محاسبه تنش آبی گیاهان و زمین کشاورزی در ArcGIS pro

پایش وضعیت آبی گیاهان و اراضی کشاورزی از مهم‌ترین شاخص‌ها در مدیریت بهینه منابع آب و پایش تنش‌های محیطی است. ارزیابی دقیق میزان تنش آبی و محاسبه شاخص‌هایی مانند شاخص تنش آب گیاه می‌تواند اطلاعات ارزشمندی درباره وضعیت تعرق، رطوبت خاک و نیاز آبی محصولات در اختیار ما قرار دهد. امروزه با استفاده از داده‌های سنجش از دور، تصاویر ماهواره‌ای حرارتی و روش‌های پردازش طیفی، امکان برآورد و پایش این شاخص‌ها در مقیاس مزرعه‌ای و منطقه‌ای فراهم شده است. در آموزش سنجش تنش آبی گیاه و اراضی کشاورزی، هدف شناسایی و ارزیابی میزان تنش‌های آبی و مدیریت بهینه آبیاری در باغات و مزارع می‌باشد. در دوره آموزشی محاسبه تنش آبی گیاهان و زمین کشاورزی در ArcGIS pro به شما آموزش خواهیم داد با تصاویر لندست تنش آبی را برای زمین کشاورزی اندازه گیری کنید.
در این آموزش، فرآیند بررسی و تحلیل تنش آبی و محاسبه شاخص crop water stress index به ‌صورت کاربردی ارائه خواهد شد. هدف این است که با استفاده از داده‌های سنجش از دور، تصاویر حرارتی و ابزارهای تحلیلی، اطلاعات مربوط به دمای تاج پوشش و وضعیت استرس آبی گیاهان را پردازش و تحلیل شود و در نهایت به نقشه و خروجی‌های قابل استفاده برای مدیریت آبیاری و پایش خشکی تهیه شود. این آموزش می‌تواند برای دانشجویان و پژوهشگران حوزه‌های کشاورزی، آب، مدیریت منابع آب و سنجش از دور کاربردی باشد.

دوره پیشنهادی: محاسبه تنش آبی گیاه با لندست در گوگل ارث انجین

ویژگی دوره محاسبه تنش آبی گیاهان و زمین کشاورزی در ArcGIS pro

عنوان کلی: اندازه گیری و محاسبه تنش آبی در گیاهان و محصولات کشاورزی
نرم‌افزار: ArcGIS pro
مدرس: آرمان صمدی
تصاویر : لندست کالکشن 2 لول 2
رفرنس: دارد

نکته مهم: برای تمامی این آموزش رفرنس های معتبر ارائه شده است.

موارد آموزش داده شده در دوره محاسبه تنش آبی گیاهان و زمین کشاورزی در ArcGIS pro

آموزش دانلود تصاویر لندست کالکشن 2 لول 2
آموزش پردازش تصاویر لندست در بستر ArcGIS Pro
آموزش ساخت لایر استک و ترکیب رنگی مختلف
آموزش خروجی گرفتن از تصاویر
آموزش محاسبه شاخص NDVI
آموزش محاسبه دمای سطح زمین (LST)
آموزش جداسازی پیکسیل های سرد (cold pixel)
آموزش جداسازی پیکسیل های گرم (HOT pixel)
آموزش محاسبه شاخص تنش آبی

