بخشی از مقاله
چکیده
برنج به علت اینکه به صورت عمده در مناطق شمالی ایران کشت می شود از نظر تغذیه و اشتغالزایی یک محصول استراتژیک محسوب میگردد؛ لذا در این پژوهش تهیه نقشه میزان تولید محصول برنج با استفاده از تلفیق داده هاي سیستم اطلاعات مکانی و تصاویر رادارست-1 با توان تفکیک مکانی 12,5 متر و لندست با توان تفکیک مکانی 30 متر مربوط به شهرستان نکا و جویبار مورد بررسی قرار گرفته است.
ابتدا با استفاده وابستگی بین ضریب بازپراکنش HH و میزان تولید محصول تعیین شد. در ادامه با استفاده از ارتباط بین ضریب بازپراکنش و میزان تولید محصول یک مدل براي برآورد میزان تولید محصول توسعه داده شد. براي نمونه خطاي بدستآمده براي برآورد میزان تولید محصول برنج با استفاده از فیلتر گاما و انجام رگرسیون خطی براي هر کدام از ارقام برنج براي شهرستان جویبار و نکا به ترتیب عبارتند از: پر محصول %23 و %42، صدري دانه بلند %07 و %39 و متوسط محصول %28 و .%98
-1 مقدمه
برنج یکی از محصولات کشاورزي اساسی مورد مصرف انسان میباشد. این محصول تحت شرایط متفاوت آبی و دمایی تولید می شود، لذا تولید آن به قسمتهاي زیادي از دنیا گسترش یافته است .[1] اهمیت این محصول به قدري بوده که سازمان جهانی خار و بار1 سال 2004 را سال برنج نامگذاري نموده است. برنج مهمترین محصول کشاورزي در آسیا است و حدود 90 درصد از تولید برنج دنیا را بر عهده دارد.[2] در کشورمان ایران نیز برنج یکی از غذاهاي اصلی مردم محسوب میشود . و در 15 استان کشور کشت میشود که بیش از 80 درصد مساحت بیشتر از 600 هزار هکتاري زیر کاشت برنج در ایران در سه استان شمالی مازندران و گیلان و گلستان قرار دارد. چرخه حیات گیاه برنج و مراحل رشد آن به سه دوره شامل دوره رشد رویشی، دوره رشد زایشی و دوره تقسیم میشود.
اختلاف ارقام زودرس و دیررس در طول دوره رشد رویشی است. به منظور مدیریت مطلوب کشت برنج، درك و تشخیص این دورههاي زمانیخصوصاً شناخت دورههاي رویشی و زایشی بسیار مهم میباشد. با توجه به میزان عرضه و تقاضای برنج در ایران ، کشور برای مصرف داخلی خود ناگزیر از وارد کردن در حدود 300 تا 400 هزار تن برنج در سال است.[3 ,4] دانش ناکافی و ضعف تکنولوژیکی سیستم کشاورزی، نبود زیرساختهای مناسب و ناکارآمدی مدیریت کشاورزی در کشورهای در حال توسعه مانند ایران، علاوه بر این که باعث کاهش بهرهوری میشود، مسبب از بین رفتن بخش قابل توجهی از برنج برداشت شده نیز میباشد .[5]
سنجش از دور2 و سیستم اطلاعات مکانی3 به عنوان علومی که با بهرهبرداري از دادههاي ماهوارهاي و دادههاي مکانی به حمایت از مدیریت در وجوه مختلف میپردازد، پیشنهادات بسیاري براي استفاده از این علوم در بخش کشاورزي ارائه شده است. دادههاي سنجشاز دور به کمک اطلاعات مکانی ظرفیت بالایی براي بهروزکردن سیستم هاي کنترل رشد محصول و پیشبینی سلامت و بیماري گیاه را با دقت مناسب دارند. رشد سریع جمعیت جهان، تغییرکاربري اراضی قابل کشت و بهرهوري پایین مزارع در بسیاري از مناطق به دلیل ناکارآمدي سیستم مدیریت کشاورزي، یک برنامهریزي موثر براي چرخه محصول برنج را در سطوح منطقهاي، ملی و جهانی ضروري مینماید.
سنجش از دور و سیستم اطلاعات مکانی میتواند در انجام این برنامهریزي موثر باشند 6]و.[7 شرایط آبو هوایی گرم و مرطوب مناطق کشت برنج باعث میشود مزارع زیر کشت غالبا با ابرهاي سنگین، مه غلیظ و ذرات معلق بخار آب پوشیده شده باشند که عوامل مذکور مانع عملکرد صحیح سیستمهاي سنجش از دوري اپتیکی میگردد. فناوري تصویربرداري ماهوارهاي فعال مانند رادار4 قابلیت کار در وضعیت هاي روشنایی مختلف و در همهي انواع شرایط آب وهوایی را دارند.[8] با توجه به قابلیتهاي تصاویر ماهوارهاي راداري، امروزه این تصاویر به منبع مهمی براي انجام بررسیهاي مختلف در زمینه ي محصول برنج تبدیل شده اند.[7] هدف اصلی این پژوهش ارائهي مدلی براي تعیین نقشه عملکرد محصول برنج به کمک تصاویر راداري و سیستم اطلاعات مکانی است.
