Use of NDVI and NDWI to estimate soil moisture content in dry season
Main Article Content
Abstract
Soil moisture content is an important parameter that indicates water contained in soil and plants. In dry season with limited water, there is a risk of damage to crop yields from lack of water. Monitoring of soil moisture content that covers a wide area of cultivated land is necessary to give an overview of water demand at the area level. Geo-informatics technology was applied in an attempt to estimate the soil moisture (SM) in dry season via two parameters: NDVI and NDWI parameters. Remote sensing data from LANDSAT 8 satellite recorded from January to April 2018 in the study area was analyzed. The field study was conducted to check soil moisture content at 15 cm depth of the study area by using gravimetric methods. Then, the prediction equation of soil moisture content for each month was developed by using multiple linear regression analysis. The equations to predict SM for January (SMJan), February (SMFeb), March (SMMar), and April (SMApr) were SMJan = 11.909+(-32.244)NDVI+39.082NDWI, SMFeb = (-2.322)+26.702NDVI+22.081NDWI, SMMar = 3.625+15.690NDVI+53.362NDWI and SMApr = (-4.312)+45.189NDVI+ (-3.212)NDWI, respectively. The coefficients of determination (R2) of these equations were 84.1, 65.9, 79.2, and 57.2, respectively. The developed equations can be used to predict SM content of cultivation area in the study site, and provide a soil moisture map for cultivation area. The predicted SM derived from the developed equation, integrated both spatial and temporal data, can be used for crop planning as well as water allocation plan with due consideration to actual cultivated area. This will lead to more accurate and precise water allocation.
Article Details
References
ขนิษฐา สุทธิบริบาล. 2554. การประเมินค่าความชื้นในดินโดยใช้ดัชนีพืชพรรณ บริเวณไร่มันสำปะหลัง อำเภอครบุรี จังหวัดนครราชสีมา. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, กรุงเทพฯ.
คณาจารย์ภาควิชาปฐพีวิทยา. 2548. ปฐพีวิทยาเบื้องต้น. ภาควิชาปฐพีวิทยา คณะเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, กรุงเทพฯ.
วิชญ์วิสิฐ เกษรสิทธิ์, ปรีชญา หะสะเล็ม และจิราวัลย์ จิตรถเวช. 2562. การสร้างชั้นภูมิโดยใช้เทคนิคการจัดกลุ่มด้วยอัลกอริทึมเคมีนสำหรับการสุ่มตัวอย่างแบบแบ่งชั้นภูมิ. วารสารวิชาการพระจอมเกล้าพระนครเหนือ 29(2): 321-331.
สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์กรมหาชน). 2556. แผนที่ความชื้นจากข้อมูลดาวเทียม. แหล่งข้อมูล: http://www.gistda.or.th/main/th/node/802. ค้นเมื่อ 30 เมษายน 2560.
สุเพชร จิรขจรกุล. 2560. เรียนรู้ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ด้วยโปรแกรม ArcGIS 10.5 for Desktop. พิมพ์ครั้งที่ 1. บริษัทเอ.พี. กราฟิคดีไซน์ และการพิมพ์ จำกัด, นนทบุรี.
สุวิทย์ อ๋องสมหวัง. 2559. ระบบการรับรู้จากระยะไกลและการวิเคราะห์ข้อมูลภาพเชิงเลข. สาขาวิชาการรับรู้ระยะไกล สำนักวิชาวิทยาศาสตร์ มหาวิยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี, นครราชสีมา.
Chen, D., T.J. Jackson, F. Li, M. Cosh, C. Walthall, and M. Anderson. 2003. Estimation of vegetation water content for corn and soybeans with a normalized difference water index (NDWI) using Landsat Thematic Mapper data. P.2853-2856. In: IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Toulouse, France.
Gao, B. 1996. NDWI-A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sens. Environ. 58(3): 257-266.
Gu, Y., E. Hunt, B. Wardlow, J. B. Basara, J. F. Brown and J. P. Verdin. 2008. Evaluation of MODIS NDVI and NDWI for vegetation drought monitoring using Oklahoma Mesonet soil moisture data. Geophys. Res. Lett. 35, L22401, doi: 10.1029/2008GL035772.
Liu, C., B. Wu, Y. Tian, W. Xu, and J. Huang. 2004. Crop drought monitoring using serial NDVI & NDWI in Northern China. P.2264-2267. In: IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Anchorage, AK.
Lovelanda, R. T. and J. R. Ironsb.2016. Landsat 8: The plans, the reality, and the legacy. Remote Sens. of Environ. 185: 1-6.
NASA. 2015. Shuttle radar topography mission (SRTM): 30-meter digital elevation data. Available: https://www2.jpl.nasa.gov/srtm/. Accessed Dec. 20, 2017.
Taktikoua, E., G. Bourazanis, G. Papaioannou, and P. Kerkides. 2016. Prediction of soil moisture from remote sensing data. Procedia Eng. 162: 309-316.
Toureiro, C., R. Serralheiro, S. Shahidian, and A. Sousa. 2017. Irrigation management with remote sensing: Evaluating irrigation requirement for maize under Mediterranean climate condition. Agric. Water Manag. 184: 211-220.
Tucker, C. J. 1979. Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation. Remote Sens. Environ. 8(2): 127-150.
Zhang, D. and G. Zhou. 2016. Estimation of soil moisture from optical and thermal remote sensing: a review. Sensors 16(8): 1308.