پایش مزارع دارای بقایای سوخته با استفاده از تصاویر ماهواره ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرمان، ایران.

2 پژوهشگر، بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرمان، ایران.

چکیده

مدیریت بقایای گیاهی در سطح مزارع اهمیت بالایی دارد. حفظ و مدیریت صحیح بقایای گیاهی موجب اصلاح ساختمان خاک، حفظ رطوبت، و کاهش فرسایش خاک می‌شود در حالی‌که سوزاندن بقایای گیاهی به از دست رفتن مواد آلی، افزایش فرسایش، و تبخیر رطوبت می‌انجامد. وضع قوانین تشویقی برای اجرای کشاورزی حفاظتی و قوانین تنبیهی برای سوزاندن بقایای گیاهی در کشور، راهکاری است که سازمان‌های اجرایی آن را آغاز کرده‌اند اما به­علت مشکل شناسایی مزارعی که در آنها بقایای گیاهی سوزانده می‌شود، این راهکار متوقف گردید. این تحقیق به‌منظور یافتن روشی دقیق، سریع، و ارزان برای پایش مزارعی است که در آنها بقایای گیاهی آتش زده می‌شود تا بتوان به‌سادگی مزارع را شناسایی و قوانین تنبیهی یا سیاست‌‌های پیشگیرانه را اعمال کرد. در این پژوهش با استفاده از سه روش طبقه‌بندی نظارت‌شده، طبقه‌بندی نظارت‌نشده، و تشخیص تغییرات، توانایی تصویرهای سنجنده‌­ لندست 8 برای تعیین محل و مساحت مزارعی که بقایای گیاهی در آنها آتش زده شده­اند، ارزیابی شده است. برای اجرای این پژوهش و ارزیابی نتایج به­دست آمده، 120 مزرعه در نظر گرفته شد. نتایج به­دست آمده از تعیین محل و تخمین مساحت مزارع آزمایشی در تصویرهای ماهواره‌ای با داده‌های میدانی مقایسه شد. به­علت تغییرات پی‌درپی شرایط سطحی مزارع آزمایشی، در فاصلۀ زمانی  بین دو تصویربرداری سنجنده لندست، روش تشخیص تغییرات نتوانست مزارعی که بقایای گیاهی در آنها آتش زده می‌شود را به‌دقت پایش کند. شناسایی و تخمین مساحت مزارع سوخته با روش طبقه‌بندی نظارت‌شده دقت بالایی دارد (صحت کلی طبقه‌بندی 6/96 درصد، ضریب کاپا 93/0 و ضریب تبیین 92/0). بنابراین، بر اساس نتایج پژوهش، روش طبقه‌بندی نظارت‌شده برای پایش مزارع سوخته و تعیین مساحت آنها  پیشنهاد و فناوری آن ارائه شد.

کلیدواژه‌ها


Alinaghizadeh, F., Doulati, M., Rostami, M. A., Boroumand, N. and Zeiaaddini, A. 2016. Remote sensing of burned residues in fields using linear spectral unmixing analysis. The 10th National Congress on Biosystems Engineering. University of Ferdousi, Mashhad. Iran. (in Persian) 
 
Alipour, F., Aghkhani, M., Abasspour-Fard, M. and Sepehr, A. 2014. Demarcation and estimation of agricultural lands using etm+ imagery data (case study: Astan Ghods Razavi great farm). J. Agric. Mach. 4(2): 244-254. (in Persian)
 
Anon. 2015. Landsat 8 Data Products. Available at: http://landsat.usgs.gov.
 
Anon. 2017. Landsat Project Description. https://landsat.usgs.gov.
 
Bannari, A., A. Pacheco, K. Staenz, H. McNairn, and K. Omari. 2006. Estimating and mapping crop residues cover on agricultural lands using hyperspectral and IKONOS data. Remote Sensing of Environment 104: 447-459.
 
Darvishsefat, A. A., Pir-Bavaghar, M. and Rajab-Pourrahmati, M. 2014. Remote Sensing for GIS Managers. University of Tehran Pub. (in Persian)
 
Godwin, R. J. 1990. Tillage for Crop Production in Areas of Low Rainfall. Food and Agriculture Organization of the United Nation. ISBN-10: 9251025428.
 
Lillesand, T., Kiefer, R. W. and Chipman, J. 2014. Remote Sensing and Image Interpretation. John Wiley & Sons.
 
McCarty, J. L., Justice, C. O. and Korontzi, S. 2007. Agricultural burning in the southeastern United States detected by Modis. Remote Sens. Environ. 108, 151-62.
 
Pacheco, A. and McNairn, H. 2010. Evaluating multispectral remote sensing and spectral unmixing analysis for crop residue mapping. Remote Sens. Environ. 114, 2219-2228.
 
Pacheco, A. and McNairn, H. 2011. Mapping Crop Residue Cover over Regional Agricultural Landscapes in Canada. Available at: http://www.isprs.org.
 
Richards, J. A. 1999. Remote Sensing Digital Image Analysis. Springer.
 
Rostami, M. A. 2013. Development of a comprehensive monitoring system in conservation tillage practices using remote sensing technology. Ph. D. Thesis. Faculty of Agriculture. Shiraz University, Shiraz, Iran. (in Persian)
 
Rostami, M. A., Raoufat, M. H. and Afzaligorouh, H. 2014. Establishing a system for monitoring the burning of plant remains in the fields using the Remote Sensing technology. 1st National Conference on Sustainable Management of Soil and Environmental Resources. Sep. 10-11. Shahid Bahonar University, Kerman, Iran. (in Persian)
 
Sateesh, K., Singh, R. P., Prasad, A. R. and Kumar, D. A. 2014. Extraction of crop residue burnt field and its impact on soil fertility (case study of Central Madhya Pradesh, India). Int. J. Sci. Res. Agr. Sci. 1(8): 156-164.
 
Yadav, M., Sharma, M. P., Prawasi, R., Khichi, R., Kumar, P., Mandal, V. P., Salim, A. and Hooda, R. S. 2014. Estimation of wheat/rice residue burning areas in major districts of Haryana, India, using remote sensing data. J. Indian Soc. Remote Sensing, 42(2): 343-352.
 
Zeinali, M., Jaafarzadeh, A., Shahbazi, F., Oustan, S. and Valizadeh-Kamran, K. 2016. Soil salinity surface assessment by pixel base method based on TM landsat (case study: in the lands of east of Khoy). Geogr. Data. 25(99): 127-139. (in Persian)
 
Zobeiry, M. and Majd, A. R. 2014. An Introduction to Remote Sensing Technology and its Application in Natural Resources. Tehran University Pub. (in Persian)