زا هدافتسا شور رود زا شجنس
advertisement
استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان تعرق پوشش گیاهی و شاخص سطح برگ )(LAI علی فریدحسینی ،1دیوید چارلز گودریچ ،2راس براینت 2و سروش سروشیان3 چکیده: ) (LAIیکطی ز تخمین شاخصهای ساختمانی پوشش گیاهی مانند شاخص سطح رط عوزمل مهم در تخمین میززن آب مص فی گیاه زست .در زین محالعط دزده هطای مطورد م روط ر الیدزر را فوت پ ینت کوچط رط زی تخمطین شطاخص سطح رط زستفاده ق زر گ فت زست .چهار متغی (زرتفاع گیاه ،ططو متوسطا زنط ی، مین و سح پوشش گیاه) ک ز الیدزر را فطوت نسبت لیزر منعکس شده ز سح پ ینت رزر ک ر طور مصنوعی ز الیدزر را فوت پ ینطت کوچط ردسطت آمطد، محاسب شد. طت رطا الیطدزر الیدزر را فوت پ ینت رزر ک ر طور مصنوعی ساخت شده زسط مینی را فوت پ ینت رزر ) (ILRISنیز مقایسط گ دیطده زسطت .چهطار متغیط ذک شده درراال را زستفاده ز توزرع رگ سیون گام ر گام ،رزرح قارل قبولی ) (LAIزندز ه گی ی شده ر زی سنین مختلف درختان چوب پنبط را شاخص سح ر زی ردست دزدند. همچنین در زین محالع معادل تبخی و تع ق پنمن و مانتیت ر زی تخمطین تع ق ز زین درختان را زستفاده ز خصوصیات ردسطت آمطده ز الیطدزر مطورد زستفاده ق زر گ فت زست .مقادی تع ق تخمینی ز الیدزر را مقطادی تعط ق ک ر صورت صح زیی زندز ه گی ی شده زسطت رطا هطم مقایسط شطده ،کط رطا ( )LAIپیش رینی شده رطا زستفاده ز نتایج محلوب ردست آمده ،شاخص سح ر سنجش ز رزه دور رز می توزن را دقت قارل قبولی ر زی تخمین میطززن تعط ق رکار ر د. واژه های کلیدی :تع ق ،شاخص سح مقدمه 1 زلگوهای پوشش گیاهی و خصوصطیات ساختمانی آنهطا در کطارک د زنهطا مثل زستفاده ز آب ،تولید و چ خ زن ی تاثی رسطززیی دزرنطد .یط س ی ز خصوصیات م روط ر گیطاه و پوشش گیاهی رایستی تخمین ده شود تا نقش آنها در ط حهای مدی یتی و ط زحی ر منظور حفظ منارع طبیعطی مشخص گ دد .در مناطق خش و نیمط خش را مقدزر یاد تبخی ،مدی یت و حفاظت حوض ها مطیتوزنطد عامطل مهم و مطوث ی در تطامین و تخمطین 1زستادیاردزنشگاه ف دوسی مشهد -گ وه مهندسی زب 2عضوهیات پژوهشی سا مان کشاور ی زم یکا- توسان ،زریزونا ،زم یکا 3زستاددزنشگاه کالیف نیا-زی وزین ،زم یکا ر ،الیدزر ،پنمن-مانتیت راشد. مقدزر آب مص فی در کل منحق عالوه ر زین مقادی تبخی و تعط ق ز پوشش گیطاهی یط عامطل کلیطدی مینی زست ک ر زی مدلهای آب ی طارع آب طدی یت منط طی در مط طش مهمط نقط ر زی کل منحق دزرد .را زین وجود تخمین آب مورد زستفاده توسا گیاه رخصوص زگط پوشطش گیطاهی ز نطوع درختی راشد ،را زستفاده ز تکنی های متدزو هوزشناسی ،کاری رسیار مشکل و وقت گی زسطت .محطدودیتهای زین روشها و غیط یکنوزخطت رطودن زرزضی ،زندز ه گیط ی پارزمت هطای م روط ر تبخی و تع ق گیاه مثطل LAIرز مشکل و مطان ر مطی سطا د. طد ر ط طی توزنط طنجش ز دور مط روش سط عنوزن ی روش موث و دقیق ر زین محدودیتها و خحاها فایق آید .رط خصططوص الیططدزر هططوزیی ،رططا نقططاط 2 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره ،1جلد ،3بهار 1388 ر خورد و ر گشت متعدد ز گیطاه و طی ر ط زی طززر محمینط طین زرط مط طح سط شناسایی گونط هطای گیاهطان ( et al., (Farid 2006aو همچنین ر زی تشخیص سن و خصوصطیات پوشطش گیطاهی (Farid et al., ) 2006bمحسوب می شود. پیشطط فتهای زخیطط در شناسططایی خصوصیات سط رعطدی پوشطش گیطاهی، شامل تهی و رسم نقش هطا ز روی عکس های هوزیی ر ط یقط ر جسطت رینططططی و زسططططت یوفوتوگ زمت ی دیجیتالی ،رزدزر رو ن مصطنوعی و الیدزر (دستگاه تنظطیم و شناسطایی دزمن نور) میراشد .الیدزر تکنیکی زست ک در آن نطور در ف کانسطهای راال ،رخصوص در طو موجهای م رطوط ر مادون ق مز ،ر زی زندز ه گی ی فاصل رین یط سنسطور و هطدر رط مبنای مان ح کطت رفطت و ر گشطتی (دو س ه) رین منبع (سنسور) و هدر طی گی ط د. طتفاده ق ط زر مط طورد زسط مط دستگاه لیزرهوزیی سیسطتم زنطدز ه گی ی زست ک پطالس هطایی ز نطور (ک معموالً روسیل لیزر تولیطد مطی شود) ز دستگاهی وزقع در هوزپیما پخش شده ک در ی زلگوی زسکن شده ر سمت مین هدزیت می شطود .نطوع زطالعات جمع آوری شده ز زین پالس ر گشططتی ،دو مقولطط ی گسططت ده ز سنسور های الیدزر رز مشخص می کند: دستگاه های الیدزررا ر گشت گسسطت ( را فوت پ ینطت کوچط ) ودسطتگاه های ثبت موج کامل لیزر (رطا فطوت پ ینت رزر ) .سیسطتمهای الیطدزررا طوزن نمون ط طت ر ط عنط طت گسسط ر گشط زجا هی ثبت ی (زولین یطا آخط ین ر گشت) یطا چنطد تطا ر گشطت (رط عنوزن مثطا پطنج تطا ر گشطت) رز ر زی ه پالس لیزر در مان زسطکن ک دن ر عهطده دزرنطد .رط عکطس، سیستم الیدزرثبت کننده موج کامطل، مقدزر زن ی ر گشتی ر سنسطور رز ر زی ه س ی مانی ،ثبت میکند. طط ططت زکثط ططوت پ ینط ططدز ه فط زنط سیستمهای الیدزر را ر گشطت گسسطت در حططدود 0/2-09متطط مططیراشططد. زندز ه فوت پ ینت ر زی سیسطتمهای شکل موج کامل رطین 8تطا 70متط متغی زست ).(Means et al., 1999 در محالعات قبلی ویژگیهای شطکل موج کامل الیطدزر رز رط زی نطوزحی ساده ،غی قارل کشطت ) (Gardner, 1992و مقاطع ی رعدی مورد زستفاده ق زر دزده زند).(Abshire et al., 1994 ر عالوه ،رل و هطافتن (Blair 1999 )and Hofton,نشان دزدنطد کط تو یطع عمططودی دزده هططای ر گشططت گسسططت دررعد مان ،را شط زیا خاصطی کط مهمت ین آنها ت زکم رطاالی نمونط های جمع آوری شده را زسطتفاده ز زست (در حطدود cm فوت پ ینت کوچ ،)25رسیار ر شکل موج کامل ثبطت شده روسیل ی دستگاههای ثبطت شطکل موج کامل لیزر نزدی میراشد. زساس زندز ه گیط ی هطای جنگلطی الیدزر رطا زسطتفاده ز تکنیکهطای فتوگ زمت یِ ،ر زی زر یاری زرتفاع درخت ،زنبطوهی پوشطش درخطت ،حجطم درختان جنگل و توده پوشطش گیطاهی مورد زستفاده قط زر گ فتط زسطت. زندز ه گیط ی هطای لیطزری رصطورت هوزیی ر جای زنطدز ه گیط ی هطای فتوگ زمت ی ر زی تخمین زرتفاعطات جنگل ،زنبوهی پوشش گیطاهی (Nelson et ) al., 1989و حجم درختان جنگل ر کطار رفت زست (Maclean and Krabill, 1986; Nelson et al., ).1988a, b ر عنوزن مثا نلسُن و همکارزنش طوده طل و تط طان جنگط طم درختط ) (1988bحجط پوشش گیطاهی رط زی جنگلهطای کطاج (Pinus taeda, P. elliotti, P. جنطوری)P. palustris echinata, and رز را زستفاده ز چندین ر آورد ز طو درخت و پوشش روسیل الیدزر را فوت پ ینت کوچ پیش رینی ک ده زند ک زختالفی رین %53تطا %65در مقایسطط رططا زنططدز ه گیطط ی هططای صح زیی ،ر زی زین متغی ها وجطود دزشت زست. طن محالعط رط هدر زولی ز زیط کارگی ی ی سیستم الیدزر رطا فطوت پ ینت کوچ ،جهت مدلسا ی شکل موج کامل لیطزری در یط پوشطش گیطاهی زست. طده طاالت منتش ط شط طالوه ،مقط ر ط عط الیدزر در زین مین نتیج محلوری رز در چندین نوع جنگل ر زی الیدزر را فطوت پ ینطت رطزر نشطان دزده طارر دی طای کط طا مین ط هط طتا زمط زسط استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان... الیدزررا فوت پ ینت کوچ تا کنطون پیش فت قارل مالحظط زی ندزشطت و ً محدود ر زنطدز ه گی یهطای زساسا خصوصیات وزرست رط گیاهطان خطاص رططوده زسططت .