سه شنبه, ۲۱ اردیبهشت ۱۴۰۰ ۰۹:۲۲ ۱۷۳
چچ
شاخص شرایط پوشش گیاهی ( VCI )

شاخص شرایط پوشش گیاهی ( VCI )

در دهه‌ های گذشته، شاخص‌ های گیاهی بسیاری در سنجش‌ از‌دور برای اندازه‌ گیری پوشش گیاهی در کاربرد های مختلف تعریف شده است. برای اولین بار Jordan شاخص گیاهی نسبت ساده (SR) را در سال 1969 ارائه نمود. رز و همکاران در سال 1973، به منظور بهبود شناسایی مناطق گیاهی و وضعیت آن‌ ها پرکاربرد ترین شاخص پوشش گیاهی تفاضل نرمال شده (NDVI) را پیشنهاد کردند. در سال 1988، Huete برای جبران حساسیت به خاک لخت، شاخص پوشش گیاهی اصلاح شده خاک (SAVI) را معرفی نمود. این شاخص‌ های پوشش گیاهی به طور گسترده‌ ای برای کاربرد های مختلف استفاده می‌ شوند. آن‌ ها یک اندازه‌ گیری مطلق از شرایط پوشش گیاهی ارائه می‌ دهند. با این‌ حال، آن‌ ها اندازه‌ گیری نسبی در یک شرایط مرجع خاص، مانند شرایط متوسط تاریخی یا بدترین وضعیت تاریخی یا شرایط سال گذشته و غیره را ارائه نمی‌ نمایند. در این راستا، Kogan شاخص شرایط پوشش گیاهی (VCI) را ارائه داد که از داده‌ های حداکثر و حداقل NDVI تاریخی برای اندازه‌ گیری شرایط پوشش گیاهی در بدترین وضعیت تاریخی استفاده می‌ کند. شاخص VCI با موفقیت برای پایش خشکسالی استفاده شده است. اندازه‌ گیری نسبی شرایط گیاهی فعلی در برابر یک شرایط مرجع برای درک، تفسیر و کمی‌ سازی واقعیت شرایط پوشش گیاهی حیاتی است.


  • تعریف

شاخص VCI به وسیله دامنه‌ ای از مقادیر NDVI طولانی‌ مدت محاسبه شده و نرمال می‌ گردد. شاخص NDVI که بر اساس اختلاف نرمال بین باند های قرمز و مادون ‌قرمز نزدیک در یک تصویر، محاسبه می‌ شود، به طور مستقیم با درصد پوشش گیاهی، فعالیت فتوسنتزی گیاه، آب سطحی، شاخص سطح برگ و مقدار زیست‌ توده در ارتباط است. مقدار عددی این شاخص بین 1- تا 1 است؛ و برای پوشش گیاهی سبز معمولاً عددی بین 0/2 تا 0/8 می‌ باشد. مقدار عددی شاخص VCI به صورت درصد و در بازه 0 تا 100 نمایش داده می‌ شود. مقادیر نزدیک به صفر نشانگر وجود تنش و خشکسالی شدید در منطقه و مقادیر نزدیک به 100 بیانگر مطلوب بودن وضعیت پوشش گیاهی و عدم وجود تنش آبی در منطقه می‌ باشد. شاخص VCI طبق رابطه زیر و به صورت درصد تعریف می‌ شود:


شاخص VCI


این شاخص، شاخص برآورد رطوبت گیاهان در زمین‌ های زراعی است. یکی از پارامترهای موثر در مطالعه خشکسالی استفاده از تغییرات رطوبت گیاهان است. افزایش شاخص VCI در طول زمان نشان دهنده افزایش رطوبت گیاه و کاهش آن نشان دهنده کاهش رطوبت گیاهان می‌ باشد. کاهش رطوبت گیاهان در طول زمان، یکی از نشانه‌ های وقوع خشکسالی است. شاخص VCI برای شناسایی شرایط خشکسالی و تعیین شروع آن، به ویژه در مناطقی که خشکسالی محلی داریم و بیمار تعریف شده‌ اند، استفاده می‌ شود. این شاخص می‌ تواند اطلاعات را در مورد شروع، مدت زمان و شدت خشکسالی با اشاره به تغییرات پوشش گیاهی ارائه دهد. به دلیل حساسیت شاخص VCI به وضعیت و سلامت پوشش گیاهی، این شاخص کاربرد های فراوانی در پایش و کنترل استرس آبی انواع اراضی دارای پوشش گیاهی دارد. با استفاده از این شاخص می‌ توان در فواصل زمانی کوتاه مدت نواحی و مناطقی که تحت تنش آبی قرار گرفته‌ اند شناسایی نموده و اقدامات لازم جهت کنترل این پدیده انجام گیرد.


  • استفاده از سنجش از دور در محاسبه شاخص VCI

با توجه به روند تغییرات اقلیم و کاهش بارندگی در دهه اخیر، خشکسالی به یک مشکل بزرگ در جهان و بالاخص در مناطق خشک و نیمه خشک از قبیل ایران تبدیل شده است. از اینرو، پایش و مدیریت آن امری مهم می‌ باشد. در مقابل روش‌ های سنتی که مبتنی بر مشاهدات ایستگاه‌ های هواشناسی هستند و بیشتر به بررسی خشکسالی هواشناسی می‌ پردازند، استفاده از تکنیک سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای به عنوان یک ابزار مفید جهت پایش مکانی و زمانی خشکسالی کشاورزی مورد توجه محققین واقع شده است. ماهواره‌ های سنجش از دور ابزاری مناسب برای بدست آوردن نقشه پارامترهای محصولات گیاهی است و امکان تهیه این نقشه‌ ها را در ابعاد وسیع فراهم می‌ کند. همچنین با استفاده از داده‌ های سری زمانی موجود در سنجش از دور می‌ توان به صورت مداوم و پویا محصولات کشاورزی را مورد نظارت و بررسی قرار داد. در سال‌ های اخیر، مطالعه شرایط تنش آبی پوشش‌ های گیاهی با استفاده از داده‌ های ماهواره‌ای گسترش فراوانی یافته است. از شاخص گیاهی NDVI، برای برآورد شاخص VCI استفاده می‌ شود. نقشه VCI به صورت ماهیانه و با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای MODIS در سازمان فضایی ایران تولید و در دسترس مخاطبین قرار داده می‌شود. شکل 1، نقشه تولید شده VCI را در آبان 1399 نشان می‌ دهد.


نقشه تولید شده VCI را در آبان 1399 ، پایش ماهواره ای زمین سازمان فضایی ایران

شکل-1: نقشه شاخص وضعیت پوشش گیاهی VCI در آبان ماه 1399


مراجع:


1. Yang, Zh. Di, L. Yu, G. Chen, Z. 2011. Vegetation Condition Indices for Crop Vegetation, Conference: 2011 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS 2011, Vancouver, BC, Canada, July 24-29, 2011
2. Thenkabail, P. S., Gamage, M. S. D. N., Samakhtin, V, U. (2002). Evaluation of Narrowband and Broadband Vegetation Indices for Determining Optimal Hyperspectral Wavebands for Agricultural Crop Characterization, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 68: 607-621.

3. شمسی‌ پور، ع. ا.، علوی پناه، ک.، محمدی، ح.، 1389. بررسی کارآیی شاخص‌ های گیاهی و حرارتی ماهواره NOAA-AVHRR در تحلیل خشکسالی منطقه کاشان. فصلنامه علمی-پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد 17، شماره3، صفحه 465-445.
4. حمزه، س.، فراهانی، ز.، مهدوی، ش.، چترآبگون، ا. غلام‌نیا، م. 1396. پایش زمانی و مکانی خشکسالی کشاورزی با استفاده از داد‌ های سنجش از دور مورد مطالعه: استان مرکزی ایران. نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال چهارم، شماره 3.


آدرس کوتاه شده:
فهرست طبقات