Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау негізінде бидай учаскелерін объектіге бағытталған түрде алу

Дәл ауыл шаруашылығы тәжірибелерінде учаске шекаралары ең негізгі отырғызу деректері болып табылады. Олар барлық дақылдар туралы деректер мен нақты әлем арасындағы байланысты қамтамасыз етеді, учаске деңгейіндегі өсу статистикасы мен талдауы үшін дәл географиялық шекараларды қамтамасыз етеді, сондай-ақ учаске ауданының өзгерістерін талдау және әртүрлі фенологиялық кезеңдерде дақылдарды ұзақ мерзімді бақылау үшін негіз болып табылады.

Әр түрлі аймақтардағы ауылшаруашылық өндірісінің әртүрлі модельдері мен отырғызу тарихының арқасында «учаске» анықтамасы мен тұжырымдамасы да әртүрлі, және әртүрлі масштабтағы бақылау нәтижелері толығымен сәйкес келмейді. Бұл мақаладағы учаскені алу 10 метрлік ажыратымдылықтағы спутниктік қашықтықтан зондтау суреттеріне негізделген. Сондықтан, учаске ауылдық жолдар немесе ауыл жолдары сияқты асфальтталған жолдармен бөлінген салыстырмалы түрде тәуелсіз отырғызу бірлігі ретінде анықталады.

Бидай учаскесінің кескінін алу әдісі

CAS Xiguang Aerospace тобы 2023 жылы Линтонг ауданындағы бидайдың ең жоғары құнды композиттік кескінін біріктіру кезеңінде пайдаланды және объектіге бағытталған жіктеу технологиясын қолдана отырып, 2023-2024 жылдар маусымына арналған бидай учаскелерін бөліп алды.
Объектіге бағытталған жіктеу жер учаскелерінің ерекшеліктерін сегменттеу-содан кейін жіктеу тәсілі арқылы тәуелсіз нысандарға бөледі, содан кейін оларды осы нысандарға негіздеп жіктейді. Бұл тәсіл классификацияның түсіндірілуін арттыра отырып, дәстүрлі пиксельге негізделген жіктеудің тұз бен бұрыш әсерінен айтарлықтай аулақ болады. Шығыс нәтиже - жер учаскесінің векторы, оны пішін мен ауданды есептеу және статистика үшін тікелей пайдалануға болады, бұл кейінгі талдауды жеңілдетеді.

▲1-сурет. Объектіге бағытталған жіктеу нәтижелері

Бидай кескінінің нәтижелерін талдау

Әдебиеттер мен жергілікті жер бедерінің сипаттамаларына сүйене отырып, санаттар бес түрге бөлінді: бидай, қалалық аумақтар/жасанды құрылымдар, жалаңаш топырақ, құмды аумақтар/жоғары шағылыстыратын нысандар және су айдындары. Су айдындары мен қалалық аумақтарды жіктеу нәтижелері салыстырмалы түрде қанағаттанарлық болды. Кейбір жолдар жалаңаш топырақпен шатастырылды, ал кейбір шатырлардың шағылыстырғыштығы жоғары болды, бұл жіктеу нәтижелеріне әсер етті. Сондықтан, жоғары шағылыстыратын нысандарды құмды аумақтармен біріктіру жіктеу нәтижелерінің сенімділігін арттырды.

Ол қала аумағын және пайдаланылмаған жерлерді көрнекі түрде көрсете алады. Сондай-ақ, ол жыл сайын тиісті жер ерекшеліктерінің ауданын есептеп, қалалардың және әртүрлі жер пайдалану түрлерінің дамуы мен өзгеретін үрдістерін талдай алады.

