Identification of the best algorithm for dust detection using MODIS data

Kheirandish, Zahra; Bodagh Jamali, Javad; Rayegani, Behzad

doi:10.22111/jneh.2017.3363

Identification of the best algorithm for dust detection using MODIS data

Document Type : Research Article

Authors

¹ M.Sc. Graduate of college of Environment, Karaj, Iran

² Associate Professor of College of Environment, Karaj, Iran

³ Assistant Professor of college of Environment, Karaj, Iran

10.22111/jneh.2017.3363

Abstract

Dust event is one of the atmospheric events of the world arid and semi-arid areas that had a significant increase in recent years and negative effects in different parts. In this study used MODIS data to identify and select the best algorithm for dust detection. For this purpose, three dust events of South West of Iran detected in 2012 using five different algorithms of dust detection including Ackerman BTD, Miller, dust index, TIIDI and DUST RGB methods, and methods compared. Studies show that methods of Ackerman BTD, Dust index, and Miller need to threshold regulation for each dust event; for this reason, suitable threshold was determined for each dust event using histogram method and dust identified. In addition, TIIDI method could separate dust phenomenon from other complications on the surface of the earth but as well could not identify dust on water. In DUST RGB method as well dust identified from other complication. In addition results of images classification and accuracy assessment showed that in all three dust events, DUST RGB method has maximum total accuracy among of other methods. Therefore, based on the results of matrix error and accuracy assessment, DUST RGB method was chosen as the best algorithm for dust detection.

Keywords

References

تقوی فرحناز؛ اولاد الهه؛ صفرراد طاهر؛ ایراننژاد؛ پرویز، (1392)، تشخیص و پایش طوفان گرد و غبار غرب ایران با استفاده از روشهای سنجش از دور، مجلهی فیزیک زمین و فضا دوره 39، ش 3، ص 96-83

رنجبرسعادتآبادی عباس؛ عزیزی قاسم، (1391)، مطالعهی الگوهای هواشناسی، شناسایی چشمههای تولید گرد و غبار و مسیر حرکت ذرات معلق برای طوفان جولای 2009، پژوهشهای جغرافیای طبیعی سال 44، ش 3، ص 92-73

زارعارنانی محمد؛ دهقاندهنوی حسین؛ مختاری محمد حسین؛ اختصاصی محمدرضا، (1392)، ارزیابی شاخصهای حاصل از تصاویر ماهوارهای در تعیین خصوصیات طوفان گرد و غبار، سومین همایش ملی فرسایش بادی و طوفانهای گرد و غبار، ایران، یزد، 26-25 دی 1392.

عادلی شهاب؛ امینی پارسا وحید؛ عبد شرافت احسان، (1391)، بررسی طوفانهای گرد و غبار با استفاده از دادههای سنجنده مودیس منطقه مورد مطالعه: استان آذربایجان شرقی، اولین کنفرانس ملی راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار، ایران، تهران، 20 اسفند 1391

عبدالمحمدی محمدرضا؛ اسماعیلی علی، (1391)، شناسایی و پایش طوفانهای گرد و غبار غرب ایران با استفاده از تصاویر ماهوارهای سنجش از دور، سومین همایش ملی مقابله با بیابانزایی و توسعه پایدار تالابهای کویری ایران

عزیزی قاسم؛ میری مرتضی؛ نبوی سید امید، (1391)، ردیابی پدیده گرد و غبار در نیمه غربی ایران، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، سال دوم، ش 7، ص 63-81.

