بخشی از مقاله
چکیده :
جو یکی از محصولات استراتژیک کشاورزی است که در تغذیه و امنیت غذای نقش بسزایی دارد. در شهرستان تربت حیدریه حدود 19 درصد زمینهای کشاورزی زیر کشت این محصول قرار گرفته اند. هر پوشش گیاهی در طول دوره رشد بواسطه تغییر فصل دچار تغییرات زیادی در ویژگیهای فیزیولوژیک و فنولوژیک و درنتیجه انرژی بازتابی به سنجنده میشود. به همین دلیل, تغییرات بازتابندگی پوشش گیاهی در طول یک دوره رشد می تواند برای تفکیک آن از سایر پوششها مورد استفاده قرار گیرد. شاخصهای گیاهی میتوانند به عنوان یک نشانگر وضعیت پوشش گیاهی در تصاویر ماهوارهای مورد استفاده قرار گیرد.
در این تحقیق اساس کار بر استفاده از تصاویر چند زمانه ماهواره Landsat-8 بنا نهاده شده است. برای این کار شهرستان تربت حیدریه به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شده و از 21 تصویر Landsat-8 اخذ شده در سال زراعی92؛93 استفاده شده است. جهت شناسایی محصول در این مطالعه، شاخص های گیاهی در طول دوره زمانی یکساله و همچنین شناسایی زمان اوج سبزینگی گیاه استفاده شده است.
نمونه های آموزشی با پیمایش میدانی منطقه و به یاری سیستم تعیین موقعیت جهانی - GPS - طی بازدیدهای زمینی انتخاب شده اند. نتایج به دست آمده با آمارهای ارایه شده مربوط به سال زراعی مورد مطالعه 92؛93 توسط وزارت جهاد کشاورزی، مورد مقایسه قرار گرفته است که تفاوت با افزایش 14درصدی در برآورد مساحت زمین های تحت کشت جورا نشان میدهد.
میزان سطح زیر کشت جو در سال مورد بررسی با توجه به آمارهای کشاورزی6320 هکتار بوده و با استفاده از تصاویر ماهواره ای 7328 هکتار بدست آمد. با توجه به نتایج به دست آمده، از نتایج حاصل از برآورد سطح زیر کشت جو درشهرستان تربت حیدریه بر می آید که تجزیه و تحلیل داده های چند زمانه سنجنده های چند باندی، نتایجنسبتاً قابل قبولی در این قبیل مطالعات دارد.
مقدمه
بطور کلی کشاورزی یکی از منابع کلیدی در تامین نیاز غذایی برای مردم هر کشور می باشد بنابراین از اهمیت ویژه ای برخوردار است لذا جهت تصمیم گیری، مدیریت منابع و برنامه ریزی در سطح کلان می بایست به اطلاعات مربوط به کشاورزی از قبیل سطح زیر کشت، میزان محصول، آفتهای کشاورزی و غیره دسترسی داشت که یکی ازروشهای مناسب، کم هزینه و سریع در تامین این اطلاعات سنجش از راه دور می باشد از آنجای که محصولات کشاورزی در محدوده طیفی امواج مرئی و مادون قرمز بیشترین رفتار را از خود نشان می دهند.
بنابراین هر چه تعداد باندهای طیفی سنجنده در این محدوده افزایش یابد منحنی طیفی هر محصول با دقت بیشتری ترسیم می گردد و در نتیجه تمایز بین محصولات مختلف کشاورزی بر اساس منحنی طیفی بالاتر می رود. که این موضوع در مورد تصاویر فراطیفی صدق می کند ولی در مورد تصاویر چند طیفی بدلیل تعداد باندهای محدود و با پهنای زیاد در دامنه طیفی امواج مرئی و مادون قرمز، منحنی طیفی محصولات مختلف کشاورزی به خطوط شکسته نزدیک شده و شباهت بین آنها را افزایش می دهد و در نتیجه تماییز بین آنها را بشدت کاهش می دهد بنابراین تفکیک پذیری بین محصولات کشاورزی با استفاده از تصاویر چند طیفی اغلب بصورت چند زمانه امکان پذیر است .[1]
از طرفی اصولا رفتار طیفی محصولات کشاورزی در تقویم زراعی عوض می شود که در یک زمان خاص نمی توان تمامی محصولات را در یک دوره رشد، داشت ممکن است بعضی از محصولات در دوره رویش اولیه و یکسری در دوره ی بلوغ و مابقی در زمان پیری خود باشند که امکان ادغام بعضی از محصولات با هم و یا با کلاس خاک زیاد می باشد همچنین استفاده از تصاویر چند زمانه در طول دوره رشد محصولات کشاورزی امکان استفاده از منحنی طیفی زمانی را که با تقویم زراعی هر محصول ارتباط دارد را می دهد که برای هر محصول تقریبا مجزا می باشد و قابلیت تمایز بین محصولات را بالا می برد .دراین مقاله هدف تشخیص و شناسایی گیاه جو می باشد.
