بازسازی سری های زمانی داده های ماهواره ای دمای سطح زمین با استفاده از الگوریتم تجزیه و تحلیل هارمونیک سری های زمانی (HANTS)

Abstract

دمای سطح زمین (LST) یکی از پارامترهای اساسی در مبادله انرژی بین زمین و اتمسفر است. در بسیاری از علوم مختلف از جمله اقلیم‌شناسی، هیدرولوژی، کشاورزی، اکولوژی، بهداشت عمومی و علوم زیست‌محیطی استفاده از سری­های زمانی LST کاربرد فراوان دارد. اما سری­های زمانی داده­های ماهواره­ای معمولاً دارای داده­های ناقص، از دست رفته و یا غیر قابل قبول هستند که این به دلیل حضور ابرها در تصاویر، وجود ذرات گرد و غبار در اتمسفر، عدم کارایی الگوریتم­های بکار رفته در محاسبه داده­ها و بعضاً عملکرد نادرست سنجنده است. در این مطالعه به منظور رفع مشکل داده­های از دست رفته و دور افتاده از الگوریتم تجزیه و تحلیل هارمونیک سری­های زمانی (HANTS) استفاده شد. همچنین در این مطالعه از محصول LST سنجنده MODIS سال 2015 MOD11A1 که دارای قدرت تفکیک مکانی یک کیلومتر و قدرت تفکیک زمانی روزانه و همچنین حاوی اطلاعات دمای سطح زمین در زمان روز و شب است، استفاده گردید. منطقه مطالعاتی شامل یک فریم تصویر در سیستم شبکه­بندی سینوسی MODIS با شماره افقی 22 و عمودی 5 (h22v05) است. ارزیابی نتایج کیفیت داده­ها نشان می­دهد به طور میانگین در سری زمانی تصاویر LST مورد استفاده در زمان روز و شب به ترتیب 8/36 و 6/35 درصد داده­ها توسط پوشش ابر از دست رفته است. ارزیابی نتایج الگوریتم HANTS در بازسازی تصاویر بدون پوشش ابر نشان می­دهد خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) بین داده­های اصلی و بازسازی شده در سری زمانی LST مورد مطالعه در زمان روز و شب به ترتیب 87/3 و 68/2 درجه کلوین است. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان می­دهد که الگوریتم HANTS به طور مؤثری می­تواند در رفع مشکل داده­های از دست رفته و داده­های دور افتاده و همچنین ارتقا کیفیت داده­ها در سری­های زمانی LST سنجنده MODIS مورد استفاده قرار گیرد.