بهبود وضوح مکانی داده‌های رطوبت خاک ماهواره ای Smap با روش تلفیق رادار-تابش‌سنج در آبخیز فیروزآباد اردبیل

امروزه دستیابی به برآوردهای رﻃﻮﺑﺖ ﺧﺎک سطحی با استفاده از روشﻫﺎی سنجش از دور در ﻣﻨﻄﻘﻪای ﮔﺴﺘﺮده‎ با صحت بالا و در ﻣﻘﻴﺎس زمانی کمتر از سه روز امکان‌پذیر شده‌است، اما اندازه پیکسل این داده‌ها بزرگ می‌باشد. پژوهش حاضر با هدف ریزمقیاس‌سازی داده‌های رطوبت خاک ماهواره اسمپ و با استفاده از داده‌های رادار سنتینل1، با روش تلفیق رادارتابش‌سنج در آبخیز فیروزآباد استان اردبیل انجام شد. در این روش با فرض ارتباط خطی بین رطوبت خاک از تابش‌سنج (مقدار تتا در پیکسل بزرگ) با پس‌پراکنش رادار (سیگمانات)، ابتدا تصویر رادار به اندازه‌ی پیکسل یک کیلومتر و نه کیلومتر (پیکسل بزرگ) تبدیل شد. سپس در هر پیکسل بزرگ با برقراری ارتباط خطی بین گروه زمانی رطوبت خاک و مقادیر پس‌پراکنش رادار، ضرایب آلفا و بتا رگرسیونی محاسبه شد. در ادامه با استفاده از روش تلفیق رادارتابش‌سنج رطوبت خاک ریزمقیاس با اندازه پیکسل یک کیلومتر تهیه‌ شد. مقدار ریشه‌ی میانگین مربعات خطای نااریب به‌دست‌آمده از اعتبارسنجی روش ریزمقیاس‎سازی برابر 0/039 (سانتی‌متر مکعب بر سانتی‌متر مکعب) می‌باشد و بیانگر صحت خوب داده‌های رطوبت خاک با اندازه پیکسل یک کیلومتر است. ﻣﻘدار ریشه میانگین مربعات خطا نیز برابر 0/043 و ﻧﺰدﻳﻚ ﺑﻪ ﻣﻘﺪار ﻫﺪف ماموریت اسمپ (ریشه میانگین مربعات خطا برابر 0/05) برای داده‌های یک کیلومتر است. با توجه به محدودبودن داده‌ی رطوبت خاک به نقاط اندازه‌گیری در برخی ایستگاه‌های هواشناسی و کشاورزی کشور و لزوم تهیه‌ی نقشه‌های پیوسته‌ی مکانی در مساحت‌های زیاد، استفاده از داده‌های رایگان ماهواره اسمپ و بررسی ریزمقیاس‎ سازی آن با داده‌های رادار سنتینل1 برای کاربرد در مقیاس محلی و منطقه‌ای، می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد و کم‌هزینه در بخش پژوهش و اجرا مورد نظر باشد.

Improving Spatial Resolution of SMAP Surface Soil Moisture through the Synergy of RadarMicrowave Observations at the Firoozabad Watershed, Ardabil

Surface soil moisture retrieval using microwave remote sensing, as the most promising method, has been highly valued due to its great accuracy and temporal resolution in broad scales. However, its coarse resolution limits regional scale applications. This study aims to apply the optional downscaling algorithm to generate high resolution soil moisture (θf) over Firoozabad Watershed, Ardabil, Iran. The algorithm integrates the advantage of Sentinel1 (S1) radar and the SMAP Radiometer soil moisture to make a linear correlation between the satellite soil moisture (θc) and the radar backscatter (σo) at each coarse pixel. The outputs were compared with the soil moisture measurements collected from individual points in the study area. The values of 0.043 cm3/cm3 and 0.039 cm3/cm3, respectively, were obtained for RMSE and UnbRMSE at 1 km resolution. This result are close to the SMAP’s downscaled target accuracy (RMSE = 0.05, cm3 / cm3). Taken together, point measurement has limitations in terms of spatial representation and spatial extent, especially in a watershed scale data analysis; therefore, utilizing the freely available SMAP soil moisture data and its downscaled version with the S1 SAR data could be considered as an efficient and low cost tool to be used in research and implementation for the local and regional applications.