تنش آبی و اهمیت آن

تنش آبی یکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده رشد و عملکرد گیاهان در اکوسیستم‌های کشاورزی و طبیعی به شمار می‌رود و زمانی ایجاد می‌شود که میزان آب مورد نیاز گیاه برای انجام فرآیندهای حیاتی و تأمین نیاز تبخیر-تعرق، از مقدار آب قابل دسترس در محیط ریشه فراتر رود. کاهش آب قابل استفاده در خاک موجب ایجاد تغییرات قابل توجهی در فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه می‌شود. در شرایط تنش آبی، گیاه برای کاهش اتلاف آب، اقدام به بسته‌شدن روزنه‌ها می‌کند که این امر با محدود شدن ورود دی‌اکسیدکربن، کاهش نرخ فتوسنتز و اختلال در رشد و توسعه اندام‌های گیاهی همراه است. تداوم و تشدید تنش می‌تواند موجب کاهش جذب و انتقال عناصر غذایی، کاهش سطح و تراکم پوشش گیاهی، اختلال در فعالیت‌های متابولیکی و در نهایت کاهش قابل توجه تولید زیست‌توده و عملکرد محصولات شود. از این رو، تنش آبی نه‌تنها یک مسئله فیزیولوژیکی برای گیاه، بلکه یکی از عوامل مهم تأثیرگذار بر پایداری تولیدات کشاورزی و مدیریت منابع طبیعی محسوب می‌شود.
اهمیت بررسی و پایش تنش آبی با توجه به افزایش تقاضا برای منابع آب، محدودیت منابع آب شیرین و تغییرات شرایط اقلیمی در دهه‌های اخیر بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. افزایش دمای هوا، تغییر الگوهای بارش، افزایش فراوانی و شدت دوره‌های خشکسالی و افزایش نرخ تبخیر و تعرق از جمله عواملی هستند که می‌توانند نیاز آبی گیاهان را افزایش داده و احتمال وقوع تنش آبی را تشدید کنند. در چنین شرایطی، شناسایی به‌موقع مناطق تحت تنش و ارزیابی شدت آن نقش مهمی در حفظ امنیت غذایی و اقتصادی دارد؛ زیرا وقوع تنش شدید و طولانی‌مدت می‌تواند کاهش چشمگیر عملکرد محصولات و در مواردی از بین رفتن بخش قابل توجهی از تولید را به دنبال داشته باشد. بنابراین، پایش مستمر وضعیت آبی گیاهان می‌تواند زمینه را برای اتخاذ تصمیم‌های مدیریتی مناسب و کاهش خسارت‌های ناشی از کمبود آب فراهم کند.
از سوی دیگر، شناسایی دقیق زمان و مکان وقوع تنش آبی می‌تواند نقش مؤثری در افزایش بهره‌وری مصرف آب و بهبود مدیریت آبیاری داشته باشد. آبیاری یکنواخت و مبتنی بر برنامه‌های ثابت، بدون در نظر گرفتن تفاوت‌های مکانی و زمانی نیاز آبی گیاه، ممکن است در برخی مناطق منجر به مصرف بیش از حد آب و در مناطق دیگر موجب بروز کمبود آب شود. در مقابل، پایش وضعیت آبی گیاه و تعیین مناطق دارای نیاز آبی بیشتر، امکان حرکت به سمت مدیریت دقیق‌تر و هدفمندتر منابع آب را فراهم می‌کند. این رویکرد علاوه بر کاهش مصرف غیرضروری آب، می‌تواند از پیامدهای ناشی از آبیاری نامناسب، از جمله آبشویی عناصر غذایی، افزایش شوری خاک، تخریب ساختار خاک و کاهش کیفیت بلندمدت اراضی کشاورزی جلوگیری کند. در نتیجه، پایش تنش آبی را می‌توان یکی از مؤلفه‌های اساسی در راستای توسعه کشاورزی پایدار و استفاده بهینه از منابع محدود آب دانست.

تنش آبی و نقش سنجش از دور

سنجش از دور به‌عنوان یکی از فناوری‌های مؤثر در پایش وضعیت پوشش گیاهی، نقش مهمی در شناسایی و ارزیابی تنش آبی ایفا می‌کند. این فناوری با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و هوایی در محدوده‌های مختلف طیف الکترومغناطیسی، امکان بررسی تغییرات فیزیولوژیکی، طیفی و حرارتی گیاهان را در مقیاس‌های مختلف مکانی و زمانی فراهم می‌سازد. کاهش دسترسی گیاه به آب موجب تغییراتی در فعالیت فتوسنتزی، میزان سبزینگی، ساختار تاج پوشش و همچنین دمای سطح گیاه می‌شود که بخشی از این تغییرات از طریق تصاویر سنجش از دور قابل شناسایی است.

