کاربرد سامانه گوگل ارث انجین در منابع آب – معرفی داده های کاربردی سنجش از دور در منابع آب

564 بازدید

اخبار ، مقالات و تحقیقات گروهی را دنبال کنید.

آموزش رایگان نرم افزار ENVI

در ENVI حرفه ای شو 🦾

0 تا 100 مفاهیم سنجش از دور

کاملا رایگان شروع کن 🧩

آموزش رایگان ArcGIS pro

واقعاااااا رایگاااااانه 🤗

آموزش گوگل ارث انجین

شدیدا توصیه شده 🌏

دانلود لندیوز 10 متری ایران و …

به کمک گوگل ارث انجین 🚀

کتاب موتور پردازش مجازی

اولین کتاب آموزش گوگل ارث انجین 📗

طبقه بندی تصاویر ماهواره ای

آشنایی با انواع روش ها 😲

پیش پردازش تصاویر ماهواره ای

هندسی – رادیومتریکی – اتمسفری 🀄

دانلود داده های آلتیمتری

ترازسنجی برای دریاچه ها 🧿

پوشش اراضی 10 متری

تولید شده توسط ESRI 🧐

نمایش سه بعدی در ArcGIS

مدل رقومی ارتفاع 🗻

مطالب پربازدید

مقاله کاربرد گوگل ارث انجین در منابع آب منتشر شد! در این مقاله، به موضوع کاربرد گوگل ارث انجین در منابع آب پرداخته و داده های کاربردی سنجش از دور در منابع آب نیز معرفی شده است. سامانه گوگل ارث انجین بهترین و قدرتمندترین سامانه تخصصی سنجش از دور تحت وب است که در سال های اخیر بسیاری از فرایند های…

مقاله کاربرد گوگل ارث انجین در منابع آب منتشر شد! در این مقاله، به موضوع کاربرد گوگل ارث انجین در منابع آب پرداخته و داده های کاربردی سنجش از دور در منابع آب نیز معرفی شده است. سامانه گوگل ارث انجین بهترین و قدرتمندترین سامانه تخصصی سنجش از دور تحت وب است که در سال های اخیر بسیاری از فرایند های پردازش تصاویر ماهواره ای را تسهیل نموده. مهم ترین مزیت این سامانه تسهیل پردازش داده های سری زمانی است که در تمامی آموزش های منتشر شده در سایت girs نیز به آن تاکید شده است. با استفاده از این مقاله شما با انواع داده های کاربردی در منابع آب و پردازش های مرتبط با آن در گوگل ارث انجین آشنا خواهید می شوید.


مقدمه

سنجش از دور امکان تهیه داده ها در سه بعد مکان، ارتفاع و زمان را به خوبی فراهم کرده است. یکی از مهم ترین ویژگی های ماهواره های کاربردی سنجش از دور، توان تفکیک زمانی آن ها است. با استفاده از این ویژگی، قابلیت تصویر برداری پیوسته در طول زمان با فواصل مشخص فراهم می شود. در همین راستا برخی از ماهواره ها با فواصل زمانی کوتاهتر و برخی دیگر با فواصل زمانی طولانی تر نسبت به تصویربرداری از سطح زمین اقدام می کنند. 


عموما ماهواره های اقلیمی و کاربردی در منابع آب از توان تفکیک زمانی بالاتری برخوردار هستند بصورتی که با استفاده از آن ها پایش تغییرات مولفه های آبی در فواصل زمانی کوتاهتر فراهم می گردد. به عنوان مثال سنجنده GPM قابلیت اندازه گیری بارش در هر ۳۰ دقیقه را دارا است. با استفاده از این سنجنده شما می توانید تغییرات بارش را در سراسر جهان در هر ۳۰ دقیقه اندازه گیری نمایید. از سوی دیگر با استفاده از سنجنده مادیس می توانید بصورت روزانه نسبت به پایش پدیده های سطح زمین و اتمسفر اقدام نمایید. 


