Қарамай аймағындағы дақылдардың уақыттық қатарларға негізделген нақты жіктелуі

Жіктеу принципі

Уақыт қатарына негізделген ұсақ дақылдарды жіктеу әдістері бүкіл өсу циклі бойы дақылдардың спектрлік сипаттамаларындағы, өсімдік индекстеріндегі (мысалы, NDVI) және ылғал индекстеріндегі (мысалы, NDWI) айтарлықтай өзгерістерді талдайды және дақыл түрлерінің нақтыланған жіктелуіне қол жеткізу үшін мұны озық жіктеу модельдерімен біріктіреді. Бұл әдіс күрделі дақыл түрлері мен кең географиялық аумақтары бар ауылшаруашылық сценарийлеріне тиімді бейімделеді және әсіресе дақылдарды отырғызу алаңдары статистикасы мен аймақтық ауылшаруашылық мониторингінде айтарлықтай қолдану құндылығына ие.

Жіктеу қадамдары

1. Жер учаскелерінің шекараларын алу 

Зерттеу аймағының қашықтықтан зондтау кескіндері ұзақ мерзімді қашықтықтан зондтау кескін деректерін (бұлтты жамылғымен өңделген ұзақ мерзімді синтетикалық кескіндер) таңдау арқылы алынды. Кескінді сегменттеу кезінде зерттеу аймағындағы егістік учаскелерінің шекараларын алу үшін үлкен масштабты орташа ығысу (LSMS) кескін сегменттеу әдісі қолданылды, әрбір учаске үшін векторлық шекара деректері жасалды. Бұл учаске шекара деректері кейінгі жіктеудің негізін құрайды, объектіге бағытталған жіктеу әдістеріне жарамды және көршілес егістік учаскелерін дәл ажыратуға көмектеседі.

2. Дақылдың фенологиялық сипаттамалық қисықтарын алу

Уақыттық қатарлы спутниктік қашықтықтан зондтау кескіндерін пайдалану арқылы әр түрлі уақыт нүктелеріндегі учаскелердің өсімдік индексі (NDVI) және ылғал индексі (NDWI) алынып, әрбір учаске үшін уақыттық қатарлы сипаттамалық қисықтарды жасау үшін картаға түсіріледі.

Бұл сипаттамалық қисықтар тек дақылдардың өсу заңдылықтарын ғана емес, сонымен қатар егу, тез өсу, пісу және солу кезеңдері сияқты негізгі фенологиялық уақыт нүктелерін анықтауға көмектеседі. Осы фенологиялық уақыт нүктелерін талдау негізінде дақылдарды жіктеу үшін қолайлы уақыт аралықтарын анықтауға болады, осылайша жіктеу параметрлерін оңтайландырып, жіктеу дәлдігін жақсартады.

3. Жіктеу ерекшеліктерін анықтау

График-векторлық деректерге сүйене отырып, жіктеу терезелерінің ерекшелік мәндері аймақтық статистикалық әдісті қолдана отырып, көп өлшемді растрлық деректерден алынады. Өсімдік индекстері, фенологиялық параметрлер және әртүрлі уақыт терезелеріндегі басқа да қосалқы ерекшеліктер бірге жіктеу үшін қажетті ерекшеліктер жиынтығын құрайды.

Уақыттық қатарлар статистикасына негізделген бұл ерекшеліктерді құру әдісі дақылдардың кеңістіктік және уақыттық айырмашылықтарын тиімді түрде анықтай алады, бұл нысанға бағытталған дақылдарды жіктеу үшін жоғары сапалы кіріс деректерін қамтамасыз етеді.

4. Модельдік оқыту

Пайдаланушы ұсынған жерді тексеру деректерін белгілер ретінде пайдалана отырып, машиналық оқыту жіктеу моделін оқыту үшін оқыту деректер жиынтығы құрылды. Зерттеу аймағында негізгі дақыл түрлері жоңышқа, жүгері, мақта және басқа да дақылдар болды. Модельді оқыту процесі жіктеу моделінің жалпылау мүмкіндігі мен дәлдігін қамтамасыз ету үшін айқаспалы тексеруді және гиперпараметрді реттеуді қамтыды.

5. Модельді қолдану

Оқытылған жіктеу моделі кейіннен үлкен аумаққа кеңейтіледі, ал дақылдарды жіктеу уақыттық қатарлы қашықтықтан зондтау деректерін пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Бұл процесс барысында әртүрлі дақылдардың егістік ауданы жіктеу нәтижелеріне негізделіп есептеледі.

Жіктеу нәтижелеріне сүйене отырып, ауыл шаруашылығын басқарудың ғылыми негізін қамтамасыз ету үшін аймақтық дақылдардың таралуын талдау, ауыл шаруашылығы өндірісінің статистикасы және динамикалық мониторинг және т.б. бойынша қосымша жұмыстар жүргізуге болады.

Қорытындылау

Уақыт қатарларының ерекшеліктеріне негізделген жіктеу әдістері әртүрлі дақылдарды отырғызу алаңдарына және күрделі отырғызу үлгілеріне бейімделе алады, тіпті күрделі дақыл түрлерімен де жоғары жіктеу дәлдігіне қол жеткізеді. Бұл әдіс уақыт қатарларының ерекшеліктері туралы бай ақпаратты пайдаланатындықтан, жердегі таңбаланған үлгілерге тәуелділікті азайтады, бұл оны үлкен аумақтардағы дақылдарды жіктеу тапсырмаларына жарамды етеді. Спутниктік қашықтықтан зондтау деректерінің кеңістіктік қамту артықшылықтарын толық пайдалану арқылы аймақтық және ұлттық ауыл шаруашылығы жоспарлауын қолдай отырып, кең көлемді дақылдардың таралуы мен аумақ статистикасына қол жеткізуге болады.

1-сурет. Әртүрлі дақыл түрлеріне арналған уақыттық қатарлардың сипаттамалық қисықтарының схемалық диаграммасы

2-сурет. График шекарасын алу нәтижелері

3-сурет. Объектіге бағытталған жіктеу нәтижелері