▲2-сурет. Объектіге бағытталған кездейсоқ орман жіктеуішінің дәлдігін бағалау

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - ауылшаруашылық учаскелерінің өсуін талдау

Бұл жағдайда жер жамылғысының бес санатынан барлығы 409 үлгі визуалды түрде түсіндіріліп, белгіленді. 80%-ы оқыту үшін, ал 20%-ы валидация үшін пайдаланылды. 2-суретте ауылшаруашылық жерлері, тақыр топырақ және су айдындары үшін жақсы жіктеу өнімділігін көрсеткен жіктеуіштің дәлдігін бағалау көрсетілген. Қалалық аумақтар/жасанды құрылымдар үшін жіктеу дәлдігі салыстырмалы түрде нашар болды, бұл жер жамылғысының күрделі таралуына және спутниктік суреттердің ажыратымдылығымен шектеулерге байланысты болуы мүмкін.

▲3-сурет. Линтун ауданының Сянцяо шағын ауданындағы бидайды ішінара өндіру

Жоғарыдағы суретте жергілікті аймақ үшін өндіру нәтижелері көрсетілген. Жалпы әсер жақсы, өткізіп алған немесе дұрыс емес өндірулер аз. Дегенмен, негізгі жолдар мен қалалық жерлерге жақын орналасқан ауылшаруашылық жерлері жолдармен біршама шатастырылған. Кейбір учаскелер өте кішкентай және ауылшаруашылық жолдарымен және ауыл жолдарымен араласқан.

▲4-сурет. Линтонгтың таулы аймағында бидай өндіру

Суретте Линтон ауданының оңтүстік таулы аймағындағы бидай учаскелерін бірдей жіктеу моделін қолдана отырып алу нәтижелері көрсетілген. Нәтижелер жақсы, бұл кескін сегментациясы текстуралық ақпаратты тиімді түрде ала алатынын және әртүрлі жер бедері мен пішіндері бар бидай учаскелері үшін жақсы алу нәтижелеріне ие екенін көрсетеді.

▲5-сурет. Линтон ауданының әртүрлі көшелеріндегі бидай егістік алқаптарының таралу картасы

Суретте Линтон ауданының әртүрлі көшелеріндегі бидай егілетін аумақтың таралуы көрсетілген. Түс неғұрлым қараңғы болса, бидай егілетін аумақ соғұрлым үлкен болады.

Бидай алқаптарының көпшілігі Линтонның солтүстік бөлігінде шоғырланғаны анық, Сянцяо шағын ауданында ең үлкен егіс алаңы - 66 602 му. Оңтүстік аймақ таулы, онда аз мөлшерде бидай егілген.

▲ 1-кесте. Линтон ауданының әртүрлі шағын аудандарындағы егістік алқаптары бойынша статистика

▲6-сурет. Линтон ауданының әртүрлі шағын аудандарындағы бидай алқаптарының таралу картасы

Суретте Линтон ауданының әртүрлі көшелеріндегі бидай егілетін алқаптардың таралуы көрсетілген. Түс неғұрлым қараңғы болса, соғұрлым бидай алқаптары көп болады.

Бидай алқаптарының көпшілігі Линтонның солтүстік бөлігінде шоғырланғаны анық, ең көп саны (1950) Сянцяо шағын ауданында. Оңтүстік аймағы таулы, бидай өсірілетін жер аз.

▲ 2-кесте. Линтон ауданының әрбір шағын ауданындағы бидай алқаптарының статистикалық кестесі

▲7-сурет. Линтон ауданының әртүрлі шағын аудандарында бидайдың қосылу кезеңіндегі өсу ауытқуларының таралуы

Жер учаскелерін өндіруге сүйене отырып, жылдық өсім мен соңғы жылдардағы өсім арасындағы айырмашылықтарды әрбір жер учаскесі үшін белгіленген уақыт аралығында талдауға болады.

Суретте көрсетілгендей, қызыл түс неғұрлым күңгірт болса, өнім соңғы бес жылмен салыстырғанда соғұрлым нашар болады; жасыл түс неғұрлым күңгірт болса, өнім соңғы бес жылмен салыстырғанда соғұрлым жақсы болады.

Аномалияны талдау жыл сайын әрбір жер учаскесінің өнімділігін талдай алады, тұрақты және жақсы өнімділігі бар және өнімділігі жоғары және өнімділігі төмен учаскелерді анықтай алады, сондай-ақ менеджерлерге кең көлемді отырғызу жоспарларын жасауға көмектеседі.