در این میان، داده‌های طیفی و شاخص‌هایی مانند NDVI و EVI می‌توانند برای ارزیابی تغییرات وضعیت و سلامت پوشش گیاهی مورد استفاده قرار گیرند، در حالی که داده‌های حرارتی و دمای سطح زمین نیز به دلیل ارتباط با فرآیند تبخیر-تعرق، اطلاعات ارزشمندی درباره وضعیت آبی گیاه فراهم می‌کنند. افزایش دمای سطح گیاه در شرایط کمبود آب، ناشی از کاهش تبخیر-تعرق و بسته‌شدن روزنه‌ها، می‌تواند به‌عنوان یکی از نشانه‌های مهم بروز تنش آبی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، ترکیب اطلاعات حرارتی و طیفی و استفاده از شاخص‌هایی نظیر شاخص تنش آبی محصول ، امکان شناسایی و ارزیابی شدت و پراکنش مکانی تنش آبی را افزایش می‌دهد. از مهم‌ترین مزایای سنجش از دور در این زمینه می‌توان به پوشش گسترده، تکرارپذیری برداشت داده‌ها، کاهش وابستگی به اندازه‌گیری‌های نقطه‌ای و امکان پایش تغییرات زمانی اشاره کرد؛ ازاین‌رو، این فناوری ابزار مناسبی برای شناسایی مناطق تحت تنش، پایش روند تغییرات وضعیت آبی پوشش گیاهی و پشتیبانی از تصمیم‌گیری‌های مدیریتی در زمینه استفاده بهینه از منابع آب به شمار می‌رود.

چرا آرک جی ای اس پرو

استفاده از ArcGIS Pro در مطالعات مرتبط با تنش آبی به دلیل ماهیت مکانی و زمانی این پدیده اهمیت ویژه‌ای دارد. تنش آبی در سطح یک منطقه به‌صورت یکنواخت رخ نمی‌دهد و شدت و پراکنش آن می‌تواند تحت تأثیر عواملی مانند نوع پوشش گیاهی، شرایط خاک، دما، میزان رطوبت و ویژگی‌های توپوگرافی در نقاط مختلف متفاوت باشد؛ بنابراین، شناسایی و ارزیابی آن نیازمند ابزارهایی است که بتوانند تغییرات مکانی و زمانی را به‌صورت دقیق تحلیل و نمایش دهند. ArcGIS Pro با فراهم کردن امکان پردازش و تحلیل داده‌های رستری و سنجش از دور، محاسبه و ترکیب شاخص‌های مختلف پوشش گیاهی و حرارتی، همپوشانی لایه‌های مکانی و تولید نقشه‌های پهنه‌بندی، امکان شناسایی مناطق دارای درجات مختلف تنش آبی را فراهم می‌کند.

همچنین، قابلیت ترکیب داده‌های ماهواره‌ای با اطلاعاتی مانند دمای سطح زمین، شاخص‌های پوشش گیاهی، رطوبت خاک، داده‌های هواشناسی و سایر متغیرهای محیطی، امکان بررسی جامع‌تر عوامل مؤثر بر تنش آبی را فراهم می‌سازد. از سوی دیگر، قابلیت‌های ArcGIS Pro در تحلیل‌های مکانی، طبقه‌بندی و نمایش نتایج، به پژوهشگر اجازه می‌دهد الگوی پراکنش تنش آبی را در مقیاس‌های مختلف بررسی کرده و مناطق بحرانی را شناسایی کند. از این رو، به‌کارگیری ArcGIS Pro در این زمینه صرفاً به دلیل قابلیت ترسیم نقشه نیست، بلکه به دلیل توانایی آن در پردازش، تلفیق، تحلیل و تفسیر اطلاعات مکانی مرتبط با وضعیت آبی پوشش گیاهی است و می‌تواند نقش مهمی در ارزیابی دقیق‌تر تنش آبی و پشتیبانی از تصمیم‌گیری‌های مدیریتی ایفا کند.

مدرس دوره آموزشی:

آرمان صمدی
دانش‌آموخته رشته سنجش‌ازدور و جی‌ای اس دانشگاه تهران
کارشناس سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی
مدیر و بنیان‌گذار وب‌سایت مدرسه سنجش ‌از دور
مدرس بیش از 300 محصول آموزشی