جو به خانواده گندمیان - گرامینه - تعلق دارد و به طور غیرمستقیم نقش مهمی در زنجیره غذایی انسان بر عهده دارد. از آنجا که جو به عنوان یک گیاهنسبتاً مقاوم به شرایط نامساعد خاک و از جمله شوری به حساب میاید، کشت آن نسبت به سایر محصولات زراعی مزیت نسبی داشته و اقتصادی میباشد .[2] جو نسبت به دمای بالا - بیش از 32 درجه سانتی گراد - مقاوم است. اما در شرایط آب و هوای مرطوب، در برابر دمای بالا بسیار حساس است. دانه جو نسبت به گندم برای جوانه زدن به رطوبت کمتری نیاز دارد.
در مواردی که پس از جوانه زدن دانه، گیاه به علت کمبود رطوبت خشک شود، با فراهم شدن شرایط مساعد رطوبتی، گیاه رشد مجدد خود را با شدت بیشتری آغاز می نماید و از لحاظ مقاومت به سرما، نسبت به گندم در ردیف پایین تری قرار می گیرد. بنابراین به نظر می رسد که کشت جوی پاییزه در مناطق سردسیر چندان اطمینان بخش نباشد. در مقایسه با سایر غلات، جو نسبت به شوری خاک، چه در مرحله جوانه زنی و چه در مراحل دیگر مقاوم تر است .[3]
جوی پاییزه در بسیاری از نواحی نیمه خشک که بارندگی آنها غالباً در فصول گرم سال - بهار و تابستان - انجام می شود، تقریباً 10 تا 14 روز زودتر از گندم پاییزه کاشته می شود. جوی بهاره را هم تا آنجا که امکان دارد باید زودتر کاشت. البته جو نسبت به سرمای بهاره - دمای زیر صفر - نسبت به گندم حساس تر است. کشت زودتر جوی بهاره سبب می شود که محصول جو قبل از فرا رسیدن ایام گرم و خشک، برسد. تأخیر در کشت جو سبب لاغری دانه، عملکرد پایین و... می شود.
سطح زیر کشت این محصول در ایران1 2. 2میلیون هکتار با تولید سالانه 68.07 میلیون تن میباشد .[4] ساختار اصلی مقاله به این شرح است : در بخش اول به اهمیت کسب اطلاعات کشاورزی و هدف مقاله پرداخته می شود و در بخش دوم ضمن معرفی و ارزیابی روشهای طبقه بندی زمانمند جهت تفکیک محصولات، تحقیقات انجام شده در هر زمینه نیز معرفی می گردد.
سپس در بخش سوم به معرفی منطقه پرداخته می شود و در مرحله بعد پیاده سازی و ارزیابی روش طبقه بندی زمانمند و آمار های کشاورزی برای گیاه جو ارائه می گردد . ماهیت سنجش از دور ، جمع آوری و اندازه گیری امواج الکترومغناطیسی بازتابی گیاه ، خاک، آب و سایر عوارض سطح زمین می باشد.داشتن اطلاعات دقیق از شرایط واقعی سرزمین، امکان تفسیر صحیح داده های دورسنجی را فراهم می آورد.
