ارزیابی شاخص های سبزینگی در مدل سازی عملکرد نیشکر با تاکید بر الگوی رشد بر اساس پردازش تصاویر ماهواره ای مطالعه موردی: خوزستان کشت و صنعت امام خمینی (ره)

هدف از این تحقیق تعیین الگوی رشد و بررسی قدرت شاخص های سبزینگی برای مدل­سازی عملکرد نیشکر در سطح مزارع کشت و صنعت امام خمینی (ره) در استان خوزستان است. برای این منظور شاخص­های سبزینگی مستخرج از تصاویر ماهواره­ای لندست۷ به کمک سری زمانی بررسی و مورد تحلیل قرار گرفت. در مجموع، تعداد ۳۰۶ تصویر مربوط به اسفند سال ۱۳۸۳ لغایت بهمن سال ۱۳۹۶ استفاده شد کلیه تصاویر با الگوریتم فلش (FLAASH) به انعکاس سطحی تبدیل شدند. میانگین مقادیر ۱۳ شاخص سبزینگی استخراج و با درون­یابی به صورت سری زمانی هفت روزه تنظیم شد. به منظور حذف اعوجاج، سری­ها با استفاده از الگوریتم ساویتزکی گلای (Savitzky-Golay) بازسازی شدند. بدین ترتیب ۱۳ سری زمانی متفاوت از شاخص­های سبزینگی برای ۵۲۳ مزرعه نیشکر تشکیل گردید. سپس با میانگین­گیری از سری زمانی شاخص سبزینگی NDVI، الگوی رشد نیشکر مشخص و به سه دوره رشد تقسیم شد. سپس مقادیر تجمعی شاخص­های سبزینگی در دوره های رشد اول و دوم الگوی رشد برای سال های ۱۳۸۳ تا ۱۳۹۶ استخراج شد. بنابراین در مجموع ۳۲۸۶ نمونه بدست آمد که ۲۶۲۸ نمونه برای مدل­سازی و ۶۵۸ نمونه برای ارزیابی مدل­ها استفاده شد. برای مدل­سازی عملکرد، مقادیر تجمعی شاخص­های سبزینگی در مقابل میانگین عملکرد مشاهده شده با روش رگرسیونی خطی ساده مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد برای دوره رشد اول شاخص سبزینگی تجمعی GNDVI با ضریب تبیین ۴۷/۰ و ضریب RMSE برابر ۷۰/۱۱ تن در هکتار و برای دوره رشد دوم شاخص سبزینگی تجمعی NDI با ضریب تبیین ۵۶/۰ و RMSE برابر ۶۲/۱۰ تن در هکتار نمایش دهنده بهتری برای عملکرد نیشکر نسبت به شاخص­های دیگر می­باشند. همچنین برای مجموع دوره رشد اول و دوم، مجموع شاخص های سبزینگی GNDVI و NDI با ضریب تبیین ۶۵/۰ و RMSE برابر ۴۷/۹ تن در هکتار نتیجه بهتری نسبت به حالتی که فقط از یک شاخص سبزینگی و یک دوره رشد استفاده شد، داشت. در انتها برای ۶۵۸ نمونه، عملکرد نیشکر برای ارزیابی مدل ها تخمین زده شد و ضریب تبیین و RMSE بهترین مدل برابر ۵۸/۰ و ۹۹/۱۰ تن در هکتار بدست آمد. نتایج این تحقیق مناسب بودن شاخص GNDVI و NDI را برای پایش رشد نیشکر در دوره رشد اول و دوم تائید می کند.

کلیدواژه ها:

سری زمانی ، پردازش تصویر ، شاخص های سبزینگی ، بایومس ، لندست