شاخص های گیاهی

تولید مراتع در سطح گسترده با روش های مرسوم هزینه بر است و زمان زیادی را طلب می کند. با توجه به معمول شدن استفاده از داده های ماهواره ای برای برآورد تولید مراتع در نقاط مختلف جهان، مطالعه حاضر به منظور ارزیابی داده های ماهواره IRS برای برآورد تولید گیاهان مرتعی در منطقه تنگ صیاد (استان چهارمحال و بختیاری) انجام گردید. داده های ماهواره ای در تاریخ 9 اردیبهشت 1386 و نمونه های گیاهی در نزدیک ترین زمان به تاریخ تصویربرداری برداشت شدند. سی واحد نمونه برداری در تیپ های مختلف گیاهی به صورت تصادفی مشخص شد و در هر واحد 12 پلات تصادفی مشخص گردید و تولید گروه های مختلف گیاهی گندمیان، گیاهان پهن برگ علفی (فرب ها) و بوته ها اندازه گیری شد. تصاویر ماهواره ای در 4 باند تهیه و تصحیحات لازم انجام شد و 23 شاخص معمول گیاهی به کمک ترکیب باندهای تصحیح شده محاسبه شدند. ضرایب همبستگی شاخص های گیاهی با تولید گندمیان، پهن برگان علفی و بوته ها، مجموع تولید گندمیان و پهن برگان علفی و مجموع تولید سه گروه گیاهی محاسبه شدند. نتایج نشان داد که شاخص گیاهی DVI بالاترین ضریب همبستگی را با تولید گندمیان و مجموع تولید گندمیان و پهن برگان علفی دارد، در حالی که شاخص NDVI بیشترین همبستگی را با تولید کل گیاهان منطقه نشان می دهد. همچنین شاخص NDVI بالاترین ضریب تبیین را برای تخمین تولید گیاهان مورد بررسی نشان داد. این مطالعه امکان برآورد تولید گندمیان و مجموع تولید گندمیان و پهن برگان علفی را با عدم قطعیت مورد قبولی به کمک داده های ماهواره ای نشان داد. رشد سبزینه ای محدود پهن برگان علفی و بوته ها در ابتدای فصل رشد به حدی نیست که به وسیله سنجنده ثبت گردد، لذا برآورد تولید این نوع گیاهان در این زمان با عدم قطعیت بسیاری همراه است. همچنین این مطالعه نشان داد که برای تخمین تولید گیاهان پهن برگ علفی، شاخص GNDVI و نسبت باند دوم به چهارم یا پنجم IRS را می توان به کار برد.

تهیه ی اطلاعات مربوط به سطح زیر کشت گندم و میزان محصول آن، تأمین کننده ی مدیریت موفق و پایدار در سیاست گذاری های اقتصادی برای این کالای راهبُردی می باشد. بررسی بازتاب طیفی گیاهان با استفاده از طیف سنجی میدانی و تشکیل کتابخانه ی طیفی امکان تفکیک ارقام مختلف گندم و تهیه ی نقشه ی پراکندگی آن ها را افزایش می دهد. به همین منظور منحنی رفتار طیفی مربوط به شش رقم گندم به نام های بهار، چمران، پیشتاز، شیراز، شیرودی و یاواروس در مزرعه ی مؤسسه ی تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج در سه مرحله ی رویشی اندازه گیری شدند. مشاهدات توسط دستگاه طیف سنج میدانیASD FieldSpec®3 در نور و شرایط طبیعی اخذ گردیدند. در مرحله ی پیش پردازش سه محدوده ی نویزی متأثر از بخار آب، شناسایی و حذف شدند. سپس به منظور کیفی سازی داده های جمع آوری شده با استفاده از روش های آماری مشاهدات اشتباه کنار گذاشته شدند. این پژوهش در دو گام اصلی طراحی و اجرا شد. در گام اول تابع پاسخ طیفی سنجنده ی OLI که بر روی ماهواره ی لندست 8 نصب شده است، بر روی طیف های کتابخانه اعمال گردید. سپس با استفاده از معیارهای شباهت طیفی و بیست و هفت شاخص گیاهی مهم حساس به غلظت کلروفیل، شدت فتوسنتز، نیتروژن و میزان آب موجود در تاج گیاه و غیره، حد نهایی تفکیک پذیری ارقام گندم مورد مطالعه، برآورد شد. در گام دوم با انجام بازدید میدانی از منطقه ی مورد مطالعه و اخذ تصاویر ماهواره ای سنجنده ی مورد نظر با استفاده از طیف های کتابخانه ی طیفی، طبقه بندی مزارع شناسایی شده، صورت گرفت. نتایج حاصل تفکیک پذیری قابل ملاحظه ی رقم گندم یاواروس را از سایر ارقام، هم در طیف های میدانی و هم در تصاویر ماهواره ای نشان داد.