خوشبختانه امروزه گوگل ارث انجین داده های عموم سنجنده ها و ماهواره های کاربردی در منابع آب را پوشش می دهد. بسیاری از این داده ها بصورت پروداکت های آماده در دسترس است و برخی دیگر بصورت داده های تصحیح شده قابل استفاده هستند. به عنوان مثال شما می توانید به مهم ترین پروداکت های سنجنده مادیس بصورت پردازش شده دسترسی داشته باشید و همچنین امکان استفاده از داده های آماده ماهواره های سری لندست و سنتینل نیز بصورت رایگان فراهم است تا از این طریق هر کاربری بتواند به راحتی نسبت به استخراج اطلاعات مورد نیاز خود اقدام کند. 


هم اکنون کاربران گوگل ارث انجین امکان برداشت داده های بارش، پوشش برف، آب معادل برف، پهنه های آبی سطحی، پهنه های آبی زیرسطحی، رطوبت خاک، تبخیر و تعرق و غیره را دارند و این یک مزیت بزرگ است که بتوانید در عرض چند ثانیه تمامی اطلاعات مورد نیاز خود را برای بازه های زمانی و مکانی متنوع، از آن استخراج نمایید. 


گوگل ارث انجین در منابع آب

در حال حاضر سامانه گوگل ارث انجین (تقریبا) تمامی سنجنده ها و داده های کاربردی در منابع آب را پشتیبانی می کند. محیط برنامه نویسی پویا و کاربردی آن نیز شرایطی را ایجاد کرده تا کاربران بتوانند هر مدلی را در آن به اجرا بگذارند. به عنوان مثال داده های تبخیر و تعرق سنجنده مادیس بر اساس الگوریتم پنمن مانتیس بصورت رایگان در این سامانه عرضه شده است اما اگر بخواهید امکان محاسبه الگوریتم های دقیق تر تبخیر و تعرق مانند سبال و متریک نیز با استفاده از امکانات این سامانه فراهم است. 


در سامانه گوگل ارث انجین امکان استخراج اطلاعات زیر در زمینه منابع آب به خوبی فراهم است:

  • مساحت سطحی آب
  • رطوبت سطحی و زیرسطحی
  • بارش باران 
  • نسبت پوشش برف
  • عمق برف 
  • آب معادل برف
  • روان آب
  • آب زیرزمینی
  • تبخیر و تعرق
  • آشکارسازی مناطق سیل زده
  • پایش خشکسالی
  • و غیره

از مزیت های مهم گوگل ارث انجین آن است که بسیاری از این پروداکت ها را می توانید بصورت پردازش شده و آماده استفاده کنید و نیاز به محاسبه آن ها نیست. همین امر امکان افزایش سرعت انجام کارها را خصوصا برای کاربران نهایی داده های سنجش از دور افزایش می دهد.


امروزه عموم کاربران سنجش از دور در سطح دنیا را افرادی تشکیل می دهند که در رشته های وابسته به علوم زمین تحصیل کردند و بصورت مستقیم با آن در ارتباط نیستند. این افراد غالبا آشنایی گسترده ای از روش ها و تکنیک های پردازش داده های ماهواره ای ندارند و پیاده سازی بسیاری از الگوریتم ها برای آن ها مشکل ساز است. در همین راستا پروداکت های آماده داده های ماهواره ای که بصورت موضوعی در زمینه های مختلف قابل استفاده است این مشکل را به حداقل رسانده است. چرا که سنجش از دور یک علم میان رشته ای است و به عنوان یک ابزار برای حل مشکلات متخصصین در سایر علوم استفاده می شود و به این صورت، استفاده از این ابزار برای کاربران لذت بخش تر خواهد شد و گوگل ارث انجین نیز این لذت را دو چندان کرده است. 