رنططار زین ،عملکطط د الیدزررا فطوت پ ینطت کوچط مطورد آ مایش ق زر نگ فت وحتی ی مورد ز دیدگاههای تحلیلطی و پ دز شطی نیز ر زی زیطن نطوع منحقط هنطو تعیین و شناسایی نشده زست. هدر ثانوی ز زین محالع زیطن ( (LAIر زساس زست ک شاخص سح ر متغی های مختلف م روط ر شکل موج طت رطزر مصطنوعی الیدزر فطوت پ ینط ر زی گ وههای سنی متفاوت رط آورد گ دد. ر عالوه ،زین تحقیق را ر کطار گی ی مد پطنمن -مانتیطت Monteith and ) (P-M) )Unsworth, 1990تعطط ق رز رططا زسططتفاده ز LAIمحاسططب شططده ز الیدزر ،را تع ق زندز ه گی ی شطده ز روش ح کت شی ه گیطاهی مقایسط نموده زست. زهدزر مشخص زین تحقیق عبارتنطد ز (الف ) مد نمطودن یط شطکل مطوج ر گشتی لیزر ر عنوزن مقطدزر کطل را تاب نور ز درون ی مجموع زی طت کوچ ط ا طوت پ ینط طا فط طزر رط ز لیط مقایس نتایج حاصطل رطا تصطاوی حاصططل ز سیسططتم تصططوی سططا ی وتنظیم سا ی ماکزیمم لیزر هوشمند مینی (( .(ILRISب) رط دسطت آوردن چهار پارزمت (قد درخطت ،میطانگین طبت طا زن ط ی ) ،(HOMEنسط طو متوسط طط مین ) (GRNDو نسطبت ر گشت ز سح ر گشت ز سح درخت ) (CRNDز شطکل موج کامل الیدزر یا لیزر مصطنوعی. ر عالوه ،زین چهار پارزمت در ی ف زیند رگوسیون گام رط گطام یطا پل زی را هم ت کیب شطده کط رط منظور تخمین LAIر زی گ وههای سنی متفاوت درختان چوب پنبط زی مطورد زستفاده ق زر گ فت زست( .ج) رط کارگی ی مد P-Mجهت تخمطین تعط ق را زستفاده ز LAIگ فتط شطده ز الیدزر و مقایس ی نتایج حاصل رطا تع ق زندز ه گیط ی شطده روسطیل ی 3 روش ح کت شی ه گیاهی. مواد و روشها مناطق مورد مطالعه س سایت محالعاتی در دشت سیالری طاحل طدهی سط طت شط طی حفاظط منحق ط ی ملط رودخان ی سن پدرو در جنطوب شط قی زیالت آریزونای زم یکا وزقع شطده طکاالنت طاتی زسط طایت محالعط طت .سط زسط )( (Escalanteرا زرتفطاع ° 'N, ° 'W, ) mر ططو kmز شطما رط جنوب و پهنای kmز ش ق ر غ ب ً مسح می راشد .سایت روده و نسبتا محالعاتی زسکاالنت در ی ناحیط ی فصططلی یططاغی دزیمططی در زمتططدزد رودخان وزقع شده ک عمق آب یط مینی در زین قسمت درحدود تطا mمیراشد .زین سایت رط منظطور ) (LAIز شطکل ر آورد شاخص سح ر موجی فوت پ ینت رزر مصنوعی ر زی گ وههای سنی مختلف درختطان مطورد زستفاده قط زر گ فتط زسطت .زیطن منحقطط ی تحططت محالعطط روسططیل ی درختان مختلف ز جوزن تا پیط ،و طان طای درختط طاتی ز جنگلهط طا قحعط رط طدزد طار رودخان ط زی ک ط در زمتط کنط رودخان ق زر گ فت زند ،پوشطیده شده زست. سایت محالعاتی روکیوس )( (Boquillasر زرتفاع ;° 'N, ° 'W )mوزقطططع در ناحیططط ی فصطططلی مینطی در رودخان ک عمق آب ی زین منحق در حدود تا mمطی راشد .در مقایس ،سایت محالعطاتی لویس زسپ ینگ )(Lewis Spring ( ر زرتفطاع ° 'N, ° 'W; )mکطط در ناحیطط ء غی فصططلی یططا دزیمی رودخان ء سن پدرو وزقع مطی مینی در زیطن راشد و عمق آب ی ناحی در حدود تا mمیراشد. زین دو سایت جهت ر کارگی ی مطد پنمن – مانتیت ( )P-Mرط زی تخمطین میززن تع ق را زسطتفاده ز شطاخص ) (LAIرطط زورد شططده ز سططح رطط الیدزرمورد زسطتفاده قط زر گ فتط زستا ک را میطززن تعط ق زنطدز ه گی ی شده در ه دو سایت ر صطورت صح زیی مقایس شده زسطت .گیاهطان در ه دو سایت ز لحطا خصوصطیات 4 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره ،1جلد ،3بهار 1388 سنی و زندز ه رسیار شبی رودند. رط هطم جمع آوری داده ها جمع آوری داده های زمینی مینططی یططا دزده هططای معتبطط صح زیی ز آوریطل 2003تطا زکتبط 2004جمع آوری شده زست .سط گط وه طن طان در زیط طاوت ز درختط طنی متفط سط نمون گی ی صح زیی ر کطار رفتط زست ک عبارتند ز :درختان جطوزن (را سن کمت ز 15سا ) ،درختطان رالغ (سطن رطین 16تطا 50سطا ) و درختان مسن (راالت ز 50سا سن) (شکل .)1قح تن ءدرخت در زرتفاع ر زر سین )( (dbhقح زنطدز ه گیط ی شده در زین زرتفاع حطدود mدر مین می راشطد) رطا یط راالی سح نوزر مت ی زندز ه گی ی و را دقطت mmثبت گ دیطد .رط منظطور مشطخص طده طدی شط طیم رنط طات تقسط طاختن قحعط سط م روط ر درختطان جطوزن ،رطالغ و مسن ،معطادالت خطاص رودخانط ء سطن پدرو مورد زستفاده ق زر گ فت ک dbhرز ر سن درختان م روط سطاخت زسطت .(Stromberg, 1998) .رطا توجط رط دزمن تغیی زت dbhمقادی کمت ز cmر زی درختان جوزن ،رطین cm ر زی درختان رالغ و ریشطت ز cmرطط زی درختططان مسططن در نظطط گ فت شد. ر طور کلی 41درخت جهت تعیطین LAIمورد زستفاده قط زر گ فطت .ز زین 41درخت 9 ،درخت مسن 15 ،درخطت رالغ و 17درخطت جطوزن رط صطورت تفکی شده زنتخاب شدند ک حطدزقل mز یکدیگ فاصل دزشطتند .ز ی سیستم تفاضطلی تعیطین موقعیطت طت جهطانی ) (DGPSجهطت تعیطین موقعیط مکانی ه درخت ر زساس دقطت کمتط ز مت زستفاده شد (5700 GPS, Trimble Navigatiom, Ltd., Sunnyvale, ) .CAما چهطار نقحط رز در زطط زر تاج ه درخت طوریک لب هطای تطاج رز رپوشاند ،زندز هگیط ی کط دیم. عالوه رط زیطن ،تمطام موقعیتهطای مکططانی درختططان رططا زسططتفاده ز زندز ه گی ی های زیسطتا -sتوسطا گی ندهی 12 GPSکانالی مشخص شدند. زرتفاع آنتن GPSرین تطا ، m را زرتفاع متوسا mرطود .تمطام طل طان فصط طا در مط طدز ه گی ط ی هط زنط ر گ یززن زنجام گ فت .فقدزن تطاج درختان وهمچنطین آنطتن رط و ر کار گ فت شده مقدزر خحای حاصطل ز پوشططش درختططان رز در زنططدز ه گی ی های م روط ر GPSکطاهش مطی دهد .