نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

• نرگس صمدی ¹
• علی اکبر رسولی پیروزیان ²
• داود مختاری ³
• خلیل ولیزاده کامران ⁴

¹ نرگس صمدی، دانشجوی دکتری تخصصی گروه آب و هواشناسی، واحد مرند، دانشگاه آزاد اسلامی، مرند، ایران

² علی اکبر رسولی پیروزیان، استاد گروه آب و هواشناسی، دانشکده برنامه ر یزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز

³ استاد گروه ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز ، ایران

⁴ استاد گروه سنجش از دور و GIS ، دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز ، ایران

چکیده

هدف اصلی تحقیق فعلی، تشخیص تغییرات سطح پوشش برف در حوضه‌های غربی دریاچه ارومیه، واقع در رشته کوه سیلوانه، با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره‌ای چند سنجنده‌ای و چند طیفی برای شناسایی دقیق مناطق پوشش برف می‌باشد. تصاویر ماهواره‌ای سنتینل-۲ و لندست (۸ و ۹) قابل دسترس عملیات پیش‌پردازش از قبیل تصحیحات جوی و رادیومتریک با استفاده از نرم‌افزار ENVI نسخه 1/10 انجام شد. پروژه‌ها برای ماه‌های مه سال‌های ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۳ ایجاد گردید. ابتدا، با استفاده از شاخص‌های تفاضلی نرمال شده برف، نقشه‌های پوشش برف مستقل برای تصاویر لندست و سنتینل برای کل حوضه‌های آبریز نازلو‌چای، روضه‌چای، شهرچای و باراندوزچای تولید گردید. در مرحله بعد، با بکارگیری یک روش بهینه سازی شده بر اساس توابع شیء‌گرا وابسته به رنگ بر روی باندهای اصلی سنجنده سنتینل-۲، تصاویر لندست با تصاویر سنتینل تلفیق شدند. این تلفیق به تولید محصولات متنوع، به ویژه تصاویر بهینه رنگی با وضوح بالا و نقشه‌های طبقه‌بندی صحنه مطالعه منجر شد. در نهایت، نقشه‌های سطح پوشش برف با دقت بالا برای دوره‌های زمانی مختلف برای هر یک از حوضه‌های گفته شده از تصاویر تلفیق شده استخراج گردید. بررسی نقشه‌های پوشش برف نشان داد که حوضه آبریز شهرچای علیرغم مساحت کمتر نسبت به حوضه‌های نازلوچای و باراندوزچای، دارای ضریب تجمع برف بالاتری بوده و در نتیجه امکان ذخیره پوشش برف بیشتری را دارا است. همچنین، مقایسه نقشه تراکم پوشش برف (سال‌های ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۳) با مدل ارتفاعی آلوس‌پالسار با وضوح ۵/۱۲ متر نشان می‌دهد که مساحت قابل توجهی از پوشش برف در ارتفاعات بالاتر از ۲۳۰۰ متر در محدوده مطالعه توزیع شده است. بنابراین، شناسایی دقیق پوشش برف، حتی در مقیاس روزانه و هفتگی، اطلاعات ضروری و دقیقی را برای مدیریت پیشگیرانه منابع آب به دنبال ذوب برف با اهداف متعدد در حوضه‌های آبریز اطراف دریاچه ارومیه فراهم می‌آورد.

کلیدواژه‌ها

• تغییرات پوشش برف
• حوضه‌های آبریز غربی دریاچه ارومیه
• تصاویر ماهوارهای لندست و سنتینل
• روش‌های پردازش تلفیقی

موضوعات

• آب و هواشناسی

عنوان مقاله [English]

Analysis of Snow Cover Changes in the Western Watersheds of Lake Urmia through Optimization and Fusion of Sentinel-2 and Landsat (8 and 9) Images

نویسندگان [English]

• Narges Samadi ¹
• Ali akbar Rasouli pirouzian ²
• Davood Mokhtari ³
• Khalil Valizadeh Kamran ⁴

¹ Ph.D. student, Department of Hydrology and Meteorology, Marand Branch, Islamic Azad University, Marand, Iran

² Professor, Department of Meteorology, Faculty of Planning and Environmental Sciences, Tabriz University

³ Professor of Geomorphology Department, Faculty of Planning and Environmental Sciences, Tabriz University, Iran

⁴ Professor of Remote Sensing and GIS Department, Faculty of Planning and Environmental Sciences, Tabriz University, Ira

چکیده [English]

The main aim of the current study was to detect changes in snow cover within the Western watersheds of Lake Urmia, situated in the Silvaneh mountain range, using the processing of multi-sensor and multi-spectral satellite images for high-precision identification of snow-covered areas. Sentinel-2 and Landsat (8 and 9) satellite images were acquired and underwent preprocessing operations, such as atmospheric and radiometric corrections, using ENVI software version 1/10. Projects for the May months of the years 2016 to 2023 were then established. Initially, normalized difference snow indices were employed to independently generate snow cover maps for Landsat and Sentinel images for the entire watersheds of Nazluchay, Ruzechay, Shahrchay, and Barandozchay. In the next stage, an optimized color-sensitive object-based approach, based on object-oriented functions, was applied to the main bands of the Sentinel-2 sensor. To enhance the accuracy of the final results, Landsat images were fused with Sentinel images through a coordinated fusion method, producing various products, especially high-resolution optimized color images and classified scene maps. Ultimately, high-precision snow cover maps for temporal series were extracted for each of the mentioned watersheds through processing the fused images. Examination of the snow cover maps revealed that despite its smaller area compared to the Nazluchay and Barandozchay watersheds, the Shahrchay watershed has a higher snow accumulation coefficient, allowing for greater snow cover storage. Additionally, the comparison of the snow cover density map (years 2016 to 2023) with the elevation model of Alouspalsar at a resolution of 5/12 meters indicates a significant distribution of snow cover in higher elevations above 2300 meters in the study area. Therefore, accurate identification of snow cover, even on a daily and weekly scale, can provide essential and precise information for proactive water resource management, resulting from snowmelt, with multiple objectives in the watersheds surrounding Lake Urmia.

کلیدواژه‌ها [English]

• Snow cover changes
• the western watersheds of Lake Urmia
• Landsat and Sentinel satellite images
• integrated processing methods