محاسبه آب معادل از پوشش برفی با پردازش تصاویر سنجنده MODIS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

در مناطق کوهستانی شمال­غرب ایران، بویژه در فصول سرد سال، بارش برف به­عنوان مهمترین عنصر اقلیمی شناخته می­شود. آب ذوب معادل ناشی از پوشش برفی می­تواند، با اعمال عکس­العمل­های متقابل و مرتبط به هم در یک حوضه­ی آبریز، سایر پارامترهای هیدرولوژیکی نظیر: جریان آب­های سطحی، نحوه­ی تغذیه سفره‌های آب زیرزمینی، وقوع سیلاب و پوشش گیاهی را متأثر سازد.
تحقیق در محدوده­ی حوضه­ی آبریز «آجی­چای» که از دو کوهستان مهم سبلان و سهند سرچشمه گرفته و به دریاچه ارومیه ختم می­گردد، صورت گرفته است. به منظور طراحی نقشه­ی برف، تصاویر ماهواره‌ای سنجنده MODIS در محیط نرم­افزار ERDAS Imagine  بر اساس الگوریتم­های مختلف به صورت مرحله­ای پردازش شد. سپس، در محیط نرم­افزار ArcGIS ضمن بهره­گیری از داد‌ه‌های نقطه‌ای ثبت شده توسط ایستگاه‌های برف‌سنجی، سایر عملیات تحلیل مکانی نظیر: تبدیل نقشه­های توپوگرافی آنالوگ به فرمت رقومی، ایجاد مدل ناهمواری منطقه، استخراج اتوماتیک محدوده­ی حوضه­ی آبریز و طراحی چند­ضلعی‌های «تیسن» به ترتیب اجرا شد.
با همپوشانی منطقی چندضلعی‌های حاصله و نقشه سطح پوشش برف در محدوده تأثیر هر ایستگاه زمینی در محیط GIS، میزان همبستگی بین مقادیر بارش برف ثبت شده، مساحت هر کدام از زیرحوضه­ها و آب ذوب معادل مثبت ارزیابی شد و این مقدار برای سال آبی 84-1383 (2005 میلادی) در کل حوضه (با مساحت 363249 هکتار) حدود شصت و شش میلیون مترمکعب محاسبه گردید.
نتایج نهایی نشان دهنده­ی قابلیت پردازش تصاویر MODIS در روند مطالعه پوشش برفی می­باشد، چرا که این سنجنده دارای تعداد باندهای بیشتر، میزان تفکیک مکانی قابل استناد و سری­های زمانی متوالی است. بنابراین، با اجرای الگوریتم اتوماتیک برفی می­توان تصاویر ماهواره­ای را به صورت بهنگام پایش و خصوصیات هیدروکلیماتیک حوضه­های آبریز در مقیاس منطقه­ای را جهت کاربردهای متنوع پردازش نمود. 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of Snow Water Equivalent by Processing of MODIS Satellite Imageries

نویسندگان [English]

  • ali akbar Rasouli
  • salam Adhami
چکیده [English]

In mountainous area of the northwest of Iran, snowfall could be regarded as an important climatic element particularly during cold seasons. Snow cover and snow depth, in turn, could influence the other hydrological components such as: stream flow charge, ground water reservoir, flood occurrence and vegetative canopy, by means of significant interconnected reflections throughout a water basin.
The current research was accordingly introduced to provide some snow cover maps using MODIS imageries in the Agi-Chay basin which is located in the east of the Orumiyyeh Lake, with two high mountains namely: Sahand and Sabalan in the catchments. First, to design the snow cover map, different image processing algorithms were progressively applied to the same time series imageries (provided for year 2005) and available ground-based data by applying an ERDAS Imagine software. Then, using ArcGIS software some required spatial analysis such as: transforming of existing analogue topographic maps to digital format, designing of a DEM model, extracting of watershed divides and generating of Thiesen polygons have been subsequently completed. At the last stage, an overlaying operation was applied to estimate the rate of snow water equivalent (nearly about sixty nine billions m3 for year 2005)in the study area referencing to the ground observation data.  
Final results reveal the importance of models which have been provided by processing of MODIS images because of its spatial and temporal resolutions and the great number of bands. By examining snowmap algorithm, it was found that this function could be regarded as a precise method in the analyzing of imageries at a regional scale. Easy calculations, simplicity, high accuracy and automated operations are the most implications of a methodology which was introduced in the current investigation.