زین درختان در مجموعط زی ز دزده هطططای الیطططدزر روسطططیل ی موقعیتهطططای مکطططانی ،تحبیقطططی و صح زیی DGPSمورد شناسطایی قط زر گ فتند. مقططدزر LAIدر ویططن 2003رططا طدز ه طتگاه زنط طتفاده ز ی ط دسط زسط گی ی پوشش گیطاهی (LAI 2000, Li-Cor, Inc., ) Lincoln, NEر زی گ وههای سنی متفاوت مورد زندز ه گی ی ق زرگ فت زست. زین شاخص ز چهار نقحط ی م رطوط ر دو مسی زصلی عمود رط هطم در زط زر تن ی ه درخطت روسطیل یط سنسور را ی س پوش 90°ر زی قسمت را ،زندز ه گی ی شد .سنسطور هطم در طو و هطم در عط ت تطاج درخطت ق زر دزده شد و کلی زندز ه گی ی ها در هنگام غ وب آفتطاب ،مطانی ک هنطو زفتطاب محطو نشطده رطود زنجام گ فت. طت طارزن ( ،)2006ح کط طزز و همکط گط شی ه گیاه رز ر زی چهار درخطت در ی دست ی مجزز ز درختطان رط زی دو منحقطط محالعططاتی (روکیططوس و لویس زسطپ ینگ) ،رطا زسطتفاده ز وسططایل ثارططت گ مططایی ز نططوع ِ (TDP- 30, TDP- 80, Dynamax, Granier گ زنیی )Inc., Houston, TX زندز ه گی ی ک ده زند. عالوه ر زین ،دمای هوز ،رطورطت نسبی ،تارش خورشیدی ،س عت رطاد و فشار هطوز ز زیسطتگاه هوزشناسطی وزقع در 3کیلومت ی منحق ی تحطت محالعطط روکیططوس و کیلططومت ی منحقطط ی لططویس زسططپ ینگ مططورد زستفاده ق زر گ فت (.)Scott et al., 2000 ر زی ه دو سایت ،زندز ه گیط ی های م روط ر زیسطتگاه هوزشناسطی ر ت تیب دره 15و 30دقیق ثبطت شده زست .میززن تعط ق رط زی دوره مانی 1تا 11وین ( 2003رو های استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان... 152تا 162در سا ) ر آورد شده ک را مان ر رسی و ر دزشت الیطدزردر زین تحقیق محارقت دزرد. داده های مربوط به سنسور الیدار دستگاه آپت ) Toronto, Canadaجهت ر رسی منحق ی تحت محالع ،در 6وین سا 2003مطورد زستفاده ق زر گ فت زست .خصوصیات م رططوط رطط ALTM رطط صططورت: ف کانس دستگاه حدود ، Hzزوی ی زسکن ر دزری ،±°روش ر دزشطت رط صورت ر گشطتهای زو و آخط و شطدت زن ی ر گشتی لیزر ر زی طو مطوج nmمطططورد زنطططدز ه گیططط ی ق زرگ فت. ALTM دزخل هوزپیمطای م رطوط ر دزنشگاه فلوریدز ک در زرتفاع مین و رطا سط عتی در mز سح حدود ms-1پ وز ک ده زست ،تعبی شده زست .هوزپیمطا و دسطتگاه رطا مین رز رط همدیگ نقاطی ز سح فاصل ی mر طور ع ضی ور شکل یگززگی و را فوت پ ینتی را قحط ً ، cmکار ر دزشت رز زنجام تق یبا دزده زنططد .متوسططا پهنططای نططوزر مین mزست ک ر دزشتی روی سح طیل ی طاتی روسط طل منحق ط ی محالعط کط چهار خا موز ی پ وز ی پوشیده شده زسططت .رطط زی کططل منحقطط ی مططورد ً 2میلیطون نقحط محالع ،تق یبطا ر گشتی لیزر ردست زمده زست .دزده های الیطدزر رطا زسطتفاده ز نط م زفططززر Optech REALM 3.0.3dپطط دز ش و طبق رندی شده زند .در زین طبقط رندی س الی تشخیص دزده شطده کط عبارتنططد ز )1( :آخطط ین ر گشططت مطین )2( ،زولطین لیزرز روی سح ر گشت لیطزرز روی پوشطش گیطاهی و ( )3زولططین ر گشططت لیططزرز پوشططش گیاهی .الی م روط ر آخ ین ر گشت مین نشان دهنده پسطتی و لیزر ز رلندی مین زست .در زیطن محالعط الی های م روط ر زولین و آخط ین ر گشت لیزر ز پوشش گیاهی ،در ی الی ت کیب شده زند .دزده ر گشطتی لیزر ز ی سطح نط تنهطا شطامل طی طدی y ،xو zمط طای س ط رعط دزده هط راشد ،رلک شامل مقدزر شدت زن ی ALTM 1233 (Optech , Inc., ر گشتی لیزر ز زین سح راشد ).(Farid et al., 2006a 5 نیطز مطی اسکنر لیزر زمینی زسکن لیزر مینطی یطا صطح زیی مورد زستفاده ر زی منحق ی مطورد محالع ،در وین 2004ر دزشت شطده، ک ی سیستم س رعدی تصوی سطا ی و تنظیم سا ی لیزر هوشمند ) (ILRIS- 3D, Optech, Inc., Toronto, Canadaرطا طن طی راشطد .زیط دقطت عمطودی cmمط زسکن ی زشع ی لیزر متم کطز رز ر سطمت هطدر ف سطتاده و موقعیطت مکانی زن رز ر زسطاس مطان ح کطت زشع لیزر ر سمت هطدر و را گشطت آن ر سنسور زندز ه گی ی می کند. زندز ه فوت پ ینت ض ر ر خورد را هدر حدود ( cmفاصل رطین هطدر و طکن طد .زسط طت) مطیراشط زسطکن mزسط لیزری در زین ر دزشت مختصطات سط رعدی zو x، yرز زنطدز ه گیط ی مطی کند .فاصل ی رین نقاط روی سح ر طور متوسا cmمیراشد. ر منظطور زنطدز ه گیط ی کامطل پوشش درخطت ،دو ر دزشطت ز جهطات کامال متفاوت مورد نیا زست .رعطد ز ر دزشت ،زگ س نقحط زنطدز ه گیطط ی شططده توسططا دسططتگاه GPSرز رتوزن در ه تصوی زسکن شده جطای دزد ،دو تصوی م روط ر یط درخطت رز میتوزن ر آسانی را هم ت کیطب ک د. ر زین منظور س جعبط ی رطزر مقوزیی رز در جلوی ه درخت قط زر دزده شططد و سططپس میلگ دهططایی رز دزخل مین در گوش های هط جعبط ق زر گ فت .شکل ،2جعب ها رز در جلوی ی درخت مسن ر عنوزن نمون نشان مطیدهطد (دو زسطکن ز جهطات مخالف درخت) .سطپس نقطاطی کط در گوش های جعب ها ر دزشت شده رطا مطین کط توسطا یط مختصات سطح دسططتگاه DGPSزنططدز ه گیطط ی شططده محارقت میگط دد .گوشط هطای زیطن جعب ها ک میلگ د هطا قط زردزده شده ر ما زجا ه میدهد کط جهطات مختلططف جغ زفیططایی رز در تصططوی زسکن شده تعیین محل کنیم .پطس ز زیططن کططار ،مختصططات zو x ، yز 6 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره ،1جلد ،3بهار 1388 تصاوی زنالیز شطده ر حسطب UTMو زرتفاع ز سح دریا ر حسب مت نیز ردست می زید .متاسفان ،روزسطح ی غی قارل دست س رودن منحقط تحطت محالع ما ز لحا وجطود گیاهطان طا ز ی ط مت ط زکم و رودخان ط ،تنهط درخت زسطکن شطده تصطاوی ی کط ز لحا جغ زفیایی را مختصات مینطی همخوزنی کامل دزشت راشد ر دسطت آمده زست .رقی ی درختان ر زجبار ر طور دستی و را ی روند طوالنی، و تنها وقتطی زدغطام تصطاوی زنها عملی شده ک حدزقل توزنسطتیم سط نقح مشت ک رز در هط تصطوی کط طوند مشطخص کط ده رایستی ت کیطب شط راشیم .زین محدودیت راعث شده کط تعدزد پوشش درختان زسطکن شطده رز تا 5درخت رط زی زدغطام و ت کیطب کاهش دهد .رنطار زین ز 24درخطت مسن و رالغ ،سط درخطت مسطن و دو درخت رالغ زنتخاب شده زسطت .هطی طططن ططط زی زیط طططوزنی رط طططت جط درخط زنالیززنتخاب نشده زست ی ز آنها را گیاهان مت زکم و ساحل رودخان مجاور روده کط سطبب مسطدود شطدن پ توهای لیزری شده زست. تجزیه ،تحلیل و نتایج زین تجزی و تحلیل ،ت کیبطی ز دزده های الیدزر هوزیی و مینی ک در سطططالهای 2003و 2004ر دزشطططت شده ،می راشد. مدلسا ی ی شکل مطوج ر گشطتی و مقایس آن را زسکن لیزر مینی ر زی مد کط دن یط شطکل مطوجی الیدزر را فوت پ ینت رزر ف ت شطد ک شکل یا ریخت ه موج را تو یطع عمودی نقاط پ زکنده و منقحطع رطا یططط فطططوت پ ینطططت کوچططط ز الیططدزرهمخوزنی دزرد .