داده های سنجش از دور سال هاست که در کشاورزی به کار گرفته می شود برای مثال جلال عبداللهی و همکاران درحوضه آبخیز ندوشن استان یزد مطالعهای انجام دادند که در آن با بهره گیری از تصاویر ماهواره ای لندست ETM + در تیرماه1381و با استفاده از لایه های اطلاعاتی مربوط به50 سایت مطالعاتی از طریق رگرسیون خطی چند متغیره، همبستگی و روابط بین درصد پوشش گیاهی با اطلاعات تمامی باندها، شاخص ها وفاکتورهای محیطی دیگر مورد آنالیز قرارگرفت و از مدل مناسب استخراج شده، ضرایب جهت ساخت نقشه نهایی مشخص و با استفاده از معادله رگرسیون، نقشه درصد پوشش گیاهی منطقه ترسیم گردید .[5]
امیری و همکاران از سه روش فازی، شبکه عصبی و کمترین فاصله برای طبقه بندی تصویر ماهواره ای Quickbird به سه طبقه پوشش گیاهی، منطقه شهری و آب استفاده کردند، و به این نتیجه رسیدند که دقت طبقه بندی با روش شبکه عصبی در مقایسه با دو روش دیگر در منطقه مورد مطالعه بیشتر است .[6] علی سرکارگراردکانی وسید نوید نبوی با استفاده از بهره گیری از نرم افزارArcGIS برای تولید نقشه های موجود در تحقیق و تصاویر ماهوارهای و فناوری سنجش از دور جهت طبقه بندی و برآورد، با خطای کمتری به تولید آمار و اطلاعات کشاورزی پرداختند.
بدین منظور وبرای کشف محل کاشت گیاه زعفران دراطراف شهرستان کاشمر از تصاویرماهواره ایETM لندست در فضای نرم افزارERDAS بهره گرفتند و علاوه بر طیف سنجی این گیاه با انجام طبقه بندی نظارت شده، این محصول را از عوارض همجوارش تفکیک و دقت کل طبقه بندی و ضریب کاپا را محاسبه نمودند که هر دو پارامتر کیفیت بالای طبقه بندی را نشان میدادند. در انتها با توجه به طبقه بندی گیاه زعفران سطح زیر کشت آنرا برآورد نمودند .[7]
اوگاوا و همکاران اقدام به بررسی روشهای اندازهگیری سطح زیر کشت محصول برنج با استفاده از دادههای رادار و اپتیک نمودند. نتایج مطالعات آنان بیانگر این است که به دلیل تفاوت در طیف های برنج در فصول رویش، میتوان با تفاوت گذاشتن بین این طیف ها، شالیزارهای برنج را شناسایی کرد. با توجه به مزیت تصاویر رادار که در همه شرایط جوی امکان تصویر برداری آن فراهم است این روش با استفاده از رادار و ترکیب آن با تصاویرTMبود .[8]
نادیا عباس زاده تهرانی و همکاران به برآورد سطح زیر کشت محصول گندم با به کارگیری فناوری سنجش از دور در استان قزوین می پردازد. به دلیل وجود محصولات زراعی متنوع با زمان برداشت متفاوت در استان قزوین، لازم است از داده های چند زمانه ماهوارهای جهت تفکیک محصول استفاده کرد. در این مطالعه، اساس کار براستفاده ازتصاویر چند زمانه ماهوارهIRS و سنجنده LIISSIII استوار است.
از نتایج حاصل از برآورد سطح زیر کشت گندم در استان قزوین برمی آید که داده های تکراری سنجنده های چند باندی با وجود خطای طبقه بندی موجود، نتایج به نسبت قابل قبولی در این قبیل بررسی ها دارد. میزان صحت طبقه بندی برای کشت گندم دیم برابر با 92.12 و برای گندم آبی93.98 به دست آمد که میزان قابل قبولی است.
درتحقیق مشابه که توسط داتاو همکاران - - 1998 صورت گرفته است، میزان صحت طبقه بندی94.54 به دست آمده است .[9] سعید رمضان خانی و مهدی مختارزاده دو دسته از رایج ترین روشهای طبقه بندی تصاویر شامل روشهای آماری و روش شبکه های عصبی بر روی داده های تک زمانه و چند زمانه پیاده سازی و نتایج حاصل ارزیابی شده است.
