ارزیابی شاخص‌های سبزینگی در مدل‌سازی عملکرد نیشکر با تأکید بر الگوی رشد بر اساس پردازش تصاویر ماهواره‌ای مطالعه موردی: خوزستان کشت و صنعت امام خمینی (ره)

هدف از این تحقیق تعیین الگوی رشد و بررسی قدرت شاخص‌های سبزینگی برای مدل­سازی عملکرد نیشکر در سطح مزارع کشت و صنعت امام خمینی (ره) در استان خوزستان است. برای این منظور شاخص­های سبزینگی مستخرج از تصاویر ماهواره­ای لندست7 به کمک سری زمانی بررسی و مورد تحلیل قرار گرفت. در مجموع، تعداد 306 تصویر مربوط به اسفند سال 1383 لغایت بهمن سال 1396 استفاده شد کلیه تصاویر با الگوریتم فلش (FLAASH) به انعکاس سطحی تبدیل شدند. میانگین مقادیر 13 شاخص سبزینگی استخراج و با درون­یابی به‌صورت سری زمانی هفت‌روزه تنظیم شد. به‌منظور حذف اعوجاج، سری­ها با استفاده از الگوریتم ساویتزکی گلای (Savitzky-Golay) بازسازی شدند. بدین ترتیب 13 سری زمانی متفاوت از شاخص­های سبزینگی برای 523 مزرعه نیشکر تشکیل گردید. سپس با میانگین­گیری از سری زمانی شاخص سبزینگی NDVI، الگوی رشد نیشکر مشخص و به سه دوره رشد تقسیم شد. سپس مقادیر تجمعی شاخص­های سبزینگی در دوره‌های رشد اول و دوم الگوی رشد برای سال‌های 1383 تا 1396 استخراج شد. بنابراین در مجموع 3286 نمونه بدست آمد که 2628 نمونه برای مدل­سازی و 658 نمونه برای ارزیابی مدل­ها استفاده شد. برای مدل­سازی عملکرد، مقادیر تجمعی شاخص­های سبزینگی در مقابل میانگین عملکرد مشاهده‌شده با روش رگرسیونی خطی ساده مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد برای دوره رشد اول شاخص سبزینگی تجمعی GNDVI با ضریب تبیین 47/0 و ضریب RMSE برابر 70/11 تن در هکتار و برای دوره رشد دوم شاخص سبزینگی تجمعی NDI با ضریب تبیین 56/0 و RMSE برابر 62/10 تن در هکتار نمایش‌دهنده بهتری برای عملکرد نیشکر نسبت به شاخص­های دیگر می­باشند. همچنین برای مجموع دوره رشد اول و دوم، مجموع شاخص‌های سبزینگی GNDVI و NDI با ضریب تبیین 65/0 و RMSE برابر 47/9 تن در هکتار نتیجه بهتری نسبت به حالتی که فقط از یک شاخص سبزینگی و یک دوره رشد استفاده شد، داشت. در انتها برای 658 نمونه، عملکرد نیشکر برای ارزیابی مدل‌ها تخمین زده شد و ضریب تبیین و RMSE بهترین مدل برابر 58/0 و 99/10 تن در هکتار بدست آمد. نتایج این تحقیق مناسب بودن شاخص GNDVI و NDI را برای پایش رشد نیشکر در دوره رشد اول و دوم تائید می‌کند.