بررسی کاربرد نقشه‌های پوشش برفی حاصل از تصاویر ماهواره‏ای MODIS در مدل‌سازی رواناب ذوب برف (مطالعه موردی: حوزه آبخیز سد کرج)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه مازندران، مازندران، ایران.

2 دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، مازندران، ایران.

چکیده

سطح تحت پوشش برف یکی از پارامترهای مهم و دخیل در میزان جریان رواناب حاصل از ذوب برف بوده و با توجه به مشکل بودن پایش و اندازه‌گیری میزان سطح تحت پوشش برف در حوزه‌های آبخیز کوهستانی تصاویر ماهواره‌ای به عنوان جایگزین پایش‌ها و عملیات‌های زمینی تهیه نقشه سطح تحت پوشش برف در حوزه‌های آبخیز مطرح شده‌اند. سطح تحت پوشش برف حاصل از پردازش تصاویر ماهواره‌ای را می‏توان به عنوان یکی از مهم‌ترین داده‌های ورودی در شبیه‌سازی رواناب حاصل از ذوب برف تلقی نمود. در این نوشتار، از تصاویر ماهواره‌ای MODIS برای تهیه نقشه سطح تحت پوشش برف در حوزه آبخیز سد کرج استفاده شده است. به منظور بررسی میزان اختلاف در بازتابش باندهای مختلف در تصاویر، نیمرخ‌برداری انجام و بدین شکل قابلیت کاربرد شاخص پوشش برفی در تصاویر ماهواره‌ای MODIS مورد تأیید قرار گرفت. در انتها، شبیه‌سازی رواناب ذوب برف در حوزه آبخیز سد کرج به عنوان یکی از کاربردهای اساسی پردازش تصاویر ماهواره‏ای و استخراج سطح پوشش برف ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد شاخص پوشش برفی همراه با آستانه‌گذاری طیفی بر روی باند 2 و 4 رابطه‌ای پایدار در استخراج نقشه پوشش برفی را ارائه می‌نماید. همچنین جریان شبیه‌سازی شدهدر سال آبی 81-80 با ضریب تبیین 4678/0 و تفاضل حجم 1292/0 متر مکعب بر ثانیه نشان از دقت داده‌های حاصل از نقشه‌های پوشش برفی به دست آمده از تصاویرMODIS دارد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation to MODIS Snow Cover Maps Usage in SnowmeltRunoff Modeling (Case Study: Karaj Dam Basin)

نویسندگان [English]

  • M. H. Mir Yaghoobzadeh 1
  • M. R. Ghanbarpour 2
1 Faculty of Natural Resources, University of Mazandaran, Mazandaran, Iran.
2 Faculty of Natural Resources, Agriculture and Natural Resource University of Sari, Mazandaran, Iran.
چکیده [English]

Snow cover was one of important parameter in snow melt runoff model. Because snow telemetry in mountainous basin is difficult, remote sensing image is an alternative object in snow cover mapping. Snow cover maps derived in remote sensing imagery is one of the important data entries in snow melt runoff models. MODIS imagery was selected for deriving snow cover maps in this study. In order to investigate the difference in reflectance bands, vertical profile in each image was generated. Capability of NDSI in MODIS imagery was confirmed. Finally snow melt runoff simulation in Karaj Dam basin was carried out as the fundamental remote sensing data capabilities. Result showed that the NDSI using threshold on band 2 and band 4 demonstrates an efficient relation in snow cover maps. Moreover simulation of snow melt in 2001-2000 with the coefficient of R2=0.4678 and ∆v=0.1292 m3/s indicated. The high accuracy of snow cover maps derived from remote sensing data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Snow cover
  • Remotes imagery
  • SRM
  • MODIS
  • Karaj Dam basin
پرهمت، ج.، 1381- مدل توزیعی رواناب حاصل از ذوب برف با استفاده از داده‌های سنجش از دور، رساله دکتری، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد تهران.
جلوخانی نیارکی، م. ، 1382- تهیه نقشه پوشش برف با استفاده از تصاویر ماهواره نوآ، مطالعه موردی حوزه آبخیز سد کرج، پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، 121 صفحه.
دینی، غ.، ضیائیان، پ.، فرج‌زاده، م.، 1385- بررسی تغییرات سطوح برفی در ارتفاعات البرز مرکزی با استفاده از تصاویر سنجنده‌های MODIS و AVHRR، مجموعه مقالات همایش ژئوماتیک، سازمان نقشه‌برداری کشور، 7 صفحه.
راه‌چمنی، ع.، شفیعی علویجه،  ر.، 1367-  کاربرد تصاویر ماهواره‌ای در هیدرولوژی برف، گزارش مأموریت به مرکز سنجش از دور ایران، دفتر بررسی‌های منابع آب وزارت نیرو.
نجف‌زاده، ر.، ابریشم‌چی، ا. و تجریشی، م.، 1383- شبیه‌سازی جریان رواناب رودخانه با مدلSRM  و با استفاده از داده‌های سنجش از دور، مجله آب و فاضلاب، شماره 52.
 
