مؤشر الماء التفاضلي المعياري

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

قد يشير مؤشر اختلاف المياه المعياري (NDWI) إلى واحد من اثنين على الأقل من المؤشرات المشتقة من الاستشعار عن بعد والمتعلقة بالمياه السائلة:

يستخدم أحدهما لمراقبة التغيرات في محتوى الماء في الأوراق، باستخدام أطوال موجية قريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIR) وأطوال موجية قصيرة من الأشعة تحت الحمراء (SWIR) ، والتي اقترحها غاو في عام 1996: [ 1 ]

NDWI=(Xنأنار-Xswأنار)(Xنأنار+Xswأنار){\displaystyle {\mbox{NDWI}}={\frac {(Xnir-Xswir)}{(Xnir+Xswir)}}}

ويستخدم نوع آخر لمراقبة التغيرات المتعلقة بمحتوى الماء في المسطحات المائية، باستخدام أطوال موجية خضراء وأشعة تحت الحمراء القريبة، كما حددها ماكفيترز (1996):

NDWI=(Xزرهـهـن-Xنأنار)(Xزرهـهـن+Xنأنار){\displaystyle {\mbox{NDWI}}={\frac {(Xgreen-Xnir)}{(Xgreen+Xnir)}}}

ملخص

في مجال الاستشعار عن بُعد، تُعدّ تقنية نسبة الصورة أو النسبة الطيفية من تقنيات تحسين الصور، حيث تُقسّم قيمة بكسل مُلتقط في نطاق طيفي مُعين على القيمة المُقابلة له في نطاق آخر. [ 2 ] يشترك المؤشران المذكوران أعلاه في نفس الشكل الوظيفي؛ ويكمن الفرق في اختيار النطاقات المُستخدمة لتحديد مدى ملاءمتهما لغرض مُحدد.

إذا كنت ترغب في رصد الغطاء النباتي في المناطق المتضررة من الجفاف، يُنصح باستخدام مؤشر NDWI الذي اقترحه غاو، والذي يعتمد على تقنيتي الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) والأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR). يعكس انعكاس الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة في هذا المؤشر التغيرات في كلٍ من محتوى الماء في الغطاء النباتي وبنية النسيج الإسفنجي في أوراق النباتات. أما انعكاس الأشعة تحت الحمراء القريبة، فيتأثر بالبنية الداخلية للأوراق ومحتواها من المادة الجافة، ولكنه لا يتأثر بمحتوى الماء. يساهم دمج الأشعة تحت الحمراء القريبة مع الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة في إزالة التغيرات الناتجة عن البنية الداخلية للأوراق ومحتواها من المادة الجافة، مما يُحسّن دقة استخلاص محتوى الماء في الغطاء النباتي. [ 3 ]

يُعدّ مفهوم مؤشر الماء الطبيعي المُعدَّل (NDWI) الذي صاغه غاو، والذي يجمع بين انعكاس الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) والأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR)، أكثر شيوعًا وله نطاق تطبيق أوسع. ويمكن استخدامه لاستكشاف محتوى الماء على مستوى الورقة الواحدة [ 3 ] [ 4 ] ، وكذلك على مستوى الغطاء النباتي/الأقمار الصناعية [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] .

يمتد نطاق تطبيق NDWI (Gao، 1996) من المراقبة الزراعية لري المحاصيل [ 9 ] وإدارة المراعي [ 10 ] إلى مراقبة الغابات لتقييم مخاطر الحرائق ورطوبة الوقود الحي [ 7 ] [ 11 ] ذات الصلة بشكل خاص في سياق تغير المناخ.

يمكن استخدام نطاقات الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR) المختلفة لتوصيف امتصاص الماء في الصيغة العامة لمؤشر امتصاص الماء غير الموجه (NDWI)، كما هو موضح في المعادلة 1. تتركز سمتان رئيسيتان لامتصاص الماء في منطقة طيف الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة بالقرب من 1450 نانومتر و 1950 نانومتر، بينما تتركز سمتان ثانويتان للامتصاص بالقرب من 970 نانومتر و 1200 نانومتر في طيف النباتات الحية. [ 12 ] [ 13 ] يحتوي جهاز التصوير متعدد الأطياف (MSI) الخاص بالقمر الصناعي Sentinel-2 على نطاقين طيفيين في منطقة الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة: النطاق 11 (طول الموجة المركزي 1610 نانومتر ) والنطاق 12 (طول الموجة المركزي 2200 نانومتر ). أما النطاق الطيفي في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) بدقة أرضية مماثلة تبلغ 20 مترًا فهو النطاق 8A (طول الموجة المركزي 865 نانومتر ).