ر ط زی ش ط وع آنالیز متوسا پهنای ی درخت مسطن چوب پنب زی رز رط زی مطد کط دن زنتخاب نمودیم .شکل موجی مدلسا ی شده الیدزر را فطوت پ ینطت رطزر ، مجموع را تارش ها زست ک ر ططور عمودی نقاط زرتفاعی م روط ر فوت پ ینت کوچط تولیطد نمطوده زسطت. شکل ۳ال ،شامل تو یع س رعدی دزده های الیدزر فوت پ ینت کوچط زسطت، ک ر زی ی فوت پ ینطت رطزر رط قح mک در وزقع تاج درختی رط طده رلنطدزی ،mدر نظط گ فتط شط زست .شکل ۳ب ،تو یطع عمطودی زیطن نقاط را فوت پ ینطت کوچط رز رط عنوزن تارعی ز زرتفاع نمایش مطی ِلطط و دهططد .روش مشططارهی توسططا ر هافتن ( )1999زرزی شطده زسطت کط تو یع عمودی دزده های الیطدزر رطا فوت پ ینت کوچط رطا شطکل زمطوزج کامل ثبت شده توسا دستگاههای ثبت طزر طت رط طوت پ ینط طا فط طوج رط طکل مط شط همخوزنی دزرد .معطازل ،مدلسطا ی شکل موج ر گشطتی رطا فطوت پ ینطت رزر ر زی درختان ساحل رودخانط ، ردون ر رسی رطاقی مانطده و هنطو رایستی مسایل تجزی زی و پ دز شطی طایی طین و شناسط طوط ر ط آن تعیط م رط شوند .در زین محالع تشطار رطین ه شکل موج را فطوت پ ینطت رطزر مد سا ی شده و شکل مطوج ر گشطتی ز زسکن ILRISرز رطا زسطتفاده ز ضطط یب همبسططتگی پی سططون ،ρ ،تحططت ر رسی ق زر گ فتا رط زیطن صطورت کطط ،ρ= Sxy/ SxxSyy :کطط درآن ،Sxx Sxy ،Syyوزریانس های م روط ر ILRIS ،شکل زموزج مصنوعی و مشت ک رطین زین دو میراشطند .رط زی مقایسط ، دزده هططای الیططدزر هططوزیی و ILRIS طتفاده قط زر طورد زسط طی 2004مط مینط گ فت زند. شکل 4پنج موج مصنوعی و زمطوزج تحبیقی ر گشتی ILRISرز را هم ر زی مقایس روی نمودزر نشان مطیدهطد. نتایج حاصل ز مقایس ء شکل مطوج مدلسا ی شده و شکل موج ر گشتی ز ILRISر زی درختطان مسطن در شطکل ۴ زلف-ج نشان دزده شده زست .در زین ر رسی ریشت ین ρحدود زست. شططکلهای ۴د ۴ ،ر ،شططکل زمططوزج طان طا ی و ILRISرز رط زی درختط مدلسط رالغ ،مقایس ک ده زست .ریشطت ین مقدزر ρز ر ر زی درختان رالغ ،زفطززیش یافتط زسطت .شطکل زموزج وقتی ک رط صطورت سطاده و منف د زست رط زی سطحوز مطین کط مسح و عاری ز پوشش گیطاهی زسطت ردست آمده زست(شکلهای ۴زلف ۴ ،ر). شکل زمطوزج مدلسطا ی شطده وILRIS استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان... ر زی پوشش گیاهی ر صورت نمطودزر تناوری رطوده کط هط پیط در زن نشان دهندهء ی الی ء مجزز (عمودی) ز پوشش می راشد. ر طور کلی ،شکل زمطوزج الیطدزر مینی و هوزیی ،ز همبستگی خطوری طکل طتند .زگ ط چ ط شط طوردزر هسط ر خط زموزج مد سا ی شطده و ،ILRISالیط هططای را تارشططی رز در زرتفاعططات طی نماینطد ،زمطا همسان شناسایی مط مقدزرنسبی را تارش ها ز زین الی ها متغی زست .رط عنطوزن مثطا ، شکل زموزج مدلسا ی شطده و ILRISدر ه دو سح را تارشی در زرتفاع m نشان میدهد ک را تطارش در مطان زنططدز ه گیطط ی توسططا ILRISرسططیار یطاد قویت رودها ک ر زحتمطا طاوت ش ط زیا طن زم ط در زث ط تفط زیط پوششی درخت در مطان ر رسطی هطای هوز ر دی و ILRISروده زست .تفطاوت مهم سیسطتماتی رطین شطکل زمطوزج مدلسا ی شده و ،ILRISپاسخ وسطیعت و ریشت پوشش گیاهی ر شطکل مطوج ر گشتی ILRISمی راشطد (رط عنطوزن مثا شکل ۴زلطف) .زیطن تفطاوت در نتیجطط ء زولططین ر گشططت لیططزر در سیستم ILRISو زختالر زوی ء ر دزشت طوز رط دی و ILRIS طورهای هط رطین سنسط زست .همچنین ،شکار رزر در میطان پوشش درختی در زمتدزد مسی لیزر، ممکن زست سبب کاهش دزمنط ء پاسطخ پوشش گیاهی در شطکل مطوج ر گشطتی مدلسا ی شده را زستفاده ز سیستم هوز ر دی راشد. در ضمن ،سیسطتم ILRISمشطکالتی رز در شناسایی نطوک تطاج درخطت مسطن دزرد ،ک نشان می دهد ک زحتمطاال ر دلیل شکل مخ وطی و س پهن تطاج درخت زست .در نهایطت ،زکثط رخطش های م روط ر شکل زموزج مدلسطا ی شده و ،ILRISساختار عمودی مشطارهی رزدر درختان دزرز هستند. تخمین شاخص سططح بطرگ ) (LAIبطا استفاده از داده های الیدار تخمططین LAIز روی شططکل زمططوزج کامل الیدزر مصنوعی را فوت پ ینطت رزر ساختار مصطنوعی چهار متغی ز 7 ی شکل موج الیدزر را فطوت پ ینطت رزر (شکل )7ک ز روی دزده های الیدزر را فوت پ ینت کوچط هطوزیی طنی طای سط طده ر ط زی گ وههط طت زمط ردسط متفاوت درختان محاسب شطده زنطد. ط یق ء محاسطب ء زرتفطاع درخطت ز روی الیدزر ) (LHTر صورت شناسایی: ( )1محل نقح زی دزخطل شطکل مطوج طالس طتین پط طنوعی ،مانیک ط نخسط مصط گاسین (ن ما /گاوس) ر رطاالت ز ی سح یا آسطتان متوسطا زنط ی زفززیش یارد (قسمت راالیی درخطت)، ( )2م کططز آخطط ین پططالس گاسططین (ر گشت مینی) .سپس فاصطل ء رطین زین دو نقحط LHTرز رط زورد مطی کند .دومین پارزمت ( )HOMEک را پیدز کط دن متوسطا کطل شطکل مطوج محاسب می گط دد .موقعیطت متوسطا زن ی نسبت ر م کز آخط ین پطالس گاسین (ر گشت مینی) ،جهت محاسب ططت. ططده زسط ططاع دزده شط ططو زرجط طط رنار زین پطیش رینطی مطیشطود کط پارزمت ( HOMEمیانگین طو متوسا زن ی) نسبت رط تغییط زت عناصط مختلططف پوشططش درختططی و میططززن را رودن زن حسطاس راشطد .(Drake et al., ) 2002سومین پطارزمت ،نسطبت سطاده مین ) (GRNDزست کط ر گشت ز سح ر زین ط یق محاسب مطیگط دد کط طزر در طل ز لیط طاط حاصط طدزد نقط تعط آخ ین پی گاسین (ر گشطت مینطی) تقسیم ر مجموع رقی نقاط حاصطل ز لیزر (کل نقاط منهای نقاطی ز آخ ین پی گاسین (ر گشت مینطی)) می گ دد (شکل .)7رنطار زین GRND ی میززن تق یبی ز تط زکم پوشطش درختی ف زهم می سا د ;.( Drake et al., 2002 )Means et al., 1999 آخ ین پطارزمت رط زی محاسطب ، ( CRNDنسبت ر گشت ز پوشش درخطت) زست ک تعدزد نقاط حاصل ز لیزر مانی ک زولین پالس گاسین ریشت ز سح یا آسطتان متوسطا زنط ی (قسمت راالی پوشش درخت) زست تقسیم ر مجمطوع رقیط نقطاط حاصطل ز لیزر CRND .ی میطززن تق یبطی ز پوشش درخت رز ف زهم می سا د. زین چهطار پطارزمت در یط مطد رگ سیون گام ر گام ر منظور پیش رینی ( LAIالیدزر – صطح زیی) رط زی 8 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره ،1جلد ،3بهار 1388 سنین متفاوت درختان قط زر گ فتط زند .ردین منظور ،تغیی زت متغیط طامل طت (شط طت وغی وزرسط طای وزرسط هط توزن دوم ،جار ریشط و لگطاریتم) نیز ر رسطی شطده زسطت (جطدو .)1 پارزمت های شکل موج مصنوعی الیدزر قادر ر تخمین LAIرط زی گ وههطای سنی متفاوت درختان زستا هط چنطد طور طوزرد منظط طن مط طام زیط ک ط در تمط دزشططططتن تغییطططط زت لگططططاریتمی متغی وزرست ض وری زسطت .