داده های منابع آب 

سنجنده ها، ماهواره ها و مدل های اقلیمی کاربردی در منابع آب، در سامانه گوگل ارث انجین عبارت انداز:

  • ماهواره های سری لندست
  • پروداکت آب ماهواره لندست  
  • ماهواره های سری سنتینل 
  • پروداکت پوشش گیاهی MODIS
  • پروداکت دمای سطح زمین MODIS
  • پروداکت پوشش آبی MODIS
  • پروداکت تبخیر و تعرق MODIS
  • پروداکت کاربری اراضی MODIS
  • پروداکت برف MODIS
  • پروداکت عمق برف مدل FLDAS
  • پروداکت بارش برف مدل FLDAS
  • پروداکت آب معادل برف مدل FLDAS
  • پروداکت رطوبت خاک SMAP
  • پروداکت بارش سه ساعته TRMM
  • پروداکت بارش ماهیانه TRMM
  • پروداکت بارش سی دقیقه ای GPM
  • پروداکت بارش روزانه مدل PERSIANN
  • پروداکت ذخایر آبی GRACE
  • و …

لندست در مطالعات منابع آب

تصاویر ماهواره ای لندست در سامانه گوگل ارث انجین به دو صورت قابل استفاده است. ۱) داده های تصحیح اتمسفری شده، ۲) پروداکت های آماده. داده های تصحیح شده این ماهواره برای محاسبه مساحت سطحی پوشش های آبی بسیار کاربردی است. به عنوان مثال شما می توانید تغییرات مساحت سطحی دریاجه ارومیه را از دهه ۷۰ میلادی تا کنون بصورت پیوسته مورد پایش قرار دهید. 


پروداکت آب ماهواره لندست نیز در سامانه گوگل ارث انجین بارگذاری شده است. با استفاده از این پروداکت شما می توانید تغییرات انواع پوشش های آبی در سراسر جهان را در یک بازه زمانی ۳۰ ساله مورد ارزیابی قرار داده و بصورت یک نقشه طبقه بندی شده در اختیار داشته باشید. 


علاوه بر مساحت سطحی پهنه های آبی شما می توانید تبخیر و تعرق بر اساس الگوریتم های سبال و متریک با بر اساس تصاویر ماهواره ای لندست نیز محاسبه نمایید. الگوریتم های تبخیر و تعرق از محاسبات متعدد و پیوسته ای برخوردار است. به همین منظور اجرای آنها در محیط کدنویسی قدرتمندی مانند گوگل ارث انجین، محاسبه آنها را بسیار سریعتر و کاربردی تر می نماید. با این حال کاربردهای لندست در منابع آب به این چند مورد محدود نمی شود و بسیار گسترده تر است اما این موارد به عنوان پر استفاده ترین کاربردهای لندست در مطالعات منابع آب محسوب می شود. 


مادیس در مطالعات منابع آب

 پروداکت های آماده سنجنده مادیس در زمینه های مختلف امکان استفاده از آن ها را برای انجام پژوهش ها بسیار راحت کرده است. پروداکت های زیست محیطی سنجنده MODIS در زمینه محاسبه سطحی پهنه های آبی، خشکسالی و غیره بسیار کاربردی هستند. با وجود آنکه داده های این سنجنده از توان تفکیک مکانی بالایی برخوردار نیستند، اما از لحاظ زمانی، تناوب مناسبی داشته و امکان پایش زمانی دقیق تر را فراهم می کند. 


برای محاسبه مساحت سطحی پهنه های آبی سنجنده مادیس بسیار مناسب است. اگرچه ماهواره لندست جزییات مکانی بیشتری فراهم می کند اما از لحاظ آشکارسازی تناوب زمانی تغییرات، مادیس حاوی داده های دقیق تری است. 


شاید در این جا بپرسید کدامیک (لندست یا مادیس) برای محاسبه پهنه آبی بهتر هستند؟ پاسخ در کاربرد و نوع اطلاعات مورد انتظار شما است. اگر نیاز به دقت بالای مکانی در برآورد مساحت دارید لندست گزینه مناسبی برای شما خواهد بود اما در صورتی که نیاز به تناوب زمانی بالا دارید از مادیس استفاده نمایید. اگر نیاز به هر دو ویژگی آنها بصورت یک جا دارید بایستی تصاویر لندست و مادیس را با یکدیگر تلفیق نمایید که از لحاظ عملی و علمی قابل اجرا است. 


علاوه بر مساحت سطحی، داده های مادیس برای محاسبه خشکسالی نیز بسیار کاربردی است. امروزه شاخص های VCI و TCI از معروفترین شاخص های محاسبه خشکسالی هستند که با استفاده از پروداکت های چند روزه سنجنده مادیس در پوشش گیاهی و دما سطح زمین قابل محاسبه است.


