Tor diapazonli antosiyanin indeksiga asoslangan o'simlik turlarini aniqlash
Kirish tarixi
Giperspektral tasvirlashning tor diapazonida fotosintetik pigment indeksidan foydalanish orqali o'simlik turlarini aniq ajratish mumkin. Ushbu amaliy tadqiqotda ARI1 antosiyanin indeksini hisoblash va qishloq xo'jaligi yerlaridagi o'rmon yerlarini ajratib olish uchun Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshidan (Tianxianpei nomi bilan ham tanilgan) va Sentinel-2 ma'lumotlaridan olingan giperspektral ma'lumotlardan foydalaniladi. Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshining (Tianxianpei) 9 nm spektral o'lchamlari va tor diapazonli dizayni tufayli 550 nm va 700 nm aniq joylarda aks ettirish farqi sezilarli darajada kuchayadi, bu esa o'rmon yerlarining xususiyatlarini osongina ko'rinadigan qiladi. Sentinel-2 natijalari bilan taqqoslaganda, noto'g'ri ijobiy natijalar kamroq va olingan natijalar kamroq shovqinga ega. Bundan tashqari, bitta tasvir yetarli bo'lib, vaqt qatorlari ma'lumotlariga ehtiyojni yo'q qiladi, shu bilan qishloq xo'jaligi yerlarining "qishloq xo'jaligidan tashqari" holatini kuzatish uchun tez va ishonchli spektral dalillarni taqdim etadi.
Usullar va tamoyillar

1-jadval. Tasma parametrlarini taqqoslash
Barg pigmenti indeksi (ARI1) o'simliklardagi stress bilan bog'liq pigmentlarni o'lchash uchun ishlatiladi. ARI1 barglardagi antosiyaninlarga juda sezgir; yuqori ARI1 qiymati soyabon o'sishi yoki nobud bo'lishini ko'rsatadi. Hisoblash formulasi quyidagicha:

Qiymat 0 dan 0,2+ gacha, umumiy yashil o'simliklar maydonlari uchun esa 0,001 dan 0,1 gacha.
Tor polosali o'simlik indeksi sifatida, markaziy to'lqin uzunligi formulada talab qilinadigan to'lqin uzunligiga qanchalik yaqin bo'lsa va FWHM qanchalik kichik bo'lsa, indeksni hisoblash natijalari haqiqiy antosiyanin konsentratsiyasini shunchalik yaxshi aks ettirishi mumkin.
Biz Sentinel-2 va Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshidan ("Tianxianpei" sun'iy yo'ldoshi) olingan ma'lumotlarni taqqosladik. Sentinel-2 ma'lumotlari 2025-yil 1-apreldan 10-aprelgacha to'plangan va o'rtacha kompozit natijadir. Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshi ("Tianxianpei" sun'iy yo'ldoshi) ma'lumotlari 2025-yil 6-aprelda to'plangan.
Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshi (Tianxianpei) va Sentinel-2 ma'lumotlaridan foydalanib, 550 nm va 700 nm ga eng yaqin ikkita diapazon tanlandi va ARI1 indeksi hisoblab chiqildi. Indeks natijalari uchun qishloq xo'jaligi yerlaridagi o'rmonzorlarni aniqlash uchun oddiy chegara segmentatsiyasi qo'llanildi va Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshi (Tianxianpei) va Sentinel-2 natijalari taqqoslandi va baholandi.

2-jadval. Indeksni hisoblashda ishlatiladigan to'lqin polosalarini taqqoslash
Natijalarni ko'rsatish
1-maydon

1-rasm. Sentinel-2, 1-mintaqaning ARI1 indeksi

2-rasm. Sentinel-2, 1-mintaqadan olingan qishloq xo'jaligi yerlari va o'rmonlarni qazib olish natijalari

3-rasm. Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshining (Tianxianpei) ARI1 indeksi, 1-mintaqa

4-rasm. Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshi (Tianxianpei), 1-mintaqadan olingan qishloq xo'jaligi va o'rmon yerlarini qazib olish natijalari
2-maydon

5-rasm. Sentinel-2, 2-mintaqadan olingan qishloq xo'jaligi yerlari va o'rmonlarni qazib olish natijalari

6-rasm. Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshi (Tianxianpei), 2-mintaqadan olingan qishloq xo'jaligi yerlari va o'rmonzorlarni qazib olish natijalari
3-hudud

7-rasm. Sentinel-2, 3-mintaqadan olingan qishloq xo'jaligi yerlari va o'rmonlarni qazib olish natijalari

8-rasm. Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshi (Tianxianpei), 3-mintaqadan olingan qishloq xo'jaligi yerlari va o'rmonzorlarni qazib olish natijalari
Taqqoslash natijalari shuni ko'rsatadiki, oddiy NDVI indeksi bilan solishtirganda, ARI1 indeksi ekinlar orasidagi farqlarni aks ettirishi va ekin stressini tahlil qilish va qishloq xo'jaligi yerlarida noqonuniy o'rmon yerlarini qazib olish kabi amaliy stsenariylarni qo'llab-quvvatlashi mumkin.
Sentinel-2 cheklangan miqdordagi diapazonlarga ega bo'lgani uchun, diapazonlar formulada talab qilinadigan to'lqin uzunliklariga to'liq mos kelmaydi. Bundan tashqari, Sentinel-2 ning keng o'tkazish qobiliyati ma'lum bir to'lqin uzunligida aks ettirishni aniq olishni imkonsiz qiladi. Shuning uchun, Sentinel-2 ning ARI indeksini hisoblash uchun qiymatlar diapazoni Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshinikidan (Tianxianpei sun'iy yo'ldoshi sifatida ham tanilgan) qisqaroq, bu ARI1 indeksiga asoslangan hosilni farqlash qobiliyati Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshinikidan (Tianxianpei sun'iy yo'ldoshi sifatida ham tanilgan) pastroq ekanligini ko'rsatadi.
Qishloq xo'jaligi yerlari va o'rmonzorlarning ekstraksiya natijalariga asoslanib, xuddi shu oddiy chegara segmentatsiyasi usulidan foydalangan holda, Sentinel-2 ekstraksiya natijalari yuqori tuz va murch shovqiniga ega va ushbu tasvirning g'arbiy mintaqasida ko'proq noto'g'ri ijobiy natijalar mavjud. Aksincha, Xiguang-1 05 sun'iy yo'ldoshidan (Tianxianpei nomi bilan ham tanilgan) olingan natijalar yaxshiroq.
Keng polosali multispektral ma'lumotlar bilan taqqoslaganda, giperspektral ma'lumotlar tor polosali o'simlik indekslarini hisoblashda aniq ustunlikka ega.

