Уақыт қатарындағы қашықтықтан зондтау бейнелеріне негізделген ауылшаруашылық қызметін бағалау және учаскелердің жақсы дақылдарын жіктеу

Қашықтықтан зондтау технологиясының дамуымен ауыл шаруашылығын бақылау және басқару біртіндеп ақыл-ой мен дәлдікке қарай жылжуда. Ауыл шаруашылығы қызметін анықтау және нақты учаскелердегі дақылдарды жіктеу үшін уақыттық қатарлы қашықтықтан зондтау бейнелерін пайдалану қазіргі заманғы ауыл шаруашылығында маңызды құралға айналды.

Уақыт қатарындағы қашықтықтан зондтау кескіндеріне шолу

Уақыттық қатарлы қашықтықтан зондтау кескіндері әр түрлі уақытта алынған бір аумақтың көп уақыттық кескін деректерін білдіреді. Бұл кескіндер спутниктер мен дрондар сияқты әртүрлі платформалардан алынуы мүмкін. Бұл деректерді талдау арқылы уақыт өлшеміндегі фенологиялық ақпарат және кеңістіктік өлшемдегі дақылдардың таралуы туралы ақпарат алуға болады, осылайша жер жамылғысы мен дақылдардың өсуіндегі динамикалық өзгерістерді анықтауға болады.

Ауыл шаруашылығы қызметін бағалау

Ауыл шаруашылығы қызметін бағалау, ең алдымен, егіс алқаптарын анықтауды, дақыл түрлерін жіктеуді және өсу күйін бақылауды қамтиды. Уақыт қатарындағы қашықтықтан зондтау бейнелері келесі функцияларды орындай алады:

Отырғызу алаңын анықтау:

Көп уақыттық кескіндердегі өсімдік жамылғысы индексінің өзгерістерін талдау арқылы әртүрлі маусымдардағы егістік жерлердің таралуын анықтауға болады.

Машиналық оқыту алгоритмдері кескіндерді жіктеу және отырғызу алаңдарын дәл анықтау үшін қолданылады.

Өсімдік түрлерінің жіктелуі:

Әр түрлі дақылдардың өсу циклі кезіндегі спектрлік сипаттамаларының өзгерістерін пайдалану арқылы дақыл түрлерін анықтау үшін жіктеу моделі құрылады.

Уақыт қатарларының деректерін біріктіру жіктеудің дәлдігі мен тұрақтылығын жақсарта алады.

Өсуді бақылау:

Өсімдіктер индекстерінің уақытша өзгерістерін талдау арқылы біз дақылдардың өсуі мен денсаулығын бақылай аламыз. Бұл учаскедегі зиянкестер мен аурулар, құрғақшылық және су тасқыны сияқты ауытқуларды уақтылы анықтауға, ерте ескерту ақпаратын беруге мүмкіндік береді.

Қолдану мысалдары

1. Уақыттық қатарлар деректерін визуализациялау және фенологиялық кезеңдерді алу

△1-сурет. Фенологиялық кезеңдердің графиктері мен бөлінуінің уақыттық қатарларының суреттері

Біз Сиань қаласының Чанъань ауданындағы демонстрациялық учаскеден 2022-2023 жылдарға арналған тоқсандық уақыттық қатар кескіндерінің деректерін жинадық. Бұлтқа негізделген сүзгілеу және бүркемелеуден кейін біз ақырында 18 кескінді таңдадық. Әр түрлі уақыттағы дақылдардың өсуіндегі айырмашылықтарды салыстыру үшін NDVI көмегімен дақылдардың өсуін қалыпқа келтірдік.

Жоғарыдағы суретте көрсетілгендей, уақыт өте келе өсімдіктер индексінің өзгеруін бақылау арқылы негізгі фенологиялық кезеңдерді анықтауға болады, осылайша дақылдар мен ауылшаруашылық қызметін болжауға және бағалауға мүмкіндік береді. Кеңістіктік таралу туралы ақпаратпен бірге маусым бойынша жіктелген дақылдардың таралу карталарын жасауға болады.

2. Ауыл шаруашылығы қызметінің кеңістіктік-уақыттық ыстық нүктелерін талдау және дақылдарды жіктеу негізінде

△2-сурет Ауыл шаруашылығы қызметіне негізделген дақылдардың таралу картасы

Уақыттық қатарлардың кескіндері векторлық нүктелерге немесе көп өлшемді растрлық деректерге түрлендіріледі және кеңістіктік-уақыттық куб құрастырылады. Куб негізінде әрбір уақыт қабатына бекітілген кеңістіктік көршілік қатынастары мен уақыт қадамдарына сәйкес ыстық нүктені талдау қолданылады. Содан кейін ыстық нүктені талдау нәтижелері әрбір тор үшін статистикалық түрде талданады, нәтижесінде кеңістіктік және уақыттық ақпаратты қамтитын жіктеу картасы алынады. Соңында, жіктеу нәтижелері нақты қолдану сценарийлеріне сәйкес түсіндіріледі.

Жоғарыдағы суретте көрсетілгендей, бидай-жүгері ауыспалы егіс аймағы 2022-2023 жылдар аралығындағы NDVI вегетациялық индексіндегі тербелістің ең ыстық нүктесін білдіреді, бұл уақыт аралығында, бірақ аралықпен айтарлықтай дақылдың өсуін көрсетеді. Бұл бидайдың шығу кезеңі және бидай жинағаннан кейінгі жүгерінің шығу кезеңі ретінде түсіндіріледі, осылайша оны екі маусымдық егіс аймағы ретінде жіктейді. Бір маусымдық егіс аймағы аймақтың кеңістіктік-уақыттық вариация сипаттамаларын айтарлықтай көрсетпейтінін көрсетеді және аумақтың көп бөлігі бір маусымдық егіс екені анықталды. Жартылай тыңайған жерлер отырғызу маусымының көп бөлігінде дақылдар отырғызылмайтын, белгілі бір уақытта бір маусымдық дақылдар отырғызылуы мүмкін аумақтарды білдіреді. Тыңайған жерлер бүкіл отырғызу маусымы бойы дақылдар отырғызылмайтын аумақтарды білдіреді.

Уақыттық қатарлы қашықтықтан зондтау кескіндерін пайдалану арқылы дақылдардың фенологиялық кезеңдерін анықтауға және осы кезеңдерге негізделген учаскелердегі ауылшаруашылық қызметін бағалауға болады, осылайша ауылшаруашылық қызметі мен отырғызу процестеріне негізделген учаскелердің өсуін егжей-тегжейлі жіктеуге және бақылауға мүмкіндік береді.