نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

پایش ازت و رطوبت غلاف برگ نیشکر با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و هوش مصنوعی (مطالعه موردی : کشت و صنعت نیشکر امیرکبیر)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط‎زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 استاد، گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط‎زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
10.22125/iwe.2024.482662.1835
چکیده
برای ارزیابی میزان ازت و رطوبت غلاف برگ نیشکر با استفاده از سنجش از دور و مدل‎های هوش مصنوعی، از سه مدل رگرسیون بردار پشتیبان (SVR)، جنگل تصادفی (RF) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) استفاده و از شاخص‎های گیاهی و تک‎باندهای ماهواره سنتینل2 به‎عنوان ورودی هر یک از مدل‎ها استفاده گردید. تحلیل حساسیت کلیه پارامترهای ورودی برای شبیه‌سازی مقادیر ازت و رطوبت غلاف برگ،با استفاده از همبستگی پیرسون انجام و تنها آن دسته از فاکتورهایی که تأثیر بیشتری بر ازت یا رطوبت غلاف برگ داشتند، در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد، در شبیه‎سازی ازت برگ، تک‎باندهای B2، B3 ،B4 ،B5 ،B6 ،B7 ،B11 ، B12 و شاخص گیاهی NDVI و در شبیه‎سازی رطوبت غلاف برگ باندهای B2، B3 ،B4 ،B5 ،B6 ،B7 ،B11 ، B12و شاخص‎های گیاهی NDVI،NDMI و LAI اهمیت بیشتری دارند و به‎عنوان ورودی مدل‎ها در نظر گرفته شدند. همچنین از میان مدل‎ها، مدل جنگل تصادفی(RF) در شبیه‌سازی ازت با R2 برابر با 88/0، RMSE برابر با 06/0 و rMBE برابر با 19/0 در مرحله آموزش و R2 معادل 93/0، RMSE معادل 05/0 و rMBE برابر با 66/0- در مرحله صحت‌سنجی و رطوبت غلاف برگ با R2 برابر با 88/0، RMSE برابر با 71/0 و rMBE برابر با 09/0 در مرحله آموزش و R2 معادل 92/0، RMSE معادل 59/0 و rMBE برابر با 07/0- از عملکرد بهتری در شبیه‌سازی برخوردار بود. نتایج نشان داد کاربرد ترکیبی شاخص‌های گیاهی، باندهای ماهواره سنتینل2 و مدل‎های هوش مصنوعی برآورد قابل قبولی از میزان ازت و رطوبت غلاف برگ به‌دست می‎دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Monitoring nitrogen and leaf sheath moisture in sugarcane fields using satellite images and artificial intelligence (Case study: Amir Kabir Agro Industrial)

نویسندگان English

Elahe Zoratipour 1
aryan heidari 1
Amir Soltani Mohammadi 2
1 Phd Student of Irrigation and drainage, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran .
2 Professor, Irrigation and Drainage Department, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده English

The purpose of this research is to evaluate the amount of nitrogen and leaf sheath moisture using remote sensing and artificial intelligence models. For this purpose, three models of Support Vector Machine , Random Forest (RF) and Artificial Neural Network were used, It should be noted that the sensitivity analysis of all input parameters to simulate nitrogen and leaf sheath moisture values was done before running the model using Pearson correlation and only those factors that were more important on nitrogen or leaf sheath moisture were considered. Single bands B2, B3, B4, B5, B6, B7, B11, B12 and NDVI vegetation index and in the simulation of leaf sheath moisture in bands B2, B3, B4, B5, B6, B7, B11, B12 and vegetation indices NDVI, NDMI and LAI are more important and were considered as inputs to the models. Also, among the models, the random forest (RF) model in nitrogen simulation with R2 equal to 0.88 and RMSE equal to 0.06 in the training phase and R2 equal to 0.93 and RMSE equal to 0.05 in the validation phase had the best performance. In addition, leaf sheath moisture with R2 equal to 0.88 and RMSE equal to 0.71 in the training phase and R2 equal to 0.92 and RMSE equal to 0.59 had a better performance in simulation. The results showed that the combined use of vegetation index, sentinel 2 satellite bands and artificial intelligence models gives an acceptable estimate of the amount of nitrogen and leaf sheath moisture in sugarcane fields.

کلیدواژه‌ها English

Remote Sensing
Sentinel 2
Vegetation index
Crop Monitoring