تولید نمودار سری زمانی تغییرات مساحت سطحی دریاچه ها – در سامانه Google Earth Engine

توضیحات

محصول آموزشی تولید نمودار سری زمانی تغییرات مساحت سطحی دریاچه ها در گوگل ارث انجین منتشر شد! آموزشی کاربردی برای آشکارسازی تغییرات پهنه های آبی بصورت خودکار، در کوتاهترین زمان، بالاترین سرعت و بهترین دقت، با استفاده از گوگل ارث انجین. در این محصول از داده های تصحیح شده ماهواره لندست و سنجنده مادیس برای پایش پهنه های آبی استفاده شده است. 

توضیحات محصول 

در این محصول آموزشی، امیرحسین احراری به آموزش پایش تغییرات پهنه های آبی در سامانه گوگل ارث انجین پرداخته است. در همین راستا از تصاویر ماهواره ای لندست و مادیس برای پایش تغییرات دریاچه ها بصورت نمودار مبنا استفاده شده است. در این محصول کدی آموزش داده شده که به راحتی مجموعه ای از تصاویر تصحیح شده فراخوانی و سپس مساحت آن برای تمامی زمان ها محاسبه و نمایش داده می شود. 

عناوین آموزش

نکات آموزش داده شده در گوگل ارث انجین و تصاویر لندست و مادیس عبارت اند از:

1. فراخوانی تصاویر سری زمانی
2. تعیین فیلتر زمانی و مکانی 
3. تعیین فیلتر فریم 
4. تعیین فیلتر ابر
5. برش تصاویر
6. تصحیح اتمسفری
7. محاسبه شاخص طیفی آب
8. تعیین حدآستانه
9. ماسک تصویر 
10. محاسبه مساحت 
11. تولید نمودار تغیرات مساحتی

ماهواره Landsat

ماهواره لندست 8 در سال 2013 میلادی ماموریت خود را آغاز کرد. این ماهواره که به عنوان نسل چهارم ماهواره های سری لندست شناخته شده از دو سنجنده OLI و TIRS برای تصویر برداری در محدوده بازتابی و حرارتی طراحی شده است. ماهواره لندست 8 از 11 باند طیفی و توان تفکیک مکانی 15 تا 100 متری برخوردار است. توان تفکیک رادیومتریکی 16 بیتی لندست 8 امکان ثبت انرژی های منتشر شده به سمت سنجنده با دقت بالاتر را فراهم آورده است. 

سنجنده MODIS

سنجنده مادیس یکی از مهم ترین سنجنده های سنجش از دور برای مطالعه پیوسته زمین، اتمسفر و پهنه های آبی است. سنجنده مادیس از بیشترین تعداد باند در میان سنجنده های چند طیفی و توان تفکیک زمانی روزانه برخوردار است. با استفاده از داده های آن امکان مطالعه پوشش های سطح زمین در مقیاس مکانی وسیع و زمانی کوتاه فراهم است. سنجنده مادیس بر روی دو ماهواره آکوا و ترا سوار شده و در هر روز بصورت ترکیبی 4 تصویر از زمین تولید می کند.

کاربردهای سنجش از دور

تصاویر ماهواره ای و سنجش از دور از کاربردهای متنوعی در مطالعات منابع آبی برخوردار است. محاسبه مساحت پهنه آبی، آشکارسازی تغییرات پهنه آبی، پایش پهنه های آبی، کیفیت و آلودگی آب، برآورد رواناب ها، شناسایی مناطق سیل زده، برآورد تبخیر و تعرق و غیره از مهم ترین نمونه های کاربرد سنجش از دور در منابع آبی است. 

افزایش و کاهش مساحت سطحی، از همبستگی بالایی با افزایش و کاهش سطح تراز پهنه های آبی برخوردار است. بارش های جوی و تبخیر و تعرق مهم ترین عوامل اثرکذار در افزایش و کاهش میزان آب موجود در پهنه های ابی هستند. بارش های جوی در فصول زمستان و بهار عموما منجر به افزایش مساحت سطحی و بالا آمدن تراز آب شده و در مقابل کاهش بارش و افزایش تبخیر و تعرق نیز باعث کاهش مساحت سطحی و پایین آمدن تراز آب می شود. 

تصاویر ماهواره ای لندست با فاصله زمانی 16 روز یکبار تصاویر مفیدی را در طول 40 سال اخیر برای پایش تغییرات پهنه های آبی در اختیار کاربران قرار میدهد. از سوی دیگر توان تفکیک مکانی مناسب این ماهواره، امکان دست یابی به دقت مناسب در برآورد مساحت را فراهم کرده است. درصورتی که کاربران نیاز به افزایش دقت زمانی در مطالعه تغییرات پوشش آبی را داشته باشند،‌ سنجنده مادیس بصورت مناسبی در این زمینه استفاده می شود. 

منطقه مورد مطالعه

در این آموزش، دریاچه ارومیه به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شده است. دریاچه ارومیه یکی از پهنه های آبی است که در ده های اخیر دست خوش تغییرات بسیار زیادی شده، بصورتی که روند نزولی کاهش آب آن در تصاویر ماهواره ای اپتیکی و راداری به راحتی قابل تشخیص است. در همین راستا از تصاویر لندست و مادیس برای آشکارسازی تغییرات مساحت سطحی این دریاچه در سال های اخیر، استفاده شده است. بر اساس پردازش های صورت گرفته، در فصول پر بارش میزان تراز دریاچه روند صعودی و فصول کم بارش از روند نزولی برخوردار بوده است.