بررسی استفاده از تصاویر ماهواره terra سنجنده modis در مدل cswb جهت برآورد تولید محصول نیشکر. مطالعه موردی کشت و صنعت نیشکر میرزاکوچک خان

شکر به عنوان یکی از اقلام مصرفی در سبد خانوار، با توجه به وضعیت بحران اقتصادی جهان در سال های اخیر، دستخوش تغییراتی در مقوله تولید، صادرات و واردات در کشورهای مختلف جهان شده است و کارخانه های تولید قند و شکر موجود در ایران نیز از سال های قبل متاثر از تولید، عرضه، صادرات و واردات این محصول در سطح جهانی بوده و از این قاعده مستثنی نبوده اند. به منظور تعیین محصول تولیدی اراضی کشت و صنعت میرزا کوچک خان در دو سال متوالی 1384 و 1385 از داده های سنجش از دور و داده های زمینی استفاده شد. به این منظور ابتدا با استفاده از تصاویر modis، تبخیر-تعرق واقعی نیشکر و شاخص های گیاهی شامل ndvi، savi، gvi و pvi به صورت میانگین ده روزه توسط الگوریتم سبال محاسبه شد و سپس بارش تجمعی ده روزه و میانگین تبخیر-تعرق نیشکر (wr=kc*eto) برای 5 ایستگاه هواشناسی و باران سنجی واقع در محدوده مورد مطالعه، محاسبه و با استفاده از روش کریجینگ معمولی با تابع توزیع گوسین از حالت نقطه ای به مکانی تبدیل شد. اطلاعات زمینی شامل رطوبت خاک در ابتدا و انتهای فصل رشد برای هر مزرعه، دبی آب ورودی و خروجی از زهکش های هر مزرعه، بافت خاک هر مزرعه و زمان کاشت و برداشت محصول و میزان تولید در هر مزرعه از اداره بهره برداری کشت و صنعت میرزاکوچک خان تهیه گردید. با استفاده از اطلاعات جمع آوری شده مدل های crop specific water balance ((cswb، شبکه عصبی مصنوعی، مدل غیر خطی به روش گوسی-نیوتن و مدل ساده خطی جهت تخمین محصول نیشکر مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از مدل cswb مقدار ضریب واکنش عملکرد به آبیاری سالانه (ky) برابر 5/1 بدست آمد. جهت تخمین پیش از موعد محصول نیشکر با استفاده از داده های مربوط به دوره های رشد رویشی و رسیدن اولیه، ky به ترتیب برابر 7/0 و 5/0 بدست آمد. این مقادیر نشان دهنده حساسیت بیشتر محصول گیاه نیشکر به کم آبی در دوره رشد رویشی است. جهت تخمین تولید محصول با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی از یک شبکه پرسپترون چند لایه با الگوریتم پس انتشار خطا با یک لایه مخفی و 15 نرون در این لایه استفاده شد. ورودی شبکه میانگین و انحراف از معیار شاخص های گیاهی ndvi، savi، gvi و pvi و خروجی محصول تولیدی بود. نتایج نشان داد که شاخص savi برای هر دوسال 1384 و 1385 با ضریب تبیین به ترتیب 77/0 و 81/0 و rmse به ترتیب 8/29 و 8/30 تن در هکتار بهترین نتایج را داشت. مدل سازی به روش غیر خطی (گوسی-نیوتن) نیز در این تحقیق برای تخمین محصول نیشکر در اراضی کشت و صنعت میرزا کوچک خان مورد استفاده قرار گرفت. داده های ورودی به مدل شامل: ndvi، رطوبت خاک، بارش و دمای سطح زمین به صورت متوسط سالانه بود. نتایج نشان داد که یک معادله خطی دو تکه (با نقطه انفصال میانگین درازمدت تولید گیاهی) با ضریب تبیین 53/0 و rmse برابر 07/21 تن در هکتار جهت تخمین محصول نهایی نیشکر مناسب می باشد. یک مدل ساده خطی بین محصول در انتهای فصل و مقادیر تجمعی ndvi برای دوره های مختلف رشد گیاه نیشکر نیز نشان داد که در دوره رشد سریع (development) با ضریب تبیین (r2) 51/0 و rmse 8/20 تن در هکتار بهترین نتایج حاصل شد.