فلاح ززولی محمد؛ وفایی نژاد علیرضا؛ خیرخواه زرکش میرمسعود؛ احمدی دهکا فریبرز، (1393)، منشایابی گرد و غبار غرب و جنوب غرب ایران و تحلیل سینوپتیکی آن با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی سال 5، ش 4، ص 61-78

کریمی خدیجه؛ طاهری شهرآئینی حمید؛ حبیبی نوخندان مجید؛ حافظی مقدس ناصر، (1390)، شناسایی خاستگاههای تولید توفانهای گرد و غبار در خاورمیانه با استفاده از سنجش از دور، پژوهشهای اقلیمشناسی دوره 2، ش 7-8، ص 57-72

مهرابی شهباز؛ جعفری رضا؛ سلطانی کویانی سعید، (1394)، بررسی کارایی شاخص NDDI در پهنه بندی طوفان گرد و غبار (مطالعه موردی: استان خوزستان)، مهندسی اکوسیستم بیابان سال 4، ش 8، ص 1-10

مخدوم مجید؛ درویش صفت علی اصغر؛ جعفرزاده هورفر؛ مخدوم عبدالرضا، (1386)، ارزیابی و برنامهریزی محیطزیست با سامانههای اطلاعات جغرافیایی(GIS)، انتشارات دانشگاه تهران. چاپ سوم. 304ص

Ackerman, S A. (1997), Remote sensing aerosols using satellite infrared observations. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, No: 102, pp. 17069-17079.

Azizi, Gh., Shamsipour, A., Miri, M. and Safarrad, T., (2012), Synoptic and remote sensing analysis of dust events in southwestern Iran”, Journal of Natural Hazards, No.64, pp.1625-1638.

Baddak, M C., Bullard, J E. and Bryant R G. (2009), Dust source identification using MODIS: A comparison of techniques applied to the Lake Eyre Basin, Australia. Journal of Remote Sensing of Environment, No. 113, pp.1511-1528.

Benincasa, F. (2012), Available from http://sds-was.aemet.es/forecast-products/dust-observations/msg-2013-eumetsat. Accessed 12th Feb 2015.

Boccone, M. (2010), Dust detection algorithm using MODIS data and HYDRA software. Journal of Present environment and sustainable development.

Cao, H., Amiraslani, F., Liu, J., and Zhou, N., (2015), Identification of dust storm source areas in West Asia using multiple environmental datasets. Journal of Science of the Total Environment, pp.224-235.

El-Askary, H., Gutam, R., and Kafatos, M., (2004), Remote sensing of dust storms over the Indo-Gangetic basin. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, No.2, pp.121-124.

Ginoux, P., Prospero, J M., Gill, T E., Hsu, N C. and Zhao M., (2012), Global‐scale attribution of anthropogenic and natural dust sources and their emission rates based on MODIS Deep Blue aerosol products. Reviews of Geophysics, No: 50.

Hung, J., Ge, J. and Weng, F., (2007), Detection of Asia dust storms using multisensor satellite measurements. Journal of Remote Sensing of Environment, pp.186-191.

Miller, S. D. (2003), A consolidated technique for enhancing desert dust storms with MODIS. GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS No: 20, pp. 12-1-12-4.

Samadi, M., Darvishi Boloorani, A., Alavipanah, S K., Mohamadi, H. and Najafi, M S., (2014), Global dust Detection Index (GDDI); a new remotely sensed methodology for dust storms detection. Journal of Environmental Health Science & Engineering.

TaheriShahriayni, Hamid, Karimi, Khadijeh, HabibiNokhandan, Majid, and HafeziMoghadas, Naser.(2014), “Monitoring of dust storm and estimation of aerosol concentration in the Middle East using remotely sensed images”, Journal of Arab J Geosci.

Waggoner, Drexel G., and Sokolik, Irina N. (2010), “Seasonal dynamics and regional features of MODIS-derived land surface characteristics in dust source regions of East Asia”, Journal of Remote Sensing of Environment, No. 114, pp. 2126-2136

Zhang, B., Tsunekawa, A. and Tsubo, M., (2015), Identification of Dust Hot Spots from Multi-Resolution Remotely Sensed Data in Eastern China and Mongolia. Water, Air, & Soil Pollution.

Zhao, T X., Ackerman, S. and Guo, W., (2010), Dust and Smoke Detection for Multi-Channel Imagers. Journal of Remote Sensing, No.2.pp.2347-2368.