Land Surface Albedo Estimation using Landsat Imagery via ArcGIS Software

Carto Geospatial Solutions

12 Jun 202413:22

Summary

TLDRفي هذا الدرس التعليمي، نناقش كيفية تقدير الألبيدو السطحي للأراضي باستخدام بيانات لاندسات. يبدأ الشرح بتعريف مفهوم الألبيدو، الذي يشير إلى كمية الضوء المنعكس عن سطح ما. يتم تناول كيفية حساب الألبيدو باستخدام بيانات لاندسات 7 و 8، مع شرح مفصل للمعادلات المستخدمة لتحويل البيانات الخام إلى قيم تعكس الضوء في الغلاف الجوي العلوي. في النهاية، يتم حساب الألبيدو لمنطقة سيلام في الهند، مع تفسير الاختلافات في الألبيدو بين المناطق الحضرية والضواحي. هذا الدرس يقدم رؤية معمقة لتحليل خصائص سطح الأرض باستخدام بيانات الأقمار الصناعية.

Takeaways

😀 يجب أن نفهم أولاً ما هو مفهوم الـ Albedo، وهو كمية الضوء المنعكس عن سطح معين.
😀 الـ Albedo يتراوح بين 0 (امتصاص كامل للضوء) و 1 (انعكاس كامل للضوء).
😀 الأسطح ذات اللون الفاتح مثل الثلج تعكس الضوء بشكل أكبر، بينما الأسطح الداكنة مثل الأرض تمتص الضوء.
😀 حساب الـ Albedo يعتمد على البيانات المستشعرة من الأقمار الصناعية، مثل بيانات لاندسات.
😀 عملية حساب الـ Albedo تتطلب تحويل بيانات الأقمار الصناعية إلى قيم انعكاس جوية (TOA).
😀 بعد الحصول على قيم TOA، يجب تحويلها إلى قيم Albedo باستخدام معادلات خاصة.
😀 يجب استخراج قيم ثابتة مثل M و A من ملفات البيانات النصية MTL لمواصلة الحسابات.
😀 من أجل حساب الـ Albedo، يتم استخدام أداة R Calculator لتطبيق المعادلات الرياضية على البيانات.
😀 تحتاج إلى تحويل بعض القيم مثل زاوية السطوع من درجات إلى راديان قبل استخدامها في المعادلات.
😀 بعد حساب الـ Albedo، يتم تحليله باستخدام صور الألوان المناسبة لمعرفة المناطق التي تعكس أو تمتص الضوء بشكل أكبر.
😀 يمكن استخدام قيم الـ Albedo لتحديد خصائص المناطق المختلفة مثل كثافة النباتات أو المناطق الحضرية.

Q & A

ما هو الألبيدو؟
-الألبيدو هو مقياس يعبر عن نسبة الضوء الشمسي الذي ينعكس عن سطح ما. تتراوح قيم الألبيدو بين 0 (الامتصاص الكامل للضوء) و 1 (الانعكاس الكامل للضوء).
كيف يتم حساب الألبيدو؟
-يتم حساب الألبيدو باستخدام البيانات المستخلصة من الأقمار الصناعية مثل Landsat. يتم استخدام بعض المعادلات لتحويل القيم الرقمية (DN) إلى قيم الانعكاسية، ومن ثم يتم حساب الألبيدو باستخدام معادلة محددة.
ما هي البيانات التي نحتاجها من Landsat لحساب الألبيدو؟
-لحساب الألبيدو باستخدام بيانات Landsat، يجب استخدام بيانات معينة من الأطياف مثل الأزرق والأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة. على سبيل المثال، في Landsat 7 نستخدم الحزم 1 و 2 و 4 و 5 و 7.
ما هي خطوة تحويل بيانات DN إلى قيم الانعكاس؟
-بعد الحصول على بيانات DN من Landsat، يجب تحويلها إلى قيم انعكاسية باستخدام معادلة تعتمد على معاملات معينة (مثل M و A و SE) الموجودة في ملف MTL المرفق مع بيانات Landsat.
كيف يمكن حساب الألبيدو من قيم الانعكاس؟
-لحساب الألبيدو، يتم تطبيق معادلة محددة حيث يتم ضرب كل قيمة انعكاسية مع معامل معين مرتبط بكل حزمة. ثم يتم جمع القيم الناتجة وقسمتها على مجموع المعاملات للحصول على القيمة النهائية للألبيدو.
ما هي القيم المحتملة للألبيدو على سطح الأرض؟
-تتراوح قيم الألبيدو على سطح الأرض بين 0 و 1. تعني القيمة 0 أن السطح يمتص كل الضوء الساقط عليه، بينما تشير القيمة 1 إلى أن السطح يعكس كل الضوء الساقط عليه.
كيف يؤثر اللون على قيمة الألبيدو؟
-الأسطح ذات الألوان الفاتحة، مثل الثلج، لديها قيم ألبيدو مرتفعة لأنها تعكس معظم الضوء الساقط عليها. بينما الأسطح الداكنة مثل الأسفلت لديها قيم ألبيدو منخفضة لأنها تمتص الضوء.
ماذا يعني أن البيانات التي يتم العمل عليها هي من المستوى 1 وليس المستوى 2؟
-البيانات من المستوى 1 هي بيانات لم تتم معالجتها بعد لتحويلها إلى قيم سطحية أو جوية. المستوى 2 يعني أن البيانات قد تم تصحيحها لتكون قابلة للاستخدام في التحليل التفصيلي مثل تقدير الألبيدو.
كيف يتم استخدام ملف MTL في العملية الحسابية؟
-يتم استخراج المعاملات اللازمة من ملف MTL، مثل معامل الانعكاس (M) ومعامل الإضافة (A)، والتي تستخدم لتحويل قيم DN إلى قيم انعكاسية، ثم لحساب الألبيدو باستخدام المعادلات المناسبة.
ما هي الأداة المستخدمة لإجراء الحسابات في هذا الدرس؟
-تم استخدام أداة Map Algebra (R Calculator) لإجراء الحسابات اللازمة لتحويل بيانات Landsat إلى قيم انعكاسية ومن ثم حساب الألبيدو باستخدام المعادلات المحددة.