2019 yılında Applied Sciences dergisinde yayımlanan "Sensitivity Analysis of Multi-Temporal Sentinel-1 SAR Parameters to Crop Height and Canopy Coverage" başlıklı çalışmada, çok zamanlı Sentinel-1 Synthetic Aperture Radar (SAR) verilerinden elde edilen parametrelerin farklı tarımsal ürünlerin fiziksel gelişimini temsil etme potansiyeli araştırılmıştır.
Çalışmada özellikle üç ürün incelenmiştir:
- Mısır
- Buğday
- Ayçiçeği
Araştırmanın temel odağı ise uydu tabanlı SAR parametrelerinin bitki boyu ve canopy coverage (bitki örtüsü/kanopi kaplama oranı) ile ne ölçüde ilişkili olduğunun belirlenmesidir.
Araştırmanın Amacı
Çalışmada Sentinel-1 verilerinden türetilen 10 farklı SAR parametresinin, tarımsal ürünlerin gelişim değişkenlerine duyarlılığı değerlendirilmiştir. Temel olarak şu soru araştırılmıştır:
Uydu radar verileri kullanılarak bitkinin büyümesi ve arazi yüzeyini ne ölçüde kapladığı hakkında bilgi elde edilebilir mi?
Bunun yanında farklı ürünlerin SAR sinyaline aynı şekilde tepki verip vermediği ve ilişkinin bitkinin gelişim dönemi boyunca nasıl değiştiği incelenmiştir.
Nasıl Çalışıldı?
Araştırmada çok zamanlı Sentinel-1 dual-polarimetric SAR verileri kullanılmıştır. Analizlerde farklı radar parametreleri ile sahada gözlenen bitki boyu ve canopy coverage (CC) arasındaki istatistiksel ilişkiler değerlendirilmiştir.
Çalışmada başlıca:
- VV polarizasyonu
- VH polarizasyonu
- VV + VH
- polarimetrik ayrıştırma parametreleri
gibi SAR tabanlı göstergeler incelenmiştir. Sonuçlar ürün türlerine ve gelişim aşamalarına göre ayrı ayrı değerlendirilmiştir.
Mısır İçin Güçlü Sonuçlar
Çalışmanın en dikkat çekici sonuçları mısır için elde edilmiştir. Özellikle büyümenin erken dönemlerinde SAR parametreleri ile mısır bitki boyu arasında güçlü ilişkiler belirlenmiştir.
Mısır yüksekliği
VV + VH → R² = 0,82
VV → R² = 0,81
Bu değerler, mısır yüksekliği ile ilgili Sentinel-1 SAR parametreleri arasında güçlü bir ilişki bulunduğunu göstermektedir.
Mısır kanopi örtüsü
VV → R² = 0,73
Ancak araştırmada bitki gelişimi ilerledikçe bu ilişkinin zayıfladığı görülmüştür. Bu nedenle çalışmanın önemli sonuçlarından biri: SAR parametrelerinin bitki değişkenlerine duyarlılığının büyüme dönemine bağlı olarak değişebilmesidir.
Buğdayda Sonuçlar Nasıl?
Buğday için de özellikle erken gelişim döneminde SAR parametrelerinin bitki özelliklerine duyarlı olduğu görülmüştür. Buğday yüksekliği açısından en yüksek ilişki:
olarak bulunmuştur. Dolayısıyla Sentinel-1 verilerinin buğday gelişiminin belirli dönemlerinde de yararlı bilgi sağlayabileceği görülmüştür.
Ayçiçeğinde Daha Zayıf İlişkiler
Ayçiçeği sonuçları mısırdan belirgin biçimde farklıdır. Araştırmada ayçiçeği yüksekliği ile SAR parametrelerinin büyük çoğunluğu arasında anlamlı güçlü ilişkiler elde edilmemiştir. Bitki yüksekliği açısından:
ile düşük düzeyde bir duyarlılık belirlenmiştir.
Ayçiçeği canopy coverage için ise erken gelişim döneminde VV → R² = 0,46 ilişkisi bulunmuştur. Ancak gelişimin ileri aşamalarında belirgin bir korelasyon gözlenmemiştir.
Aynı Uydu, Farklı Ürünlerde Farklı Performans
Blog yazısının en değerli mesajlarından biri de budur. Araştırma, uydu tabanlı tarımsal izlemede “Bir yöntemin bir üründe başarılı olması, aynı performansın bütün ürünlerde elde edileceği anlamına gelmez.” sonucunu çok net göstermektedir.
Örneğin çalışmada:
- Mısır: Yüksek duyarlılık
- Buğday: Özellikle erken dönemde anlamlı duyarlılık
- Ayçiçeği: Daha düşük ve sınırlı duyarlılık
Bu da tarımsal uzaktan algılama modellerinin ürün türüne ve fenolojik/gelişim dönemine göre değerlendirilmesinin önemini ortaya koymaktadır.
Araştırmadan Öne Çıkan Sonuçlar
Tarımsal İzleme Açısından Neden Önemli?
Çalışmanın sonuçları, tarımsal ürünlerin uzaktan izlenmesinde yalnızca “Tarlada hangi ürün var?” sorusunun değil; “Ürün hangi gelişim aşamasında, bitki boyu nasıl değişiyor ve araziyi ne ölçüde kaplıyor?” gibi daha ayrıntılı soruların da uydu verileri üzerinden araştırılabileceğini göstermektedir.
Ancak sonuçların ürün türü ve gelişim dönemine bağlı olarak önemli ölçüde değişmesi, ürüne özel analiz ve kalibrasyonun önemini ortaya koymaktadır.
Araştırmadan Uygulamaya
Sentinel-1 Uydu Verileri
↓
SAR Parametrelerinin Hesaplanması
↓
Ürün Bazlı Analiz
↓
Bitki Boyu ve Kanopi Gelişimi
↓
Zamansal Değişim Analizi
↓
Tarımsal İzleme
↓
Karar Destek
Araştırmanın Sektörel Karşılığı
Tarımsal karar destek sistemlerinde meteorolojik verilerin yanı sıra bitkinin ve arazinin mevcut durumunu temsil eden uzaktan algılama verileri de önemli bir bilgi katmanı oluşturabilir.
Uydu tabanlı ürün gelişim göstergelerinin yağış, sıcaklık, toprak nemi, kuraklık ve diğer meteorolojik değişkenlerle birlikte değerlendirilmesi; tarımsal alanların daha bütünleşik biçimde izlenmesine yönelik veri altyapılarının geliştirilmesine katkı sağlayabilir.
Bilimsel Yayın
Nasirzadehdizaji, R., Sanli, F. B., Abdikan, S., Cakir, Z., Sekertekin, A. & Ustuner, M. (2019). Sensitivity Analysis of Multi-Temporal Sentinel-1 SAR Parameters to Crop Height and Canopy Coverage.
Applied Sciences, 9(4), 655.
Yayın tarihi: 15 Şubat 2019
DOI: 10.3390/app9040655
Bilimsel Yayını Görüntüle →