در زیطن حالططت ،ضطط یب همبسططتگی رططین LAI زندز ه گی ی شده مینی یا صح زیی و پارزمت های الیدزر( 4پطارزمت ) ،و رطط ت تیططب رطط زی درختان جوزن ،رالغ و مسن محاسطب شده زند. ء رطططین LAIصطططح زیی و رزرحططط پارزمت های الیطدزر رط زی درختطان جططوزن روسططیل ء دو عامططل تطط ثی پای زست .زولین عامل ،سح تغییط پای ی ساختار درخت مسن (ز لحطا شکل مطوج) نسطبت رط درخطت جطوزن طین عامطل ،وجطود ریشت زسطت .دومط طش درختطان جطوزن شکافهایی در پوشط زست ک زجا ه مطیدهطد تعطدزدی ز پالسهای لیزر در پوشش درخت نفطوذ ک ده و مقادی پایین ت ی رز ر زی CRNDموجب گ دد. طود طاطق وجط طن منط طین ،در زیط همچنط درختان زنبوهی مانند درختان مسن، سططبب شططده کطط تعططدزد کمتطط ی ز مین رسیده کط پالسهای الیدزر ر زیططن زمطط راعططث مططیشططود HOME (میططانگین طططو متوسططا زنطط ی) زفززیش یارد .ر عکطس ،در منطاطق را ت یا پ زکندهت (مثل درختطان مطین جوزن) پالسهای ریشطت ی رط رسیده ک سبب کاهش HOMEمی شطود. ر عطالوه ،پارزمت هطای ططولی یطا زرتفططططاعی (مثططططل LHTو )HOME ریشت ین حساسیت رز دزرز هستند ک طت و قح ط آن طن درخط طززیش سط طا زفط رط زفززیش مییارند. پارزمت ،LHTزحتماالً پطارزمت ی را ریشت ین پتانسیل جهطت رط آورد ویژگیهای سطاختاری درختطان سطاحل رودخان زی ر حساب میآید. برآورد میزان تعرق براساس داده های الیدار در زین رخش ،تع ق پیش رینی شده طززن طا میط طدزر در مقایس ط رط ز الیط تع ق زندز ه گیط ی شطده ز گط دش شی ه زی درخت ر زی دو سایت سطاحل رودخان زی مقایس شده زست .ک ر منظططور رطط آورد دقیقتطط ی ز آب مص فی درختان زین قسمت زرزی شده زسططت .در زمتططدزد رودخانطط ء سططن پططدرو ،گططزز و همکططارزن ()2006 میززن تع ق درختطان رز رط صطورت ّططی محاسططب ک دنططد آنهططم رططا کم زستفاده ز زندز ه گی ی های گ دش طت ر ط زی ی ط گ ط وه طاره زی درخط عصط منف د ز درختطان ،وزقطع در رخطش ج یططان دزیمططی رودخانطط و دیگطط درختانی ک در ناحی ء ج یان غیط دزیمی یا فصلی در زمتدزد رودخان وزقع شدهزند .زین سایتها ز لحطا عمق و نوسانات فصلی سطح آب یط مینی متفاوت میراشند. (Monteith and unsworth, 1990) P-M مططد ر زی تخمین میززن تع ق درختان را زستفاده ز LAIمشتق شده ز الیدزر ر زی را ه مانی 1تطا 11ویطن سا ( 2003در ططی رو هطای 152تطا )162زنتخاب شده زسطت .زیطن مطد زجا ه میدهد ک میطززن تعط ق رطا زستفاده ز متغی های هوز شناسی، مقاومت های زی ودینامیکی حاصل ز درخطت و رو ن زی ر راد روی ر محاسب شوند (معادل :)3 A a c p D / ra 1 E ] ([ (mm/day), )3 (1 rc / ra = ک در آن شیب خا م روط رط 1 فشار رخار زشباع و دما میراشد ( - طوزی تط )،(kgm-3 طالی هط ρa ،)Kpa Cچگط ( cp= (kJ Kg -1 °C-1ظ فیططت گ مططای ویژهء هوزی خش در فشار ثارت-D ، کمبود فشار رخار آب ) - ،(kPaثارت سایک ومت ی ( rc ،)kPa C -1مقاومت پوشش گیاهی ) ra ،(s m-1مقاومت زی ودینطامیکی (s m- ) - ،1گ مای نهان تبخیط آب (MJkg- ) ،1و =Aزن ی قارل دسطت س (MJ m-2 ) .day-1پارزمت هایی چون ،ρa ، و طبی و طت نسط طوز ،رطورط طای هط Dز دمط استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان... طوند ک ط طیشط طوز ر ط آورد مط طار هط فشط ر گ فتطط ز زنططدز ه گیطط ی هططای زیستگاههای هوز شناسی زط زر زست. زن ی قارل دست س در پوشش گیطاهی ز معادل 4ر دست میآید: ()4 A = S↓(1-α) + Lnet - St کططط در آن -Sمیطططززن تطططارش خورشیدی ورودی ) α ،(MJm-2 day-1آلبیدو (توزن را تاب) پوشطش گیطاهی-Lnet ، مطین رطا تارش موج خ وجی ز سح ططو مطوج رلنطد ) ،(MJ m-2 day-1و -St ذخی ه موقت زن ی در زندزم و تن درخططت و همچنططین زنطط ی مططورد زستفاده در ف آینده فتوسنت ) .(MJ m-2 day-1آلبیدو پوشش درخت در حدود 0/18تخمین ده میشطود ،کط زین مقدزر ر زی درختان رلوط پهطن (Bras, زندز ه گیط ی شطده زسطت ر ) St .1990در حدود %5ز تارش ورودی خورشیدی ر آورد میشود ک زین رط مبنای محالعات مور و فیسط ()1986 زست ک Stدر دزمن ی تغیی زت رین 0 و 10درصد ق زر گ فت زست ک رط زساس تارش خالصی زسطت کط در یط طت. طت س زسط طل دسط طاهی قارط طش گیط پوشط میززن مشارکت تارش مطوج خ وجطی ز مین را طو موج رلند ) (Lnetدر سح ف مططو زنطط ی قارططل دسططت س ،ز ف مططو ردسططت آمططده توسططا شططاتل ورت) (Shuttleworth, 1993قارل محاسب مطی راشد. مقاومت زی ودینامیکی ) (raمجموعی درخطت و ز مقاومت هطای رطین رط زتمسف ک ر زساس ج یان مطتالطم و مقاومت الی مط ی زسطت ).(Thom, 1975 ً رطا درخطت روزسح ء طبیعت نسطبتا چوب پنب زی ،مقاومطت م رطوط رط درخطت در ج یان متالطم رط زی رط مقایس رطا مقاومطت الیط ی مط ی، ناچیز زست ) .(Goodrich et al., 2000ز زینطط و ra مط ی )(rb ر زر رطا مقاومطت الیط زست .ر منظور تخمین مقاومت الیط م ی) ،(rbدر مطد پیشطنهادی توسطا چاده ی ومونتیت ) (Choudhury and Monteith, 1988ف مو ذیطل زستفاده شده زست: ()5 9 در زین معادلط LAI ،شطاخص رط پیشنهاد شده م روط ر پوشش گیاه، ک مشتق شده ز شکل مطوج مصطنوعی الیدزر را فوت پ ینطت رطزر زسطت. مقدزر bر زر زست را . m s-1/2زین ی ض یب مقیطاس زست ر زی مقاومت الی م ی ر ) attα .(Magnani et al., 1998ض یب تغییط س عت راد در دزخل پوشش درخت، و - Uسط عت - ω= mپهنای رط راد ری ون ز پوشش درخطت (در m مطین زنطدز ه گیط ی مطی راالی سح شود) .در پطی محالعطات ن مگنطانی و همکارزن ( )1998ضط یب تغییط رطاد ر زر 3روده زست. ّططت راقیمانططده جهططت تنهططا کمی محاسططب ء میططززن تعطط ق ،رطط آورد مقاومططت پوشططش گیططاهی ) (rcزسططت. طاهی رط مقاومطت مقاومت پوشطش گیط م روط زسطت کط رو زن زی ه ر ز معادلطططط 6محاسططططب شططططده زست ):(Goodrich et al., 2000 rs 2 LAI = rc ()6 کطط در آن rsروسططیل یگططزز و همکططارزن ( )2006در هطط دو سططایت محالعاتی ر آورد شده ز ست LAI .در ه دو سایت رطا زسطتفاده ز شطکل موج مدلسا ی شده ر زی الیدزر و ز روی زندز ه گی ی های مینی تخمین طده ز طتق شط طتLAI .مشط طده زسط ده شط الیدزر در یکی ز سایتها در حطدود 3/48و در سایت دیگ حدود 2/78می راشد .