Αξιολόγηση της χρήσης δεδομένων MODIS για την εκτίμηση αλατότητας σε καλλιεργήσιμες εκτάσεις της Καλιφόρνιας
Από RemoteSensing Wiki
Αξιολόγηση της χρήσης δεδομένων MODIS για την εκτίμηση αλατότητας σε καλλιεργήσιμες εκτάσεις της Καλιφόρνιας
Τίτλος: Validating the use of MODIS time series for salinity assessment over agricultural soils in California, USA
Συγγραφείς: Kristen Whitney, Elia Scudierob, Hesham M. El-Askaryd, Todd H. Skaggsc, Mohamed Allalie, Dennis L. Corwinc
Ο έλεγχος των μεθοδολογιών εκτίμησης της αλατότητας του εδάφους σε διάφορες περιοχές είναι σημαντική για τις μελλοντικές ηπειρωτικές περιοχές εφαρμογές παγκόσμιας κλίμακας. Μια καινοφανής προσέγγιση μοντελοποίησης της εδαφικής αλατότητας σε τοπική κλίμακα, χρησιμοποιώντας μετρήσεις φυτικής απόδοσης προτάθηκε από Zhang et αϊ (2015) για γεωργικές εκτάσεις στο Δέλτα του Κίτρινου Ποταμού, Κίνα, μια περιοχή με υγρό ηπειρωτικό/υποτροπικό κλίμα. Τα δεδομένα χρονοσειρών MODIS του δείκτη Enhanced Vegetation Index (EVI) προτάθηκαν ως επεξηγηματική μεταβλητή για τη μοντελοποίηση της αλατότητας του εδάφους.
Μια τέτοια μεθοδολογία δοκιμάστηκε στην κεντρική κοιλάδα της Καλιφόρνιας των Η.Π.Α., μία περιοχή με ημι-άνυδρο Μεσόγειο κλίμα. Χρονικές σειρές EVI, κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης (NDVI) και αλμυρότητα απόκρισης σε κουβούκλιο (CRSI) για την περίοδο 2007-2013. Εβδομηντατρία εικονοστοιχεία MODIS ερευνήθηκαν σε βάθος έδαφους 0-1,2 μ και η αλατότητα τους το 2013 χρησιμοποιήθηκε ως δεδομένα εδάφους-αλήθειας. Τα αποτελέσματά επικυρώνουν τη δοκιμασμένη προσέγγιση: το 2013 ο δείκτης CRSI (δείκτης με καλύτερη απόδοση) είχε συντελεστή συσχέτισης Pearson (r) -0,699 με την αλατότητα. Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν με τη χρήση χρονικά ολοκληρωμένων δεδομένων ήταν σχεδόν πάντοτε καλύτερα από εκείνα που λαμβάνονται με χρήση μεμονωμένων δεδομένων. Επιπλέον, αποδεικνύουμε ότι η μεθοδολογία μπορεί να βελτιωθεί με τη χρήση πολυετών δεδομένων. Περαιτέρω έρευνα απαιτείται για τη βελτίωση της χωρικής ανάλυσης και την επιλογή των δεικτών βλάστησης.
Τηλεπισκόπηση και αλατότητα Η αλατότητα στην επιφάνεια του εδάφους μπορεί να αναγνωριστεί για μεγάλες εκτάσεις χρησιμοποιώντας εφαρμογές τηλεπισκόπισης. Η αλατότητα όμως στο βάθος του ριζοστρώματος δηλαδή σε βάθος μεγαλύτερου των 10 εκατοστών, επηρεάζει περισσότερο την ανάπτυξη και απόδοση του φυτού.
Η ανίχνευση αυτής της αλατότητας μπορεί να γίνει έμμεσα χρησιμοποιώντας τον δείκτη βλάστησης και την κανονικοποιημένη μορφή του NDVI (NDVI =(NIR- R)/(NIR+R) καθώς και από τον ενισχυμένο δείκτη βλάστησης EVI ( EVI=g*((NIR-R)/(NIR +c1*R-c2*B+i)) όπου c1,c2,i είναι παράμετροι διόρθωσης για ατμόσφαιρα και έδαφος καθώς και του δείκτη CRSI ο οποίος φαίνεται να έχει τα καλύτερα αποτελέσματα. CRSI=√(((NIR*R)-(G*B))/((NIR*R)+(G*B)))
Αποτελέσματα
1 Η χρήση των χρονοσειρών του δείκτη βλάστησης (VI) χρησιμοποιώντας το φίλτρο Savitzky-Golay, παρέχει αποτελέσματα όπου ο συσχετισμός με αλατότητα είναι ισχυρότερος από τα μη φιλτραρισμένα δεδομένα VI •
2. Τα πολυετή σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης παρείχαν ισχυρότερους συσχετισμούς με αλατότητα εδάφους σε σχέση με τα δεδομένα ενός έτους. Παρατηρήσαμε ότι η ισχύς των συντελεστών συσχετισμού μεταξύ των διαφορετικών δεικτών βλάστησης και της αλατότητα ήταν CRSI> NDVI> EVI.
3. Η χωρική ανάλυση του MODIS δεν είναι ιδανική για την αξιολόγηση της αλατότητας πάνω από την καλλιεργήσιμη γη της Καλιφόρνιας, και άλλες εκτάσεις με παρόμοια μικρής κλίμακας οι μεταβολές της αλατότητας του εδάφους, οι αγρονομικές πρακτικές και η χρήση γης (π.χ., μικρά πεδία που περιβάλλουν κανάλια νερού και δρόμους). Πιο ψηλά απαιτείται ανάλυση δεδομένων τηλεπισκόπησης για την επίλυση αυτών των ζητημάτων.
Η μελλοντικές εργασίες θα πρέπει να επικεντρωθούν στη χρήση υψηλών χωρικών και χρονικών λήψεων όπως αυτές του προγράμματος Sentinel, που λειτουργεί η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος. Επιπλέον, η χρήση θερμικών εικόνων, που δεν αξιολογήθηκε σε αυτή τη μελέτη, πρέπει να αξιολογηθεί συμπληρωματικά στα ορατό και μέσο υπέρυθρο, όπως προτείνεται από άλλους συγγραφείς.
