Sar ve optik uydu görüntüleri kullanılarak muz alanlarının saçılma değerleri analizi ve tespiti

Abstract

Arazi örtüsünün izlenmesi, doğru tarım politikalarının uygulanabilirliği için oldukça önemlidir. Bu bakımdan, ülkelerin kalkınmalarında diğer faktörlerin yanı sıra tarım alanlarının sürdürülebilir ve etkin bir şekilde kullanılması büyük önem taşımaktadır. Özellikle hızla artan nüfus ile birlikte gıda güvenliği devletler için çok daha büyük bir önem kazanmıştır. Tarımsal arazi kullanımlarının doğru bir şekilde belirlenmesi ve izlenmesi, yanlış arazi kullanımı ile ortaya çıkan sorunların en aza indirilmesi açısından oldukça önemlidir. Tarım alanlarının izlenmesinde, sonuçlara kısa sürede ulaşabilmek için, uzaktan algılama teknolojisi hızlı ve etkin çözümler sunmakta. Bunun nedeni, uzaktan algılama verilerinin nesnelerden yayılan enerjiyi algılayıp, analiz edilerek, incelenen nesneler hakkında hızlı ve doğru bilgi elde edilmesini sağlamasıdır. Radar ve optik uydu teknolojilerindeki çeşitli sınırlamalar, her iki sensörün farklı avantaj ve dezavantajlara sahip olmasını sağlamaktadır. Elektromanyetik spektrumun görünür ve kızılötesi bölgesindeki güçlü kontrast sayesinde çeşitli indeksler üretilerek daha iyi sınıflandırma elde edilmektedir. Buna rağmen optik sensörlerden, bulut örtüsü ve zamansal çözünürlük gibi kısıtlayıcı faktörlerden dolayı istenen bilgiyi sağlamak her zaman mümkün olmamaktadır. SAR uyduları ise atmosferik koşullardan etkilenmez ve gece-gündüz görüntüleme yeteneğine sahiptir. Bu uydulardan elde edilen görüntü pikselleri geri saçılma yoğunluğunu, sinyalin fazını ve sensörden hedefe olan mesafe bilgisini içermektedir. Geri saçılma dielektrik, nemlilik ve cisimlerin yüzey pürüzlülüğü, cinsi gibi birçok özellikten etkilenmektedir. Sunulan tez kapsamında, Sentinel-1 radar ve Sentinel-2 optik verileri kullanılarak, Antalya-Gazipaşa bölgesinde bulunan muz alanlarındaki saçılım değerlerindeki değişimin zamansal olarak izlenmesi sonucunda, muz tarım alanları ile orman alanlarının birbirinden ayrılması amaçlanmıştır. Çalışma alanı olarak, Antalya ilinin Gazipaşa ilçesine bağlı Yakacık ve Zeytinada bölgeleri belirlendi. Bu bölgelerde açık ve kapalı (sera) alanlarda muz yetiştirilmektedir. Muz ağaçları bakımı şubat ayında başlayıp mart sonuna kadar sürmektedir. Bu dönemler muz ağaçlarının hacimsel yoğunluğunun en düşük olduğu zamanlardır. Daha sonra, diğer ağaçlardan ayrılmalarının bir göstergesi olarak muzların büyüyüp, olgunlaşması ile birlikte muz ağaçlarının hacmi artmaktadır. Bu değişimlerin tanımlanmasında SAR görüntüler oldukça avantajlıdır. İlk olarak, Sentinel-1 SAR görüntüler üzerinde muz ve orman alanlarının zamana bağlı geri saçılım değerlerindeki değişim izlenerek, muz ağaçlarının hacimsel olarak en yoğun ve en az yoğun olduğu tarihler belirlenmiştir. SAR veri seti üzerinde iki görüntü farkı ve zenginleştirilmiş görüntülerin ortalama değerleri farkı olmak üzere iki ayrı yöntem uygulanmıştır. Daha sonra, Sentinel-2 optik görüntüleri Geliştirilmiş Bitki İndeksi (EVI) uygulanarak çalışma alanları sınıflandırılmıştır. EVI, bitkinin yapısal varyasyonlarına karşı daha duyarlı olması nedeniyle, örtü-altı muz üretiminde kullanılan ve çalışma alanının belli bir kısmını kaplayan seralar ile açık alanda yetiştirilen muz alanlarının kolayca ayrılmalarını sağlamıştır. Sentinel-1 SAR ve Sentinel-2 optik görüntüler üzerinde histogram yardımıyla muz alanlarının minimum ve maksimum piksel değerleri belirlenmiştir. Elde edilen muz alanlarının, alansal doğruluklarının değerlendirilmesinde Google Earth platformu üzerinden elle oluşturulan vektör veri seti kullanılmıştır. Yakacık bölgesinde, iki görüntü farkı yöntemi ile 223.93 ha, zenginleştirilmiş görüntülerin ortalama değerleri farkı yöntemi ile 184.83 ha ve Geliştirilmiş Bitki İndeksi kullanırak 143.11 ha muz alanı belirlenmiştir. Zeytinada bölgesinde ise iki görüntü farkı yöntemi ile 330.20 ha, zenginleştirilmiş görüntülerin ortalama değerleri farkı ile 204.98 ha ve Geliştirilmiş Bitki İndeksi ile 155.00 ha muz alanı belirlenmiştir. Son olarak, farklı yöntemlerle elde edilen sonuçların değerlendirilmesinde Google Earth üzerinden elle vektörel olarak elde edilen alanlar, Yakacık bölgesi için 163.27 ha, Zeytinada bölgesi için de 197.89 ha olarak hesaplanmıştır.