شاخص VCI نشان دهنده رطوبت گیاه است که در سری های زمانی بلند مدت تغییرات رطوبت گیاه متناسب با تغییرات اقلیمی را نشان میدهد. در مقابل شاخص TCI نشان دهنده خشکی گیاه است که در بلند مدت ارزیابی و بررسی می شود. بررسی رابطه بین این دو شاخص نشان دهنده آن است که اگر در طول زمان میزان رطوبت گیاه روند کاهشی و میزان خشکی روند افزایشی داشته باشد، نشان دهنده وقوع خشک سالی در منطقه مورد مطالعه است. البته در کنار این شاخص ها، شاخص های مکمل دیگری نیز مانند VHI از ترکیب دو شاخص مذکور محاسبه می شود که نشان دهنده میزان سلامتی گیاه است. 


یکی دیگر از پروداکت های مهم سنجنده مادیس در منابع آب، پروداکت برف آن است. با استفاده از پروداکت برف شما می توانید تغییرات مساحت سطحی پهنه های برفی را برای یک بازه زمانی ۲۰ ساله بصورت روزانه و چند روزه مورد بررسی قرار دهید. با وجود آنکه پهنه های آبی در پروداکت برف خطاهایی را ایجاد می کنند، اما می توان با استفاده از ترکیب پروداکت آب و برف این سنجنده نسبت به برطرف سازی این خطا به شکل کاربردی اقدام نمود. 


سنجنده مادیس از قابلیت بسیار بالایی در محاسبه تبخیر و تعرق و مصارف آبی در زمین های زراعی نیز برخوردار است. در سامانه گوگل ارث انجین پروداکت تبخیر و تعرق این سنجنده که بر اساس الگوریتم پنمن مانتیس (بصورت پروداکت ۸ روزه) محاسبه شده، در دسترس است و قابلیت استفاده در پروژه های تبخیر و تعرق را نیز دارد. با این حال برای محاسبه دقیق تر تبخیر و تعرق می توانید نسبت به فرمول نویسی الگوریتم سبال بر روی تصاویر مادیس در گوگل ارث انجین نیز اقدام کنید. 


سنتینل در مطالعات منابع آب

در حال حاضر ماهواره سنتینل ۲ بدلیل توان تفکیک مکانی بالا و توان تفکیک زمانی مناسب، از محبوبیت بسیار بالایی در میان کاربران سنجش از دور در جهان برخوردار است. در حال حاضر ماهواره سنتینل ۲ محبوب ترین ماهواره در زمینه کاربردهای کشاورزی است. با این حال این ماهواره از کاربردهای موثری در مطالعات منابع آبی نیز برخوردار است. 


برخی از کاربران تصور می کنند که ماهواره سنتینل ۲ برای محاسبه تبخیر و تعرق دقیق تر (بدلیل توان تفکیک مکانی ۱۰ متری) قابل استفاده است. اما این یک فرض کاملا اشتباه و نادرست است. ماهواره سنتینل ۲ فاقد باند مادون قرمز حرارتی بوده و به همین دلیل نمی تواند به تنهایی برای محاسبه تبخیر و تعرق استفاده گردد. چراکه مهم ترین باند برای محاسبه تبخیر و تعرق باند حرارتی و محاسبه دمای سطح زمین است. 


با این حال تصاویر ماهواره ای سنتینل ۲ برای محاسبه مساحت سطحی پهنه های آبی (خصوصا رودخانه ها) بسیار کاربردی است و امکان تعیین خط ساحلی را با دقت بسیار بالاتری نسبت به لندست و مادیس فراهم می کند. علاوه بر این، داده های این سنجنده برای شناسایی و پایش پهنه های آبی کوچک در محیط های شهری، سدها، سیل ها و رودخانه ها بسیار کاربردی است. به عنوان مثال در زمینه پایش مخاطره سیل، باندهای ۱۰ متری سنتینل امکان تعیین دقیق تر مرز مناطق سیل زده را در نواحی شهری و بیرون از آن فراهم می کند. در حال حاضر در گوگل ارث انجین امکان فراخوانی تصاویر تصحیح اتمسفری شده سنتینل ۲ از سال ۲۰۱۵ تا کنون فراهم است و قابلیت محاسبه در انواع پروژه های زیست محیطی را نیز دارا است. 