-2 مروري بر مفاهیم تئوري مورد نیاز
پلاریزاسیون5 یکی از ویژگیهاي امواج عرضی است. از میان انواع ﭘﻼرﯾﺰاﺳﯿﻮن میتوان به قطبش خطی، دایرهاي و بیضوي اشاره کرد. با در نطرگرفتن قطبش خطی افقی و عمودي براي ارسال و دریافت موج در سیستمهاي راداري می توان چهار حالت ارسال و دریافت موج با قطبش خطی افقی - HH - ، ارسال و دریافت موج با قطبش خطی عمودي - VV - ، ارسال موج با قطبش خطی افقی و دریافت با قطبش خطی عمودي - HV - و ار سال موج با قطبش خطی عمودي و دریافت خطی افقی - VH - را متصور گردید.[9] از تصاویر رادار میتوان میزان بازپراکنش با فرمتهاي ، و را فراهم کرد 9]و.[10
خطاهاي هندسی در تصاویر رادار عبارتند از Shadow ,Foreshortening و Layover که به علت توپوگرافی ایجاد میشوند . Layover حالت مفرط Foreshortening میباشد، Shadow در یک تصویر راداري به مناطقی اطلاق می-شود که سیگنال رادار به آنها نرسیده باشد .[11] خطاهاي رادیومتریک در تصاویر رادار به طور عمده مربوط به نویز ضربهاي میباشد که از ویژگیهاي جدانشدنی دادههايSAR6 به شمار میآیند.
به طور کلی فیلترهاي مختلفی براي حذف نویز وجود دارد که براي مثال میتوان به فیلترهاي Lee ,Frost و Gama اشاره کرد. .[12] در تحلیل رگرسیون، هدف معمولا پیشبینی یک یا چند متغیر وابسته از یک یا چند متغیر دیگر است. در رابطه 1-2 معادله رگرسیون خطی دیده میشود. در این رگرسیون خطی yi متغیر وابسته و x1 ، x2 و xn … متغیرهاي پیش بینی کننده می باشند. ضرایب ، و … و ثابت از آنالیز رگرسیون محاسبه خواهند شد.
-3 روش انجام پژوهش
-1-3 منطقه مطالعاتی
با توجه به تصاویر ماهوارهاي و اطلاعات زمینی آماري که براي این پژوهش در اختیار قرار دارد، شهرستان نکا و جویبار از استان مازندران به عنوان مناطق مطالعاتی - شکل - 1- 3 جهت انجام این پژوهش انتخاب گردیده است. سطح زیر کشت محصول برنج جویبار در سال زراعی 78-77 حدود 7,5 هزار هکتار میباشد و سطح زیر کشت محصول برنج در شهرستان نکا در سال زراعی 78-77 حدود 7,5 هزار هکتار میباشد 14]و.[15
-2-3 دادههاي مورد استفاده
-1-2-3 نقشهها و دادههاي زمینی
داده هاي ماهوارهاي مورد استفاده در این پژوهش به دو بخش دادههاي رادار ي و تصویر اپتیکی تقسیم میشوند. تصاویر SAR اخد شده مربوط به ماهوارهي رادارست-1 با رزولوشن مکانی 12, 5 متر، با زاویه برخورد 36 درجه در سطح استاندارد S3 با سطح پردازش SGF7 و در باند C میباشد. ویژگی هاي این ماهواره در جدول 1-3 بیان شده است .[16] شکل 2-3 مربوط به تصویر SAR از راست به چپ به ترتیب مربوط به زمان کاشت در پنجم ماه می، داشت در تاریخ بیست و دوم ماه ژوئن و برداشت در تاریخ دوم ماه دسامبر محصول میباشد . تصویر اپتیکی مورد استفاده توسط ماهوارهي Landsat-5 در تاریخ 12 ژوئن 1998 از منطقهي مطالعاتی اخذ شده است این تصویر هفت باند دارد که قدرت تفکیک مکانی در همهي باندهاي آن به جز باند 6، برابر 30 میباشد.
.2-2-3 نقشهها و دادههاي زمینی
دادههاي زمینی استفاده شده عبارتند از: Shapefile محدودهي استان مازندران و شهرستانهاي استان که توسط سازمان نقشهبرداري تهیه شده است. Shapefile سطح زیر کشت برنج شهرستان نکا و جویبار که توسط سازمان جنگلها و مراتع تهیه شده است.
