برآورد کسر پوشش گیاهی چغندرقند با استفاده از تصویربرداری پهپادی و روش‏های جداسازی تصویر

نویسندگان

1 گروه علوم و مهدسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

doi
10.22059/ijswr.2024.371136.669647
چکیده

کسر پوشش گیاهی یکی از مهم‌ترین معیارهای بررسی رشد و عملکرد گیاه بوده و یکی از داده‌های ورودی اکثر مدل‌های گیاهی به شمار می‌رود. کسر پوشش گیاهی سهولت بیش‌تری برای اندازه‌گیری نسبت به سایر روش‌ها که وابسته به بازدید میدانی یا پردازش تصاویر در خارج از محدوده طیفی مرئی ‏هستند، دارد.‏ در این مطالعه، از تصاویر پهپادی مزرعه چغندرقند در فصل زراعی 1395-1394 و در چهار تاریخ از اواخر اردیبهشت تا اوایل تیر در پژوهشگاه علوم گیاهی Lindau سوئیس استفاده شد. ابتدا عملکرد ترکیب شش شاخص گیاهی در ترکیب با سه گونه الگوریتم آستانه‌گذاری مختلف برای جداسازی پیکسل‏های پوشش گیاهی چغندرقند از سایر پیکسل‏های پس‏زمینه تصویر، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس از میان 18 روش مورد بررسی، 6 روش برتر برای مقایسه با مقادیر واقعی زمینی در 30 ناحیه مختلف مزرعه و در چهار تاریخ از ابتدای چهار برگی شدن تا انتهای شش برگی شدن مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد سه شاخص ExG، GLI و RGBVI و دو الگوریتم آستانه‌گذاری Otsu و Ridler-Calvard بهترین عملکرد را در جداسازی پوشش گیاهی داشتند. آماره‌های ارزیابی NRMSE و R2 برای روش ExG&Otsu به‌عنوان دقیق‏ترین روش، به‏ترتیب 13/5 درصد و 96/0 به‌دست آمد. هم‌چنین روش RGBVI&RC با مقادیر NRMSE و R2 به‌ترتیب، برابر با  18/8 درصد و 87/0 کم‌ترین دقت را برای برآورد پوشش گیاهی در ارزیابی اولیه نشان دادند. مقایسه شاخص‏های آماری نشان داد دو روش ‏ExG&Otsu‏ و ‏ExG&RC‏ با عملکرد یکسان، بیش‌ترین همبستگی را با واقعیت زمینی داشتند. هم‌چنین ‏روش ‏GLI&Otsu‏ کم‌ترین خطا را نسبت به داده‌های واقعیت زمینی داشت.