يمكن إنشاء مؤشر NDWI الخاص بـ Sentinel-2 لرصد الجفاف وإدارة الري في القطاع الزراعي باستخدام أي من التركيبتين التاليتين:

  • النطاق 8A (864  نانومتر) والنطاق 11 (1610  نانومتر)
  • النطاق 8A (864  نانومتر) والنطاق 12 (2200  نانومتر)

كلا التركيبتين مناسبتان.

يمكن إنشاء مؤشر NDWI الخاص بـ Sentinel-2 للكشف عن المسطحات المائية باستخدام ما يلي:

  • النطاق "الأخضر" 3 (559  نانومتر) والنطاق "الأشعة تحت الحمراء القريبة" 8A (864  نانومتر)

مؤشر مكفيترز: عند البحث عن المسطحات المائية أو تغيرات مستوى المياه (مثل الفيضانات)، يُنصح باستخدام نطاقي الطيف الأخضر والأشعة تحت الحمراء القريبة [ 14 ] أو نطاقي الطيف الأخضر والأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة. وقد اقتُرح تعديل مؤشر فرق المياه المعياري (MNDWI) لتحسين كشف المياه المفتوحة باستبدال نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة بنطاق الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة. [ 15 ]

تفسير

التفسير المرئي أو الرقمي للصورة/الصورة النقطية الناتجة يشبه مؤشر NDVI :

  • من -1 إلى 0 - سطح لامع بدون غطاء نباتي أو محتوى مائي
  • +1 - يمثل محتوى الماء

بالنسبة للنسخة الثانية من مؤشر NDWI، يمكن أيضًا العثور على عتبة أخرى في [ 16 ] تتجنب إحداث إنذارات خاطئة في المناطق الحضرية:

  • < 0.3 - غير مائي
  • ≥ 0.3 - ماء.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ غاو، بو-كاي (1996). "مؤشر NDWI - مؤشر مائي معياري للفرق للاستشعار عن بعد للمياه السائلة في الغطاء النباتي من الفضاء" (ملف PDF) . الاستشعار عن بعد للبيئة . 58 (3): 257-266 . Bibcode : 1996RSEnv..58..257G . doi : 10.1016/S0034-4257(96)00067-3 . تاريخ الاسترجاع: 5 أغسطس 2021 .
  2. ↑ ليليساند، توماس م.؛ كيفر، رالف و.؛ تشيبمان، جوناثان و. (2015). الاستشعار عن بعد وتفسير الصور ( الطبعة السابعة). هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي. ISBN  978-1-118-34328-9.
  3. 1 2 تشيكاتو، بيترو؛ فلاس، ستيفان؛ تارانتولا، ستيفانو؛ جاكيمود، ستيفان؛ غريغوار، جان ماري (2001-07-01). "الكشف عن محتوى الماء في أوراق النباتات باستخدام الانعكاس في المجال البصري" . الاستشعار عن بعد للبيئة . 77 (1): 22-33 . Bibcode : 2001RSEnv..77...22C . doi : 10.1016/S0034-4257(01)00191-2 . ISSN 0034-4257 . 
  4. ↑ فورتي وباريت 1997 حول التقديرات الطيفية للكيمياء الحيوية للأوراق الطازجة. المجلة الدولية للاستشعار عن بعد، 19، 1283-1297
  5. ^ أوستن، سوزان إل . روبرتس، دار أ. بينزون، خورخي؛ جاكيمود، ستيفان؛ جاردنر، مارغريت. شير، جورج؛ كاستانيدا، كلوديا م.؛ بالاسيوس أورويتا ، أليسيا (01/09/1998). "تقدير المحتوى المائي للظلة في شجيرات الشبارال باستخدام الطرق البصرية" . الاستشعار عن بعد للبيئة . 65 (3): 280–291 . دوى : 10.1016/S0034-4257(98)00038-8 . ISSN 0034-4257 . 
  6. ↑ سيرانو، ليديا؛ أوستين، سوزان ل؛ روبرتس، دار أ؛ غامون، جون أ؛ بينويلاس، جوزيب (1 ديسمبر 2000). "استخلاص محتوى الماء في نباتات الشابارال من بيانات AVIRIS" . الاستشعار عن بعد للبيئة . 74 (3): 570-581 . Bibcode : 2000RSEnv..74..570S . doi : 10.1016/S0034-4257(00)00147-4 . ISSN 0034-4257 . 
  7. 1 2 دينيسون، بي إي؛ روبرتس، دي إيه؛ بيترسون، إس إتش؛ ريتشيل، جيه. (2005). "استخدام مؤشر فرق الماء المعياري لرصد رطوبة الوقود الحي" . المجلة الدولية للاستشعار عن بعد . 26 (5): 1035-1042 . Bibcode : 2005IJRS...26.1035D . doi : 10.1080/0143116042000273998 . ISSN 0143-1161 . 
  8. ↑ سيرانو، جواو؛ شهيديان، شاكيب؛ ماركيز دا سيلفا، خوسيه (1 يناير 2019). "تقييم مؤشر فرق المياه المعياري كأداة لرصد التباين الموسمي والسنوي للمراعي في نظام زراعي رعوي حرج متوسطي" . المياه . 11 (1): 62. Bibcode : 2019Water..11...62S . doi : 10.3390/w11010062 . ISSN 2073-4441 . 
  9. ↑ فارغ، إي.؛ عرفات، س.؛ عبد الواحد، م.س.؛ الجندي، أ. (2017-04-01). "تقييم توزيع المياه في أنظمة الري المحوري باستخدام صور الاستشعار عن بعد في دلتا النيل الشرقية" . المجلة المصرية للاستشعار عن بعد وعلوم الفضاء . ندرة المياه وحصادها. 20 : S13– S19. Bibcode : 2017EJRSS..20S..13F . doi : 10.1016/j.ejrs.2016.12.001 . ISSN 1110-9823 . 
  10. ↑ سيرانو، جواو؛ شهيديان، شاكيب؛ ماركيز دا سيلفا، خوسيه (1 يناير 2019). "تقييم مؤشر فرق المياه المعياري كأداة لرصد التباين الموسمي والسنوي للمراعي في نظام زراعي رعوي حرج متوسطي" . المياه . 11 (1): 62. Bibcode : 2019Water..11...62S . doi : 10.3390/w11010062 . ISSN 2073-4441 . 
  11. ↑ عبد اللهي، م.؛ إسلام، ت.؛ غوبتا، أ.؛ حسن، ق. ك. نظام متطور للتنبؤ بمخاطر حرائق الغابات: دمج بيانات الاستشعار عن بعد والمصادر التاريخية لبيانات الاشتعال. الاستشعار عن بعد 2018، 10، 923. https://www.mdpi.com/2072-4292/10/6/923
  12. ↑ كوران، بول جيه (1989-12-01). "الاستشعار عن بعد للكيمياء الورقية" . الاستشعار عن بعد للبيئة . 30 (3): 271-278 . Bibcode : 1989RSEnv..30..271C . doi : 10.1016/0034-4257(89)90069-2 . ISSN 0034-4257 . 
  13. ↑ جاكيمود، س؛ أوستين، س.ل. (2003). تشوفيكو، إ؛ مارتن، ب؛ جاستس، س. (محررون). "تطبيق نماذج نقل الإشعاع على تقدير محتوى الرطوبة ورسم خرائط الأراضي المحروقة" (ملف PDF) . وقائع ورشة العمل الدولية الرابعة حول تطبيقات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية في إدارة حرائق الغابات : 3-12 .
  14. ↑ ماكفيترز، إس كيه (1996). "استخدام مؤشر الفرق المائي المعياري (NDWI) في تحديد معالم المياه المفتوحة" . المجلة الدولية للاستشعار عن بعد . 17 (7): 1425-1432 . Bibcode : 1996IJRS...17.1425M . doi : 10.1080/01431169608948714 . ISSN 0143-1161 . 
  15. ↑ شو، هانكيو (2006). "تعديل مؤشر فرق المياه المعياري (NDWI) لتحسين خصائص المياه المفتوحة في صور الاستشعار عن بعد" . المجلة الدولية للاستشعار عن بعد . 27 (14): 3025-3033 . Bibcode : 2006IJRS...27.3025X . doi : 10.1080/01431160600589179 . تاريخ الاسترجاع : 2026-04-08 .
  16. ↑ مكفيترز، ستيوارت (2013). "استخدام مؤشر فرق المياه المعياري (NDWI) ضمن نظام المعلومات الجغرافية للكشف عن حمامات السباحة لأغراض مكافحة البعوض: نهج عملي" . الاستشعار عن بعد . 5 (7): 3544-3561 . Bibcode : 2013RemS....5.3544M . doi : 10.3390/rs5073544 .