زینگون ف ت شطده زسطت کط زین مقادی در کطل دوره ی مطانی تحت ر رسی ،ثارطت مطی راشطند (ز رو 152تا 162سا ). میززن کل تع ق رو زن پیش رینی شده ز الیدزر ر زی زین درختان در سایت محالعاتی زو ریشت ز سایت دوم ر زی س تاس دورهتحت محالعط روده زست (شطکل .)8مقطدزر کطل E پیش رینی شده توسا الیدزر حدود mmر زی سایت سیالب غیط دزیمطی و حدود mmر زی سایت سیالب دزیمطی 10 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره ،1جلد ،3بهار 1388 رطا ردست زمده زسطت .زیطن نتیجط محالعات شیف و همکارزنش ) Al., 2000ک آب مص فی گیاهان سطاحل رودخان زی ر LAIم روط مطیراشطد مینطی محارقت دزرد .عمق آب یط ) (dgwدر سایت سیالب غی دزیمی نسبت ر سایت سیالب دزیمی عمیقت زسطت. در ناحی سیالب غیط دزیمطی dgw ،ز mدر زوزیل فصل رهار ر mدر زوج دوره خشکسالی تغیی می یارطد ) .(Gazal et al., 2006در منحقطط ء سططیالب دزیمططی dgw ،کططاهش تططدریجی دزشططت رطط زی مططان خشکسططالی (قبططل ز رارندگی موسمی) .عمطق آب در آغطا فصل رهار mرطوده و رط mدر زوج دوره ی خشکسالی زفززیش یافت زسططت ( mکمتطط ز سططایت غیطط دزیمطیا .)Gazal et al., 2006رنطار زین مینطی در دست سی ر آرهطای یط عمق ریشت را مقدزر کمتط ی ز LAI پیش رینی شده ز الیطدزر ،و تعط ق محارقت دزرد .عطالوه رط آن rs ،در منحق ء سیالری غی دزیمی ریشت ز منحق ء سطیالری دزیمطی رطودها رطا درزوج دورهء ریشت ین مقطدزر rsکط خشکسالی قبطل ز رارنطدگی موسطمی ر زورد شده زسطت ) .(Gazal et al., 2006در دزیمی مقطدزر LAI منحق ء سیالب غی و همچنطین زفطززیش rs کاهش یافتط سبب تغیی زت یادی در تعط ق پطیش رینی شدهز روی الیطدزر شطده ،کط زین دو پارزمت سبب کاهش سح ر و ض یب آرگاری می گ ددا کط زیطن دو هدزیت موث رو نط زی رز کطاهش خوزهند دزد. مقدزر تعط ق پطیش رینطی شطدهز طاهی در دو طش گیط طدزر ر ط زی پوشط الیط سططایت سططیالری تحططت محالعطط 2-5 ٪ ریشت ز زندز ه گی ی هطای تعط ق ز روش گ دش عصارهی زست (شکل .)9 تفاوتهای موجود در LAIمحاسب شده ز روی الیدزر و زندز ه گیط ی شطده طای طده تفاوتهط طح ز ،ر ط زی عمط در صط موجود درمقدزر Eقارل توجی زست. در ه دو سطایت تحطت محالعط LAI ، محاسب شده ز الیدزر ریشطت ز LAI زندز ه گیط ی شطده درصطح ز زسطت. رنار زین ،مقادی رزرگتط LAIرطا مقادی ریشت ی ز تع ق درختان در دو سایت ساحل رودخان زی محارقطت دزرند. (Schaeffer et نتیجه گیری در زین محالع نشان دزده شد ک میتوزن زطالعات م روط رط سطاختار عمودی پوشش گیاهی رز در یط شطکل موج ر گشتی ز ف ز یاب لیزر رطا فوت پ ینت رزر رز را زستفاده ز مجموع ء دزده های زرتفاعی را فوت پ ینت کوچ ر دسطت آورد .شطباهت های رین شکل موج مدلسطا ی شطده و شططکل مططوج ر گشططتی ز ILRISرططا زستفاده ز ض زیب همبستگی پی سون زر یاری شده زست .ر طور کلی زین طوری طتگی خط طوزج ،ز ض ط یب همبسط زمط ر خوردزر هستند .زگ چ کط شطکل موجهای مدلسطا ی شطده و ILRISالیط هططای را تططاری رز در زرتفاعططات طا طد ،زمط طیکننط طایی مط طانی شناسط یکسط مقدزر نسبی زین را تارش ها متغی زست .عالوه ر زین ،تغییط زت سطنی طع طوب پنب ط زی در تو یط طان چط درختط عمودی شکل موج منعکس میگ دند. ر زی ه درخت ،چهار پارزمت ز شکل موجهای ر گشتی را فوت پ ینطت رزر مد سا ی شده ،ر زی گ وههای سنی متفاوت درختان در دزالن سطاحل رودخان زی ر دست آمده زست .زیطن چهار پارزمت در ی مد رگ سطیون گام رط گطام جهطت پطیش رینطی LAI (الیدزر -صح زیی) را هم ت کیب شده زند .پارزمت هطای مشطتق شطده ز شکل موج الیدزر قادر هسطتند LAIرز ر زی گ وههای سنی متفاوت درختطان ر آورد کنندا ه چند ک در تمطام موزرد تغییط زت لگطاریتمی متغیط وزرست ض وری زست. مقدزر تع ق زین درختطان ز روی دزده هططای هوزشناسططی و الیططدزر در مقارل دزده های گط دش عصطاره زی، طاحل رودخان ط زی طایتهای سط ر ط زی سط دزیمی و غی دزیمطی تحطت محالعط طززن تع ط ق طت .میط ق ط زر گ فت ط زسط محاسب شده ز ط یق الیطدزر رط زی دو سایت رودخانط زی 2-5٪ ،ریشطت ز تع ق ردست زمده ز گ دش عصاره زی رطط زی دورهء مططانی مططوردنظ رططوده زسططت .تفططاوت موجططوددرLAI محاسب شده ز الیدزروزندز هگیط ی 11 ...استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان هطا زطالعطاتی رز زی م روط ر ر ف زهم آورد تطا میطززن آب مصط فی رنطار زین،درختان رز ر زورد کند رطط آورد هططای مسططتقل ز میططززن مطورد مقاومت رو ن زی سطح رط دزده هططای، معططازل.نیططا زسططت الیدزر ردست زمده وزندز ه گی یهای ،(LAI) طح ر ط طاخص سط طوط رط شط م رط پتانسططیل قارططل تططوجهی رز رطط زی رهبططود رطط آورد آب مصطط فی سططاحل .رودخان زی مح ز ساخت زست درآینده می توزن ر رسطی ک دکط LAI تا چ زندز ه الیدزر قادر زسطت رز در پوششططهای پیچیططده در سططح ،P-M مططد.وسططیع رطط آورد نمایططد طتفاده ز طا زسط طززن تع ط ق رز رط میط پارزمت های م روط رط پوشطش کط ر زی تمطام،ر گ فت ز الیدزرزست ک یدور گیاهی مطورد ر رسطی قط زر .دهد زکثط تفاوتهطای،شده در سط مین موجود در مقدزر تع ق رز توجی می .کند الیدزر هوزیی مزیطت،ر طور کلی رزرگی رز ف زهم آورده زسطت رط زی در مناطق رطزر ووسطیعLAI ر آورد ک ز زن میتوزن ر زی رهبود تخمین طاحل رودخان ط زی طای آب مص ط فی سط هط سیستمهای الیدزر رطا.زستفاده ک د فوت پ ینت کوچ و چند ر گشتی هوز ر دی قارل دست س شدهک زنتظطارمی رود کطط هزینطط ءزیططن دزده هططا زین تحقیق ر.نیزرور کاهش راشد روی درختان مجزز و منفط د تم کطز دزشت تطا روزرحطی رز رط منظطور رطط زی ر آوردهططای آبLAI تخمططین مص فی ساحل رودخان زی توسع دهد ک زین موضوع شامل پوشطش درختطان طی طت نمط طم زنباشط مت ط زکم و روی هط الیططدزر، عططالوه رطط زیططن.گطط دد رو نط قادرنیست ک ر زساس کنت منابع Abshire, J.B., McGarry, J.F., Pacini, L.K., Blair, J.B., Elman, G.C., 1994. Laser Altimetry Simulator Version 3.0 User’s Guide, NASA Technical Memorandum 104588. Greenbelt, Maryland, 70. Blair, J.B., Hofton, M.A., 1999. Modeling laser altimeter return waveforms over complex vegetation using highresolution elevation data. Geophysical Research Letters 26, 2509-2512. Blair, J.B., Rabine, D.L., Hofton, M.A., 1999. The Laser Vegetation Imaging Sensor (LVIS): a medium-altitude, digitization-only, airborne laser altimeter for mapping vegetation and topography. