Qinling Dağları'ndaki Bitki Örtüsü Sağlığının Hiper Spektral Uzaktan Algılama Teknolojisi Temelinde Analizi

Çevre ve ekoloji korumasına yönelik artan taleplerle birlikte, çevre koruma ve ekolojik yapılanma giderek küresel bir odak noktası haline gelmiştir. Ormancılık geliştirme, ekolojik yapılanma ve çevre koruma alanında çok önemlidir. Ülkemdeki orman örtüsünün önemli ölçüde artması göz önüne alındığında, orman kalitesinin iyileştirilmesi, mevcut orman yönetiminin temel odak noktası haline gelmiştir. Ülkemdeki orman sağlığı üzerine yapılan mevcut araştırmalar, zaman alıcı, emek yoğun ve orman sağlığındaki değişiklikleri etkili bir şekilde yansıtamayan geleneksel parsel araştırmalarıyla sınırlıdır. Spektral görüntüleyiciler ve hiperspektral uzaktan algılama teknolojisindeki gelişmelerle, arazi özellikleri hakkında daha ayrıntılı bilgi elde edilebilmektedir. Şirketimiz, orman sağlığını değerlendirmek için hiperspektral görüntülerden elde edilen bitki örtüsü indekslerini kullanmaktadır. Orman bitki örtüsünün spektral özelliklerine dayanarak, bitki örtüsü dağılımı, fotosentetik yoğunluk ve zararlılar, hastalıklar ve su kaynaklı stres olmak üzere üç yönü dikkate alarak, bitki örtüsü indekslerine dayalı bir orman sağlığı değerlendirme gösterge sistemi oluşturabiliyoruz.

Bitki Örtüsü İndeksi (VI)

Bitki örtüsü indeksleri (VI'lar), yer özelliklerinin iki veya daha fazla dalga boyu aralığındaki yansımalarının birleştirilmesiyle hesaplanır. Bu indeksler, bitki örtüsünün belirli özelliklerini geliştirebilir. Pigmentler, azot, su ve karbon gibi bitki örtüsünün spektral özelliklerini önemli ölçüde etkileyen temel kimyasal bileşenlere dayanarak, yeşillik, ışık kullanım verimliliği, taç azot içeriği, kuraklık veya karbon bozunumu, yaprak pigmenti ve taç su içeriği gibi çeşitli pratik indeksler geliştirilmiştir. Bu bitki örtüsü indeksleri, yeşil bitki örtüsünün miktarını ve büyüme durumunu ölçmek için basit bir yol sağlar.

Yeşillik Endeksi

Öncelikle yeşil bitki örtüsünün ve bitki büyümesinin dağılımını değerlendirmek ve göstermek için kullanılan bu indeks, klorofil içeriğine, yaprak yüzeyi örtüsüne ve örtü yapısına karşı oldukça hassastır; bunların hepsi fotosentez için gerekli maddelerdir. Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NDVI) hesaplanarak bitki örtüsünün büyüme durumu değerlendirilebilir.

Işık kullanım endeksi

Bu yöntem, bitki örtüsünün fotosentez sırasında gelen ışığı kullanma verimliliğini ölçmek için kullanılır. Işık kullanım verimliliği, bitki büyüme hızı ve fotosentetik olarak aktif radyasyon (fAPAR) ile doğrudan ilişkilidir. Kırmızı-yeşil oran indeksi (RG) aracılığıyla bitki örtüsünün ışık kullanım verimliliğini değerlendirerek ve nicelendirerek, bitki örtüsünün gelişim süreci tahmin edilebilir. Ayrıca yaprak verimliliğinin ve stresin bir göstergesidir ve bitki örtüsünün büyüme durumunu değerlendirmek için kullanılabilir.

Yaprak pigment indeksi

Bu indeksler, bitki örtüsündeki stresle ilgili pigmentleri, özellikle de yaşlanan bitkilerde bulunan antosiyaninleri ölçmek için kullanılır. Bu indeksler klorofili ölçemez. Yaprak pigment indeksleri içindeki antosiyanin indeksi I (ARI1), bitki örtüsünün ölü olup olmadığını gösterir. ARI1, yapraklardaki antosiyaninlere karşı özellikle hassastır; daha yüksek bir ARI1 değeri, bitki örtüsünde daha yüksek bir antosiyanin içeriği ve daha kötü bir yaşam ortamı anlamına gelir.

Orman ağacı sağlığı değerlendirme yöntemleri

Sistem üç bitki örtüsü indeksini kullanır: birincisi, yüzeydeki yeşil bitki örtüsünün dağılımını gösteren yeşillik; ikincisi, karotenoid ve antosiyanin içeriğini gösteren klorofil; ve üçüncüsü, orman büyüme hızını gösteren ışık kullanım oranı. Bu, genel orman sağlığının mekansal dağılım haritasının oluşturulmasına olanak tanır ve belirli bir alanda zararlıların, hastalıkların ve solgunluğun tespit edilmesinin yanı sıra kereste hasadının değerlendirilmesini sağlar.

Giriş görüntüsünü ağaçların sağlık durumuna göre alt bölümlere ayırmak, görüntüdeki ağaçların genel sağlığını değerlendirmede büyük ölçüde yardımcı olur. Aşağıdaki görüntü, ağaç sağlığı analiz aracı tarafından oluşturulan çıktı sınıflandırma haritasını göstermektedir:

Görselde orman ağaçlarının sağlık durumunun sınıflandırılmasına dair şematik bir diyagram gösterilmektedir.

Orman Sağlığı Değerlendirme Sonuçları

△ XIGUANG-002 uydusunun hiperspektral görüntüsü (Qinling bölgesi)

△ Qinling Dağları'ndaki orman sağlığı analizinin sonuçları

Orman sağlığı durumu derecelendirilir; daha yüksek sayılar daha sağlıklı ağaçları gösterir.

Görünüm

Hiperspektral uzaktan algılama uydu verileri, Qinling Dağları bölgesinde orman yangınları, mahsul stresi ve bitki örtüsünün yanıcılığı olasılığını analiz etmek ve değerlendirmek için kullanılabilir. Orman yangınları olasılığı, yeşillik indeksi, bitki örtüsü su içeriği, kuraklık ve fotosentez yapmayan bitkilerin neden olduğu karbon bozunumu ile ilişkilidir. Mahsul stresi, yeşillik indeksi, yaprak alanı indeksi, bitki örtüsü su içeriği, bitki örtüsü azot içeriği ve ışık kullanım verimliliği ile yakından ilişkilidir. Bitki örtüsünün baskılanması, görüntünün kırmızı ve yakın kızılötesi bantlarındaki spektral yansımadaki değişikliklerle ilişkilidir.