برآورد عملکرد جو براساس داده‌های سنجش از دور و الگوریتم‌های یادگیری ماشین XGBoost و SVM

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده فناوری کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

2 گروه مهندسی کامپیوتر و الکترونیک، دانشگاه دنور، دنور، کلرادو، آمریکا.

3 گروه مهندسی آب، دانشکده فناوری کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

4 گروه مهندسی آب، دانشکده فناوری کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

doi
10.22059/jwim.2023.360327.1083
چکیده

در سال‌های اخیر، بهره‌گیری از الگوریتم‌های یادگیری ماشین شیوه‌ای امیدوارکننده در بهبود پیش‌بینی‌‌های عملکرد محصولات زراعی بوده است. این پژوهش با هدف ارزیابی برآورد عملکرد محصول جو آبی و دیم و نیز عملکرد کل جو تولیدی در مراکز استان‌های کشور با استفاده از داده‌های سنجش از دور و روش‌های یادگیری ماشین شامل  XGBoostو SVM انجام شد. نتایج نشان داد که با استفاده از داده‌های اقلیمی، شاخص‌های خشکسالی و شاخص‌های گیاهی سنجش از دوری و الگوریتم XGBoost و SVM می‌توان به‌طور قابل‌قبولی برآورد عملکرد محصول جو را در مناطق مختلف کشور با اقلیم‌های متفاوت انجام داد. میزان خطای RMSE برای هر دو مدل، در حد قابل‌قبول بین 41/0 تا 77/0 تن در هکتار قرار داشت. با توجه به مقادیر ضریب تعیین R2  که برای الگوریتم‌های XGBoost و SVR در مدل‌سازی عملکرد کشت دیم به‌ترتیب برابر 2/0 و 22/0، در عملکرد آبی برابر 52/0 و 55/0 و برای حالت ترکیبی جو آبی و دیم برابر 66/0 و 65/0 به‌دست آمده است، می‌توان گفت که نتایج برای هر دو الگوریتم در برآورد محصول دیم نامناسب‌تر از برآورد جو آبی و نیز ترکیب جو آبی و دیم بوده است. کرنل RBF به‌عنوان مناسب‌ترین کرنل برای استفاده در الگوریتم SVM انتخاب شد. هم‌چنین در این پژوهش ضمن بررسی اثرات تغییر نسبت تقسیم داده‌های مراحل آموزش و آزمون، پارامترهای بارش، دما و تبخیر و تعرق به‌عنوان مهم‌ترین پارامترهای مؤثر بر عملکرد محصول جو برای هر دو الگوریتم در حالت‌های مختلف موردبررسی تعیین شد.