پایش و برآورد محصول گندم با استفاده از داده های راداری چندزمانه sar در مزارع دشت فاروج - شیروان

پایش گیاهان زراعی و تخمین پارامترهای گیاهی از جمله پایش مراحل رشد و پیش بینی بازدهی محصول گندم، اقدام ارزشمندی است که مورد تاکید و توجه بسیاری از محققین سنجش از دوری قرارگرفته و داده ها و الگوریتم های متعددی در این زمینه بکارگیری و معرفی شده است. تجزیه و تحلیل شاخص های حاصل از پردازش داده های راداری، از جمله روش های دستیابی به این مهم است که هر چند در ایران کمتر مورد توجه واقع شده، لیکن محققان بسیاری به آن پرداخته و قابلیت های خاصی برای آن معرفی نموده اند. در این تحقیق برای اولین مطالعه در ایران، قابلیت تصاویر راداری در سه موضوع اساسی و عمده مطالعات کشاورزی شامل پایش تغییرات ارتفاعی، پایش مراحل رشد، طبقه بندی مزارع و شناسایی گونه های مختلف زراعی بر روی محصول استراتژیک گندم، مورد تحقیق و پژوهش قرار گرفت. این مطالعه در تعدادی از مزارع دشت فاروج - شیروان با استفاده از داده های سنجنده راداری envisat asar در باند c و دو قطبیدگی vv و hh و زاویه برخورد 41 درجه، برای دو سال پیاپی 2010 و 2011، از طریق بازیابی و تحلیل همدوسی (?) و ضریب بازپخش (??) سیگنال انجام گرفت. در خصوص پایش تغییرات ارتفاعی گندم، نقشه های ارتفاعی حاصل از تداخل سنجی تفاضلی در بازه زمانی 34 روزه (16 فروردین تا 20 اردیبهشت) حداکثر رشد ارتفاعی 7/5 سانتی متر را برای گندم آبی نشان داد، در حالی که رشد واقعی این گیاه در این اراضی حدود 25 تا 30 سانتی متر بوده است. عدم توفیق کارایی این تکنیک در سنجش رشد ارتفاعی گندم علاوه بر شرایط خاص مزرعه (تراکم نسبتا کم گیاه)، باند راداری مورد استفاده و زاویه برخورد غیرانعطاف پذیر (ثابت 41 درجه)، عمدتا ناشی از وجود همدوسی بسیار پایین متاثر از بازه زمانی طولانی (خط مبنای زمانی متوسط 30 روزه) بوده است. همین یافته ها نشان داد افزایش مقادیر همدوسی، دقت نقشه ارتفاعی گندم را افزایش داده، از کارایی بهتری برخوردار می سازد، به طوری که تصاویر واجد همدوسی 27/0، دقت 19/0 در اندازه گیری تغییر ارتفاع گندم معرفی می نماید در حالی که دقت اندازه گیری در تصاویر با همدوسی 18/0 حدود 061/0 بوده است. در بخش بعدی، پایش مراحل رشد گندم از طریق بازیابی ضریب بازپخش در 6 مزرعه مختلف (آبی و دیم) صورت گرفت. نتایج حاکی از آن است که تجزیه و تحلیل تغییرات ضریب بازپخش در هر دو قطبیدگی hh و vv توانایی قابل قبولی جهت پایش مراحل رشد این محصول، به خصوص گندم آبی (بذر گاسکوژن) در منطقه مورد مطالعه دارد. در خصوص گندم دیم، تراکم کم و وجود فضای خالی نسبتا زیاد بین ردیف های کشت و ظریف تر بودن ساختار این گیاه نسبت به گندم آبی، سبب نفوذ سیگنال رادار در قطبیدگی vv از تاج گیاه شده است به طوری که با رشد بیشتر گیاه، سهم بازپخش از خاک کاهش می یابد، از طرفی ضریب بازپخش در قطبیدگی hh همزمان با مرحله خوشه دهی محصول روند نزولی نشان داد. لذا در این خصوص استفاده غیرمستقیم از سیگنال رادار و به کارگیری الگوریتم معکوس مشکل و یا استفاده از داده های باند x می تواند کمک شایانی در بهبود نتایج بنماید. در بخش انتهایی تحقیق، تغییرات رشد در مزارع کشاورزی با استفاده از تصاویر ترکیبی (rgb) از تصاویر بازپخش، همدوسی و اختلاف بازپخش) پایش شد. این تصاویر قابلیت بسیار خوبی در تفکیک پذیری مزارع و همچنین شناسایی مزارع کشت و آیش و گونه های مختلف زراعی نشان دادند. در تصاویر طبقه بندی شده با استفاده از سه الگوریتم طبقه بندی رایج (حداکثر احتمال، حداقل فاصله از میانگین و تلفیق الگوریتم موازی به همراه حداکثر احتمال)، بر روی 5 تصویر متوالی سال 2010، مزارع آیش (شخم خورده و شخم نخورده) و گونه های زراعی از جمله گونه های مختلف بذر گندم با حداکثر دقت 75/46 (در الگوریتم حداقل فاصله از میانگین) طبقه بندی شدند.