References
Armstrong, R., Hardman, M., 1991- Monitoring global snow cover. Proceedings of IGARSS, Remote sensing: Global monitoring for earth management, IEEE, vol. 4, 1947– 1949 pp.
Barton, J. S., Hall, D. K. & Riggs, G. A., 2001- Remote sensing of fractional snow covers using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data, Proceedings of the 57th Eastern Snow Conference, May 17–19, 2000, Syracuse, NY, 171– 183 pp.
Dozier, J., 1989- Spectral signature of alpine snow cover from the Landsat Thematic Mapper, Remote Sensing of Environment, no. 28, 9 –22 pp.
Engman, E. T. & Gurney, R. J., 1992- Remote Sensing in hydrology, Chapman and Hall, pp. 225
Ghanbarpour, M. R., Saghafian, B., Saravi, M. & Abaspour, K.,  2007- Evaluation of spatial and temporal variability of snow cover in a large mountainous basin in Iran, Nordic hydrology journal, vol. 38, no. 1, 45-58 pp.
Hall, D. K., Foster, J. L., Salomonson, V.V., Klein, A. G. & Chien, J. Y. L., 2005- Error Analysis for Global Snow-Cover Mapping in the Earth Observation System (EOS) Era, NASA/Goddard Space Flight Center, Greenbelt
Hall, D. K., Riggs, G. A. & Salomonson, V. V., 1995- Development of the methods for mapping Global Snow Cover Using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer data. Remote Sensing of Environment. no. 54, 127-140 pp.
Hall, D. K., Riggs, G. A., Salomonson, V. V., DeGirolamo, N. E., Bayr, K. J. &  Jin, J. M., 2002- MODIS Snow-cover products. Remote Sensing of Environment, 83, 181– 194 pp.
Julienne, C., Jason, E. & Haran, T., 2006- Evaluation of the MODIS daily snow albedo product over the Greenland ice sheet, Remote Sensing of Environment Journal, vol.105, 155-171 pp.
Kite, G. W., 1991- Watershed model using satellite data applied to a mountain basin in Canada. Journal of Hydrology, no. 128(1– 4), 157–169 pp.
Malcher, P., Heidinger, M., 2001- Processing and data assimilation scheme for satellite snow cover products in the hydrological model, 28.04. 2004, version 1, Envisnow, EVG1-CT-2001-00052
Martinec, J. & Rango, A., 1996- Parameter value for snowmelt runoff modeling, J.Hydrology, no. 84, 197-219 pp.
Nolin, A. & Liang, S., 2000- Progress in bidirectional reflectance modeling and applications for surface particulate media: Snow and soils. Remote Sensing Reviews, no. 14, 307–342 pp.
Salomonson, V. V. & Appel, I., 2004- Estimating Fractional Snow Cover from MODIS Using the Normalized Difference Snow Index, Remote Sensing of Environment journal, no. 89, 351-360 pp.
Schaper, J. & Seidel, K., 2000- Modeling daily runoff from snow and glacier melt using remote sensing data. Proceedings of EARSeL-SIG-WorkshopLand Ice and Snow, Dresden/FRG, 10 pp.
Seidel, K., Brusch, W. & Steinmeier, C., 1994- Experiences from Real Time runoff Forecasts by Snow Cover Remote Sensing. Proceedings IGARSS, ‘‘surface and atmospheric remote sensing: Technologies, data analysis and interpretation’’. IEEE, vol. 4, 2090– 2093 pp.
Simpson,  J. J., Stitt, J. R. & Sienko, M., 1998- Improved Estimates of Arial Extent of Snow Cover From AVHRR Data, Journal of Hydrology, no. 204, 1-23 pp.
Singh, P. & Jain, S. K., 2003- Modelling of streamflow and its components for a large Himalayan basin with predominant snow melt yields. Hydrological Sciences Journal, 48, 257– 275 pp.
Songwen, L., Klein, A. G. & Over, T. M., 2003- An assessment of the suitability of modis snow products for simulating stream flow in the upper Rio Grande river basing using the snowmelt runoff model
Tekeli, A. Emre., Akyurek, Z., Sorman, A. Arda., Sensoy, A. & Sorman, U., 2005- Using MODIS Snow Cover Maps in Modeling Snowmelt Runoff Process in the Eastern Part of Turkey, Remote Sensing of Environment. No. 97, 216-230 pp.
Townshend, J. R. G., 1992-Land cover,  International Journal of Remote Sensing, no. 13, 1319– 1328 pp.
Wilkinson, G. G., 1996- Classification algorithms—where next? In: E. Brivio, P. A. Brivio, & A. Rampini (Eds.), Soft computing in remote sensing data analysis, Singapore: World Scientific, 93-99 pp.