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing 54, 115-122. Bras, R., 1990. Hydrology. Addison-Wesley, Reading, 44. Choudhury, B.J., Monteith, J.L., 1988. A four-layer model for the heat budget of homogeneous land surfaces. Quarterly Journal of Royal Meteorological Society 114, 373-398. Drake, J.B., Dubayah, R.O., Clark, D.B., Knox, R.G., Blair, J.B., Hofton, M.A., Chazdon, R.L., Weishampel, J.F., Prince, S.D., 2002. Estimation of tropical forest structural characteristics using large-footprint lidar. Remote Sensing of Environment 79, 305-319. Farid, A., Rautenkranz, D., Goodrich, D.C., Marsh, S.E., Sorooshian, S., 2006. Riparian vegetation classification from airborne laser scanning data with an emphasis on cottonwood trees. Canadian Journal of Remote Sensing 32, 15-18. Farid, A., Goodrich, D.C., Sorooshian, S., 2006. Using airborne lidar to discern age classes of cottonwood trees in a riparian area. Western Journal of Applied Forestry 21, 149-158. Gardner, C.S., 1992. Ranging performance of satellite laser altimeters. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 30, 1061-1072. Gazal, R.M., Scott, R.S., Goodrich, D.C., Williams, D.G., 2006. Controls on transpiration in a semiarid riparian cottonwood forest. Agricultural and Forest Meteorology 137, 56-67. Goodrich, D.C., Scott, R., Qi, J., Goff, B., Unkrich, C.L., Moran, M.S., Williams, D., Schaeffer, S., Snyder, K., Macnish, R., Maddock, T., Pool, D., Chehbouni, A., Cooper, D.I., Eichinger, W.E., Shuttleworth, W.J., Kerr, Y., Marsett, R., Ni, W., 2000. Seasonal estimates of riparian evapotranspiration using remote and in-situ measurements. Agricultural and Forest Meteorology 105, 281-309. Harding, D.J., Blair, J.B., Garvin, J.B., Lawrence, W.T., 1994. Laser altimetry waveform measurement of vegetation canopy structure. Proceedings of the International Remote Sensing Symposium. Pasadena, California, 1251 – 1253. 1388 بهار،3 جلد،1 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره 12 Lefsky, M.A., Cohen, W.B., Acker, S.A., Spies, T.A., Parker, G.G., Harding, D., 1999. Lidar remote sensing of biophysical properties and canopy structure of forest of Douglas-fir and western hemlock. Remote Sensing of Environment 70, 339-361. Lim, K., Treitz, P., Baldwin, K., Morrison, I., Green, J., 2003. Lidar remote sensing of biophysical properties of tolerant northern hardwood forests. Canadian Journal of Remote Sensing 29, 658-678. Maclean, G.A., Krabill, W.B., 1986. Gross-merchantable timber volume estimation using an airborne LIDAR system. Canadian Journal of Remote Sensing 12, 7-18. Magnani, F., Leonardi, S., Tognetti, R., Grace, J., Borghetti, M., 1998. Modelling the surface conductance of a broadleaf canopy: effects of partial decoupling from the atmosphere. Plant, Cell Environment 21, 867-879. Magnussen, S., Boudewyn, P., 1998. Derivations of stand heights from airborne laser scanner data with canopy-based quantile estimators. Canadian Journal of Forestry Research 28, 1016-1031. Magnussen, S., Eggermont, P., LaRiccia, V.N., 1999. Recovering tree heights from airborne laser scanner data. Forest Science 45, 407-422. Means, J.E., Acker, S.A., Harding, D.J., Blair, J.B., Lefsky, M.A., Cohen, W.B., Harmon, M., McKee, W.A., 1999. Use of large-footprint scanning airborne lidar to estimate forest stand characteristics in the western Cascades of Oregon. Remote Sensing of Environment 67, 298-308. Means, J.E., 2000. Comparison of large-footprint and small-footprint lidar systems: design, capabilities, and uses. Proceedings of Second International Conference on Geospatial Information in Agriculture and Forestry. Lake Buena Vista, Florida, 85-192. Monteith, J.L., Unsworth, M.H., 1990. Principles of Environmental Physics. Edward Arnold, London, England. Moore, C.J., Fisch, G., 1986. Estimating heat storage in Amazonian tropical forests. Agricultural and Forest Meteorology 38, 147-169. Naesset, E., 1997a. Determination of mean tree height of forest stands using airborne laser scanner data. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 52, 49-56. Naesset, E., 1997b. Estimating timber volume of forest stands using airborne laser scanner data. Remote Sensing of Environment 61, 246-253. Nelson, R.F., Krabill, W.B., Maclean, G.A., 1984. Determining forest canopy characteristics using airborne laser data. Remote Sensing of Environment 15, 201-212. Nelson, R.F., Swift, R., Krabill, W.B., 1988a. Using airborne lasers to estimate forest canopy and stand characteristics. Journal of Forestry 86, 31-38. Nelson, R.F., Krabill, W.B., Tonelli, J., 1988b. Estimating forest biomass and volume using airborne laser data. Remote Sensing of Environment 24, 247-267. Ritchie, J.C., Evans, D.L., Jacobs, D., Everitt, J.H., Weltz, M.A., 1993. Measuring canopy structure with an airborne laser altimeter. Transactions of the ASAE 36, 1235-1238. Schaeffer, S.M., Williams, D.G., Goodrich, D.C., 2000. Transpiration of cottonwood/willow forest estimated from sap flux. Agricultural and Forest Meteorology 105, 257-270. Scott, R.L., Shuttleworth, W.J., Goodrich, D.C., Maddock ,T. III, 2000. The water use of two dominant vegetation communities in a semiarid riparian ecosystem. Agricultural and Forest Meteorology 105, 241-256. Shuttleworth, W.J., 1993. Evaporation. In: Maidment, D.R., Handbook of Hydrology. McGraw-Hill, New York, 4.1-4.53. Stromberg, J.C., 1998. Dynamics of Fremont cottonwood (Populus fremontii) and saltcedar (Tamarix chinensis) populations along the San Pedro River, Arizona. Journal of Arid Environments 40, 133-155. Thom, A.S., 1975. Momentum, mass and heat exchange of plant communities. In: Monteith, J.L., Vegetation and the Atmosphere. Academic Press, New York, 57-109. Wehr, A., Lohr, U., 1999. Airborne laser scanning-an introduction and overview. