نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

پایش هوشمند کشت گندم دیم و آبی در حوضه مارون-جراحی با استفاده از داده‌های سنتینل و مدل جنگل تصادفی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران
2 استادیار پژوهشی موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
چکیده
گندم به‌عنوان یکی از محصولات راهبردی در تأمین امنیت غذایی، سهم قابل‌توجهی از اراضی کشاورزی ایران را به خود اختصاص داده است، اما تغییرات اقلیمی، محدودیت منابع آب و ناکارآمدی روش‌های سنتی آماربرداری، پایش دقیق سطح زیرکشت این محصول را با چالش مواجه ساخته است. در این پژوهش، چارچوبی تلفیقی مبتنی بر داده‌های چندمنبعی سنجش از دور و الگوریتم یادگیری ماشین جنگل تصادفی به‌منظور شناسایی و تفکیک مزارع گندم دیم و آبی و برآورد سطح زیرکشت آن‌ها در حوضه آبخیز مارون ارائه شد. مجموعه‌ای از شاخص‌های طیفی، راداری و حرارتی برای بازنمایی ویژگی‌های بیوفیزیکی، ساختاری و آبی گیاه استخراج و به‌عنوان ورودی مدل به کار گرفته شد. الگوریتم جنگل تصادفی به دلیل پایداری در برابر بیش‌برازش و توانایی پردازش داده‌های ناهمگون برای طبقه‌بندی انتخاب شد و صحت نتایج با استفاده از ماتریس درهم‌ریختگی، دقت کلی و ضریب کاپا ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که مدل پیشنهادی عملکرد بسیار مطلوبی در شناسایی مزارع گندم دارد؛ به‌طوری‌که دقت کلی و ضریب کاپا برای داده‌های آزمون به‌ترتیب حدود 97 و 96 درصد به‌دست آمد. همچنین، برآورد سطح زیرکشت گندم با بایاس اندک حدود 3 درصد انجام شد که نشان‌دهنده دقت بالای روش است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Intelligent Monitoring of Rainfed and Irrigated Wheat Cultivation in the Marun–Jarahi Basin Using Sentinel Data and the Random Forest Model

نویسندگان English

Masoud Soltani 1
Bahareh Bahmanabadi 1
Ali Mokhtaran 2
1 Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Assisstant Professor, Agricultural Engineering Research Institue (AERI) Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO); Karaj; Iran
چکیده English

Wheat is one of the most strategic crops for food security and occupies a large proportion of agricultural lands in Iran. However, climate change, increasing water scarcity, and the limitations of traditional field-based statistics have made accurate monitoring of wheat cultivated areas a challenging task. In this study, an integrated framework based on multi-source remote sensing data and a machine learning approach was developed to identify rainfed and irrigated wheat fields and to estimate their cultivated area in the Maroon watershed in southwest Iran. A set of spectral, radar, and thermal features representing the biophysical, structural, and water-related characteristics of wheat was extracted and used as input variables for the model. The Random Forest algorithm was selected due to its robustness against overfitting and its ability to handle heterogeneous and non-linear data. Model performance was evaluated using a confusion matrix, overall accuracy, and the kappa coefficient. The results demonstrated a high classification performance, with an overall accuracy of approximately 97% and a kappa coefficient of about 0.96 for the test dataset. In addition, the estimated wheat cultivated area showed a low bias of around 3%, indicating a high level of reliability in distinguishing between rainfed and irrigated wheat fields.

کلیدواژه‌ها English

wheat
ESA WorldCover
LGRIP30
Dynamic World

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 اردیبهشت 1405