علاوه بر ماهواره سنتینل ۲، داده های راداری ماهواره سنتینل ۱ نیز در گوگل ارث انجین برای استفاده در پروژه های مختلف در دسترس است. با استفاده از داده های ماهواره سنتینل ۱ شما می توانید نسبت به آشکارسازی مناطق سیل زده و همچنین محاسبه رطوبت خاک اقدام نمایید. مهم ترین مزیت داده های راداری قابلیت تصویر برداری در هر ساعتی از شبانه روز و وضعیت ابری است. درصورتی که طوفان شدیدی در منطقه مورد مطالعه شما باشد، داده های راداری امکان تصویربرداری دقیق و بدون اثر ابر را فراهم می کند. 


در ارتباط با محاسبه رطوبت خاک نیز، داده های تولید شده از امواج مایکروویو بالاترین دقت داده های ماهواره های در زمینه رطوبت خاک را فراهم می نمایند. با این وجود در حال حاضر، پروداکت رطوبت خاک ماهواره سنتینل ۱ در دسترس نیست و کاربران خود باید نسبت به محاسبه آن اقدام کنند که در سامانه گوگل ارث انجین امکان فرمول نویسی الگوریتم آن به خوبی فراهم است.


ماهواره سنتینل ۳ نیز یکی از جدیدترین ماهواره های سری سنتینل است که از سنجنده های گوناگونی برای کاربردها و اهداف مختلف برخوردار است. سنجنده OLCI یکی از این سنجنده هاست که با توان تفکیک زمانی ۲ روزه و توان تفکیک مکانی ۳۰۰ متری مکمل بسیار مناسبی برای تصاویر سنجنده مادیس است. این سنجنده دارای ۲۱ باند طیفی است که همگی در محدوده مرئی و مادون قرمز نزدیک طراحی شده است و بصورت تخصصی در زمینه مطالعات پوشش گیاهی و رنگ آب استفاده می شود. در حال حاضر این سنجنده برای مطالعاتی با بازه های کوتاه مدت مناسب است چرا که داده های آن از اواسط سال ۲۰۱۶ میلادی تاکنون در دسترس قرار گرفته. با این حال در بلند مدت، با افزایش بازه زمانی مذکور، ارزش داده های آن چند برابر می گردد.


دانلود فایل PDF

به منظور دانلود رایگان نسخه PDF این مقاله بر روی گزینه زیر کلیک کنید. برای دانلود فایل PDF مقالات حتما باید در سایت girs عضو باشید. 


لینک های مفید


 

نوشته های مرتبط :

آموزش های رایگان پیشنهادی :

۴ دیدگاه. ارسال دیدگاه جدید

  • خدایار قلانی
    ۱۴۰۰-۱۱-۱۱ ۱:۰۳ ب٫ظ

    با سلام و احترام
    برای آشکارسازی تغییرات رودختنه ها آیا شاخص NDWI مناسب هست؟

    پاسخ
    • با سلام و احترام

      بله مناسب است به شرطی که در آن از باندهای سبز و مادون قرمز نزدیک استفاده شود.
      برای رودخانه های با پهنای کوچک شاید خیلی مطلوب نیاشه اما برای رودخانه های بزرگ خیلی خوب عمل می کند.

      موفق باشید

      پاسخ
      • خدایار قلانی
        ۱۴۰۰-۱۱-۱۵ ۰:۱۱ ق٫ظ

        ممنون از پاسخگوییتون جناب مهندس احراری، میشه لطف کنید بگید برای رودخانه با پهنای کم چکار میشه بکنم؟

        پاسخ
        • خواهم میکنم. تا جایی که امکان داره از تصاویر ماهواره ای توان تفکیک مکانی بالا استفاده کنید.
          در میان داده های رایگان ماهواره سنتینل ۲ برای این کار مناسب هست اگر نشد باید از تصاویر تجاری استفاده کرد که با توجه به قیمت دلار اصلا به صرفه نیست.

          موفق باشید

          پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست