بررسی کارآیی سنجش از دور طیفی در برآورد رطوبت سطحی خاک و مقایسه آن با داده‏های حرارتی به منظور مدیریت آبیاری مزارع نیشکر

رطوبت خاک یکی از پارامترهای مهم در مدیریت منابع آب، خاک و گیاه می‏باشد. تحقیق حاضر به منظور بررسی کارایی داده های سنجش از دور حرارتی و نوری به منظور تخمین رطوبت خاک و برنامه‏ ریزی آبیاری در مزارع نیشکر خوزستان صورت گرفت. بدین منظور میزان رطوبت خاک برای نه گذر ماهواره ‏های لندست 8 و سنتینل 2 با استفاده از روش های ذوزنقه حرارتی و نوری از فروردین تا مهرماه 1399 در کشت و صنعت نیشکر امیرکبیر محاسبه گردید. برای صحت سنجی نتایج از داده های اندازه‏گیری شده رطوبت سطحی خاک 337 نقطه کنترل زمینی واقع در 18 مزرعه زیر کشت نیشکر که توسط دستگاه رطوبت‏سنج tdr350 همزمان با گذر ماهواره‏ ها اندازه‏ گیری شده بود استفاده گردید. نتایج نشان می‏دهد که مدل totram با میزان ضریب تبیین 0/82 و میزان خطای rmse  و nrmse برابر با 4/45% و 12/9% ، و مدل optram با میزان ضریب تبیین 0/93 و میزان خطای rmse  و nrmse  برابر 3/14% و 12/1% قادر به تخمین مناسب رطوبت سطحی خاک در اراضی نیشکر می‏باشند. همچنین، بررسی کارایی نقشه‏های بدست آمده از رطوبت خاک برای برنامه‏ریزی آبیاری مزارع نیشکر نشان می‏دهد، که می‏توان از این داده‏ ها برای برنامه‏ریزی آبیاری با میانگین خطای متوسط nrmse برابر با 16% و 9% به نسبت داده ‏های زمینی زمان آبیاری به ترتیب برای مدل‏های totram و optram استفاده نمود. در این خصوص داده ‏های مدل optram به دلیل قدرت تفکیک مکانی بهتر داده های نوری نسبت به داده‏های حرارتی و از طرفی تاثیر پذیری کمتر نسبت به عوامل محیطی مانند دما و رطوبت نسبی هوا و همچنین اثر پیکسل های مجاور، از کارایی بالاتری برخوردار بود.

evaluation of optical remote sensing efficiency in estimating soil surface moisture and comparing it with thermal data for irrigation management of sugarcane

soil moisture is one of the most important parameters in water, soil and plant resources management. therefore, the present study was conducted to evaluate the efficiency of thermal and optical remote sensing data in order to estimate soil moisture and irrigation planning in sugarcane fields of khuzestan province, iran. for this purpose, soil moisture content for 9 passes of landsat 8 and sentinel 2 satellites was calculated using thermal and optical trapezoidal methods from april to october 2020 in amirkabir sugarcane agro industry fields. to validate the results, the measured soil moisture content data of 337 ground control points located in 18 sugarcane growing fields measured by tdr350 dehumidifier were used simultaneously with the passage of the satellites. the results showed that totram model with a determination coefficient of 0.82 and error rate of rmse and nrmse as 4.45% and 12.9%, and optram model with an explanation coefficient of 0.93 and rmse and nrmse error of 3.14% and 12.1% were able to properly estimate soil surface moisture in sugarcane fields. also, the results of evaluation of soil moisture maps for irrigation planning of sugarcane fields showed that these data could be used for irrigation planning with average nrmse error of 16% and 9% in relation to ground irrigation time data for totram and optram models, respectively. in this regard, optram model data were more efficient compared to thermal data, due to better spatial resolution of optical data and less effect by environmental factors such as temperature and relative humidity of air and also the effect of adjacent pixels.