Enerji dengesine dayalı evapotranspirasyon haritalamada içsel kalibrasyon için temel hücrelerin görüntü filtreleme yaklaşımı ile seçilmesi

Abstract

Evapotranspirasyon (ET) haritalama çalışmaları, su kaynakları yönetiminde hidrolojik su bütçelerinin hazırlanması ve sulu tarım alanlarında kullanılan su miktarlarının tahmin edilmesi gibi konularda büyük öneme sahiptir. Son yıllarda gelişen uydu teknolojileri sayesinde ET haritalama olanakları giderek artmaktadır. ET haritalarının hazırlanması amacıyla geliştirilmiş modellerin hemen hepsi (METRIC, SEBAL vb.) temel bileşenleri gizli ısı akısı (LE), hissedilebilir ısı akısı (H), net radyasyon (Rn) ve toprak ısı akısı (G) olan enerji dengesine dayanmaktadır. Uydu görüntülerinden elde edilen veriler ve meteorolojik verilerin bir arada kullanıldığı bu modellerde en önemli aşamalardan birisi hissedilebilir ısı akısı (H) hesaplamasıdır. METRIC ve SEBAL modellerinde H'nin hesabı bir içsel kalibrasyon işlemi içermektedir. Bu kalibrasyon, çalışma alanından seçilen soğuk ve sıcak hücre olarak adlandırılan iki uç koşula dayanmaktadır. Soğuk hücre, ET' nin potansiyel düzeyde olduğu ve sıcak hücre ET' nin en az düzeyde olduğu koşulları temsil etmektedir. Bu nedenle soğuk ve sıcak hücrenin seçilmesi, elde edilen ET haritasının doğruluğu üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Söz konusu hücrelerin tarım alanlarından seçilmesi gerekmektedir ve çalışma sahası büyük olduğunda çeşitli filtreleme eşitliklerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmanın amacı, güncel bir yaklaşım olan METRIC modelinde soğuk ve sıcak hücrelerin seçimini kolaylaştıracak ve böylece ET haritalarının doğruluğunu arttıracak filtreleme yöntemlerinin geliştirilmesi ve uygulanmasıdır. Çalışma, yarı nemli (Bafra) ve yarı kurak (Suluova) iklim özelliklerine sahip iki ayrı bölge için yürütülmüştür. Hesaplamalar için Landsat 8 uydu görüntüleri kullanılmıştır. Filtreleme amacıyla geliştirilen eşitlikler normalize edilmiş vejetatif değişim indeksi (NDVI) ve yüzey sıcaklığına (Ts) dayandırılmıştır. Geliştirilen filtreleme yöntemi ile soğuk ve sıcak hücre seçimi başarılı ve kolay bir biçimde gerçekleştirilmiştir. Filtreleme uygulanması, bir kişinden diğerine değişebilecek soğuk ve sıcak hücre seçimine belli bir standart getirmiştir. Filtreleme uygulaması ile soğuk ve sıcak hücre seçimi ET haritalamada doğruluğu arttırmış ve önemli düzeyde zaman kazandırmıştır

Evapotranspiration (ET) has a great importance for calculation of hydrologic water budget in water resource management and estimation of irrigation water amount in agricultural water management. In recent years, ET mapping opportunities have been gradually increased by the development of satellite technologies. Almost all models (METRIC, SEBAL etc.) developed for ET mostly depends on energy balance, the main components of which are latent heat flux (LE), sensible heat flux (H), net radiation (Rn) and soil heat flux (G). METRIC and SEBAL are two important energy balance based models. In order to run these models, the data obtained from satellite images and meteorological stations should be used together, and one of the most important step is the calculation of sensible heat flux (H). In METRIC and SEBAL models, the calculation of H contains an internal calibration process which depends on two selected anchor pixels called hot and cold. Cold pixel represents a condition of ET at potential level and hot pixel represents a situation with ET at zero level. Therefore, the selection of hot and cold pixels have an important effect on the accuracy of ET maps. Anchor pixels should be selected from agricultural areas, and the filtration equations are required in the case of the large study area. Themain purpose of this study was to develop filtration equations for facilitating the selection of anchor pixels for a current model approach, METRIC and thus improve the accuracy of ET maps. This study was carried out for two separate regions; one of them having sub-humid (Bafra) and the other having semi-arid (Suluova) climate conditions. Landsat 8 satellite images were used for calculations. The equations developed for filtration purposes were based on the normalized difference vegetation index (NDVI) and surface temperature (Ts). By using the filtration method developed in this study, the selection of anchor pixels was achieved correctly and easily. This filtration method standardized the anchor pixel selection, which could vary from one person to another. The application of filtration improved the accuracy of ET maps and offered a significant opportunity to save time.