Radar ve multispektral uygu görüntüleri ile mısır vejetasyon dönemi gelişiminin izlenmesi

Abstract

İklim ve nüfustaki değişiklikler gıda güvenliği için kritik unsurlardır. İklim değişikliği nedeniyle, tarımın su kaynaklarındaki azalıştan büyük ölçüde etkilenmesi beklenmektedir. Öte yandan dünya nüfusu da hızla artmaya devam etmektedir. Nüfusun sürekli olarak arttığı bir dünyada, çevresel kaynakların daha iyi yönetilmesi ve yeterli düzeyde ürün üretiminin sürdürülmesi gerekmektedir. Bu hususta tarımsal faaliyetlerin izlenmesi büyük önem arz etmektedir. Tarımsal hedefler yetişme periyodu boyunca dinamik bir özellik göstermektedir. Dolayısıyla tarımsal alanlarda toprağın ve ürünün durumu yetişme periyodu boyunca günden güne değişmektedir. Toprak ve ürün durumuna ilişkin bilgileri elde etmeye yönelik geleneksel yer bazlı izleme faaliyetleri ise oldukça zaman alıcı ve maliyetlidir. Uzaktan algılama tekniği, zamanı ve maliyetleri azaltarak tarımsal alanların yetişme periyodu boyunca izlenmesine olanak tanır. Bu çalışmada, Sentetik Açıklıklı Radar (SAR) ve multispektral uydu görüntüleri kullanılarak mısır vejetasyon dönemi gelişiminin izlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, ücretsiz olarak temin edilebilen ve yüksek mekânsal ve zamansal çözünürlüğe sahip Sentinel-1 SAR uydu görüntüleri ile Sentinel-2 multispektral uydu görüntüleri kullanılmıştır. Akdeniz Üniversitesi / Ziraat Fakültesi, Aksu Araştırma ve Uygulama Çiftliği'nde gerçekleştirilen çalışmada silajlık mısır bitkisi izlenmiştir. Mısır bitkisinin ekiminden hasadına kadar olan süreçte, Sentinel-1 uydu görüntülerinden elde edilen geri saçılma değerleri ile interferometrik uyumluluk değerleri ve Sentinel-2 uydu görüntülerinden türetilen Normalize Edilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NDVI) değerleri ile diğer biyofiziksel değişkenlere (LAI, fCover ve CW) ilişkin değerler incelenmiştir. Ayrıca, Sentinel-1 uydu görüntüleri kullanılarak bitki boyları da hesaplanmıştır. NDVI, LAI, fCover ve CW değerlerinin; genel olarak bitki boyları belirli bir seviyeye ulaşıncaya kadar düşük seyrettiği, sonrasında bitki büyüdükçe arttığı, daha sonra doygunluğa ulaşarak yaklaşık olarak aynı seviyelerde seyrettiği, hasat işlemi gerçekleştirilmeden önce biraz düşüş gösterdiği, hasat işlemi gerçekleştirildikten sonra ise sert bir düşüş gösterdiği gözlenmiştir. Geri saçılma değerlerinin; genel olarak ekim işlemi gerçekleştirildikten sonra düşüş gösterdiği, bitki büyüdükçe arttığı, daha sonra doygunluğa ulaşarak yaklaşık olarak aynı seviyelerde seyrettiği, hasat işlemi gerçekleştirildikten sonra ise yeşil kalıntıların da kurumasıyla birlikte azaldığı gözlenmiştir. İnterferometrik uyumluluk değerlerinin; genel olarak ekim işlemi gerçekleştirilmeden önce yüksek geldiği, ekim işleminin gerçekleştirildiği zaman aralığında elde edilen uydu görüntü çiftlerinin interferometrik uyumluluk değerlerinin sert bir düşüş gösterdiği, bitkiler çimlenmeye başlamadan önce elde edilen uydu görüntü çiftlerinin interferometrik uyumluluk değerlerinin tekrar yükseldiği, bitki büyüdükçe interferometrik uyumluluk değerlerinin azaldığı ve hasat işlemi gerçekleştirilinceye kadar interferometrik uyumluluk değerlerinin düşük seyrettiği, hasat işlemi gerçekleştirildikten sonra ise interferometrik uyumluluk değerlerinin arttığı gözlenmiştir. NDVI, LAI, fCover ve CW değerleri; ekim, çizel ile ara çapa, sıra arası çapalama ve sulama işlemleri gibi toprak işleme uygulamalarına duyarsız kalmıştır. Geri saçılma ve interferometrik uyumluluk değerleri ise ekim işlemlerine duyarlı bulunmuştur. Geri saçılma değerlerinin sulama işlemlerine de duyarlı olduğu gözlenmiştir. Ayrıca NDVI, LAI, fCover ve CW değerlerinin, çalışma alanının yakın çevresinde mevcut olan bulut örtüsünden ve/veya sisten etkilendiği tespit edilmiştir. Öte yandan, geri saçılma ve interferometrik uyumluluk değerlerinin de yağış olaylarından önemli ölçüde etkilendiği gözlenmiştir. Bu çalışma kapsamında, Sentinel-1 uydu görüntüleri kullanılarak ortalama bitki boyu yaklaşık 50 cm'lik bir hata ile hesaplanmıştır. Ancak, Sentinel-1 uydu görüntülerinden hesaplanan minimum ve maksimum bitki boyu değerleri arasındaki farkın ve standart sapmanın oldukça yüksek olması nedeniyle; Sentinel-1 uydu görüntülerinden hesaplanan ortalama bitki boyu değerinin, gerçek bitki boyu değerine tesadüfi olarak yakın geldiği tespit edilmiştir.