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 54, 68-82. Weishampel, J.F., Harding, D.J., Boutet, J.C. Jr., Drake, J.B., 1997. Analysis of laser altimeter waveforms for forested ecosystems of central Florida. Proceedings of the SPIE Conference on Advances in Laser Remote Sensing for Terrestrial and Oceanographic Applications 3059, 184-189. World Rivers Review, 1997. Biodiversity, North America. World Rivers Review, News Briefs 12, February 1997. International Rivers Network, Internet document: http://www.irn.org/pubs/wrr/9701/briefs.html (last date accessed: 15 May 2004). Wulder, M., Niemann, K.O., Goodenough, D.G., 2000. Local maximum filtering for the extraction of tree locations and basal area from high spatial resolution imagery. Remote Sensing of Environment 73, 103-114. Wullschleger, S.D., Meinzer, F.C., Vertessey, R.A., 1998. A review of whole-plant water use studies in trees. Tree Physiology 18, 499-512. استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان... جدو 13 *تمام مقادی در سح P<معنیدزر هستند. :1معادالت رگ سیون یا هبستگی و نتایج آماری ردست آمده ر زی روزرا رین LAIو پارزمت های ر دست آمده ز الیدزر ر زی درختان جوزن ،رالغ و مسن. ب ج شکل :1عکسهای گ فت شده ز زلف پوشش گیاهی جوزن (زلف) ،رالغ )ب) و مسن )ج). 14 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره ،1جلد ،3بهار 1388 ب زلف شکل :2جعبه های مقوایی نازک در قسمت جلو (پیش زمینه) و پشت یکی از درختان مسن (دو برداشت در جهات مخالف درخت). استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان... زلف 15 ب شکل :3تصویری از پتانسیل شکل موجهای الیدار مصنوعی بدست آمده از روی داده های الیدار با فوت پرینت کوچک( .الف) توزیع سه بعدی داده های الیدار با فوت پرینت کوچک در یک فوت پرینت بزرگ با ابعاد( . m× mب) توزیع عمودی این نقاط (داده های الیدار با فوت پرینت کوچک) را نشان میدهد. تعداد نقاط برگشتی الیدار Number of Hits: ارتفاع Elevation: 16 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره ،1جلد ،3بهار 1388 ج ب ر زلف د شکل :4شکل موجهای ( ILRISخط پر) و مدلسازی شده (خط چین) برای درختان مسن (الف-ج) و بالغ (د-ر) ρ.ضریب همبستگی پیرسون است. تعداد نقاط برگشتی الیدار (نرمال سازی شده) Counts: ارتفاع Elevation: استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان... شکل :5متغیرهای مشتق شده از شکل موجهای الیداربا فوت پرینت بزرگ مصنوعی. قد درخت Canopy Height: نسبت ر گشتی گیاه Canopy Return Ratio (CRND): متوسا کل شکل موج لیزر Height of Median Energy (HOME): نسبت ر گشت مینی Ground Return Ratio (GRND): زرتفاع Elevation: تعدزد نقاط ر گشتی الیدزر Number of Hits: 17 18 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره ،1جلد ،3بهار 1388 6.0 5.0 4.0 3.0 )E (mm/day 2.0 Lidar intermittent site Sap flow intermittent site Lidar perennial site 1.0 Sap flow perennial site 164 162 160 158 156 154 152 0.0 150 )DOY (2003 ّ برآورد شده از گردش عصاره ا شکل :6برآورد کل تعرق روزانهای از الیدار در مقابل تعرق ی درخت در مناطق سیالب غیر دائمی و دائمی. فصلی Intermittent: دایمی Perennial: استفاده از روش سنجش از دور با دستگاه الیدار هوایی در تخمین میزان... 19 شکل :7برآورد میانگین روزانه تعرق از الیدار در مقابل مقدار میانگین روزانه تعرق اندازه گیری شده از گردش عصاره ای درخت برای سایتهای سیالبی غیر دائمی و دائمی در دوره ی زمانی 11روزه که با زمان پرواز هواپیمای الیدار یکسان بوده است. فصلی Intermittent: دایمی Perennial: 1388 بهار،3 جلد،1 مجله آبیاري و زهكشي ایران شماره Using airborne lidar to predict transpiration and leaf area index A. Faridhosseini 1a,*, D.C. Goodrich b, R. Bryant b, S. Sorooshian c Abstract Estimation of riparian forest structural attributes, such as the Leaf Area Index (LAI), is an important step in identifying the amount of water use in riparian forest areas. In this study, small-footprint lidar data were used to estimate biophysical properties of young, mature, and old cottonwood trees in the Upper San Pedro River Basin, Arizona, USA. Four metrics (tree height, height of median energy, ground return ratio, and canopy return ratio) were derived by synthetically constructing a large footprint lidar waveform from small-footprint lidar data which were compared to ground-based high-resolution Intelligent Laser Ranging and Imaging System (ILRIS) scanner images. These four metrics were incorporated into a stepwise regression procedure to predict field-derived LAI for different age classes of cottonwoods. This research applied the Penman-Monteith model to estimate transpiration of the cottonwood clusters using lidar-derived canopy metrics. These transpiration estimates compared very well to ground-based sap flux transpiration estimates indicating lidar-derived LAI can be used to improve riparian cottonwood water use estimates. 1 a Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Iran Southwest Watershed Research Center, Tucson, AZ, USA c Department of Civil and Environmental Engineering, University of California, Irvine, b USDA-ARS-SWRC, USA 20
