ای در شمال آق‌قلا با مساحت 2000 هکتار،‌ استفاده از داده‌های رقومیETM+ و مشتقات آن، می‌تواند به‌منظور پهنه‌بندی و توجیه تغییرات شوری مؤثر باشد.

عنوان مقاله [English]

Mapping soil surface salinity using remote sensing data of ETM+ (Case study: North of Agh Ghala, Golestan Province)

چکیده [English]

This study was done in order to submit a model for salinity map made with ETM+ satellite data and salinity values in a district in North of Agh Ghala in Golestan province. The Geometric and atmospheric correction of Satellite images were carried out Processings such as; multispectral bands fusion with panchromatic band, tasseled cap transformation, principal component analysis, and ratioing for composite bands creation were done. The regular sampling grid with 2×10 km dimension and different intervals were designed and performed on the study area. Soil samples (169 samples) were taken from 0-5 cm depth with intervals of 50, 100, 250, 1000 m and their electrical conductivity (EC) were measured. The location of the samples was determined by GPS and samples location map was made with GIS software. Spectral values for each sample were extracted by different bands. Correlation between spectral values i.e. (main bands, tasseled cap bands, principal component analysis and composite bands) with electrical conductivity values were investigated for 80% of the samples. By determining correlated bands and selecting desirable bands for contributing in model, primary results showed that correlation between electrical conductivity values with B4 bands, brightness, greenness and fuse B4 were significant in 1% level. After selecting the best model, cross validation was calculated with 20% samples for determinating ME and RMSE parameters. Cross validation results showed the suitable estimation of model with ME and RMSE values was equal to -0.18 and 55.6 dS/m, respectively. Finally, salinity map was prepared using submitted regression model. In this research, results confirmed that salinity changes can be evaluated by digital data of ETM+ and it's composites in district of north Agh Ghala with 2000 ha area.