دو سد تا سال 2006 در حوضه تپه اسماعیل امیرآباد ساخته شده است. این عامل آب بیشتری را برای آبیاری فراهم می کند که اثر آن برروی پوشش گیاهی حوضه قابل بررسی است. در این تحقیق با استفاده از داده های سنجش از دور به تغییرات ایجادشده در پوشش گیاهی در اثر احداث سد در حوضه تپه اسماعیل امیرآباد پرداخته شد. برای این منظور از تصاویر سنجنده ETM+ و سنجنده OLI لندست برای قبل و بعد از سدسازی استفاده شد و 20 شاخص پوشش گیاهی مورد بررسی قرار گرفت. برای هر یک از شاخصها چهار مؤلفه، حداقل، حداکثر، میانگین و انحراف معیار برای بعد و قبل از احداث سدها محاسبه شد که نتایج هر 20 شاخص نشان دهنده بهبود پوشش گیاهی پس از احداث سدها بوده است. با توجه به نقشه تغییرات پوشش گیاهی که ارائه گردید بیش از 97 درصد از حوضه مورد مطالعه دارای رشد نسبی پوشش گیاهی بوده است. در پایان تغییرات NDVI دو تصویر در ارتفاعات و شیب های مختلف باهم مقایسه شد تا ارتباط استفاده از آب سد برای شیب های و ارتفاعات مختلف مشخص گردد. نتایج این بخش نشان داد که شیب های بین 3- 5 درصد و ارتفاعات بین 1600 تا 2100 متر رشد بیشتری داشتند و گواه این است که بعد از احداث سدها آب کافی آبیاری این پهنه ها وجود دارد.

داده های ماهواره ای به منظور گسترش و مدیریت منابع کشاورزی همواره قادر هستند درتأمین اطلاعات لازم در جنبه های مختلف جوامع گیاهی من جمله بایومس نقش مهمی را ایفا نمایند. در تحقیق حاضر به بررسی توانایی شاخص های طیفی در تخمین بایومس محصول برنج در شهرستان آمل به عنوان یکی از قطب های مهم تولید برنج در کشور پرداخته شده است. محصول برنج به دلیل اهمیتی که تأمین نیازهای غذایی و کالری بخش عظیمی از جامعه برعهده دارد برای این تحقیق انتخاب شد. عملیات میدانی اندازه گیری بایومس در زمانی که برنج در منطقه مطالعاتی در حداکثر رشد رویشی خود قرار داشت( خرداد 1389)، انجام شد. دو تصویر ماهواره ALOS-AVNIR-2 که همزمان با اندازه گیری های میدانی اخذ گردیده بود جهت استخراج و تعیین شاخص های گیاهی مورد استفاده قرار گرفتند. سپس همبستگی بین داده های زمینی و شاخص های گیاهی حاصل از ترکیب باندهای مختلف، ارزیابی و پس از آن، شاخص های گیاهی مناسب تشخیص داده شدند. در نهایت محاسبات و بررسی های آماری برای معرفی مدل مناسب ارائه گردید. پس از آزمایش مدل ها نتایج به دست آمده نشان داد که شاخص DVI با ضریب تعیین 72 درصد نسبت به دیگر شاخص های استفاده شده از دقت بالاتری در تخمین بایومس برخوردار است. بر اساس اطلاعات به دست آمده از این تحقیق می توان بیان نمود که با استفاده از تصاویر ماهواره ALOS امکان تخمین بایومس با دقت قابل قبولی وجود دارد.

بررسی سطح زیر کشت و برآورد میزان تولید محصولات کشاورزی، ازجمله برنج، تا حد زیادی می تواند باعث تأمین امنیت غذایی، تحلیل وضعیت محصولات کشاورزی و درنتیجه توسعه پایدار کشورهای درحال توسعه شود. در این پژوهش، با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل-2،  به برآورد سطح زیرکشت و عملکرد برنج در استان کندز، کشور افغانستان در سال زراعی 2020 پرداخته شد. با به کارگیری سری زمانی شاخص NDVI، مراحل فنولوژی گیاه برنج به دست آمد و پارامترهای فنولوژی (SoS و EoS) با استفاده از روش حداکثر تفکیک استخراج شد. سپس برای شناسایی و تعیین سطح زیرکشت مزارع برنج از روش طبقه بندی شیءگرای مبتنی بر فنولوژی استفاده شد. در این روش از سه نوع داده میزان بازتابش باندهای انعکاسی، شاخص پوشش گیاهی NDVI و پارامترهای فنولوژی به عنوان داده های کمکی استفاده شد. برآورد عملکرد با استفاده از روش تجربی تحلیل رگرسیون بین شاخص های گیاهی سنجش ازدوری (مانند: NDVI و LAI)  و داده های حاصل از برداشت زمینی انجام گرفت. برای ارزیابی صحت طبقه بندی و میزان عملکرد برآوردشده، از داده های مرجع، مانند نقاط برداشت میدانی و نقشه های پوشش اراضی سال های قبل استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که روش طبقه بندی شیءگرای مبتنی بر فنولوژی با دقت کلی 5/91 درصد و ضریب کاپا 87/0، روش دقیقی برای شناسایی مزارع برنج به شمار می رود. همچنان روش تجربی مبتنی بر تحلیل رگرسیون داده های زمینی و سنجش ازدوری با ضریب تعیین 86/0 و ضریب همبستگی پیرسون برابر با 92/0 دقت بالای آن را در برآورد عملکرد مزارع برنج نشان داد. صحت عملکرد برآوردشده در این پژوهش با مقایسه عملکرد واقعی (داده های برداشت میدانی) در 27 نقطه کنترلی ارزیابی شد. برای این کار از آزمون همبستگی پیرسون استفاده شد. این آزمون نشان داد بین عملکرد واقعی و عملکرد برآوردشده رابطه مثبت و بسیار قوی وجود دارد (000/0=P، 27=N و 929/0=R2).