Sunflower yield estimation using synthetic aperture radar and optical data
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Geomatik Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: İREM ECEM ASLAN
Danışman: Saygın Abdikan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sunulan tez kapsamında, Sentinel-1 Sentetik Açıklı Radar (SAR) ve Sentinel-2 optik uydu görüntülerini kullanarak belirli bir alandaki ayçiçeği parsellerinde Yapay Sinir Ağları yöntemi (YSA) ve Lineer Regresyon yöntemi uygulanarak verim tahmininin yüksek doğrulukla elde edilmesi hedeflenmiştir. Tokat ilinin Zile ilçesinde yer alan ayçiçeği tarım bölgesinin 2018 yılına ait Sentinel-1 ve Sentinel-2 uydu görüntüleri incelenmiştir. İlk önce, Sentinel-2 uydu görüntülerinden Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi (NDVI), Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü Kırmızı Kenar 1 İndeksi (NDVIR1), Optimize Edilmiş Toprak Ayarlı Bitki Örtüsü İndeksi (OSAVI) ve Ters Kırmızı Kenarlı Klorofil İndeksi (IRECI) elde edilmiştir. Daha sonra bu indeksler ile referans verim değerleri arasındaki korelasyonlara ayrı ayrı bakılmıştır. İncelenen tüm bitki indekslerinde en yüksek korelasyon 30 Haziran, 8 Temmuz ve 10 Temmuz tarihlerinde elde edilen verilerle belirlenmiştir. Lineer regresyon metodunda en iyi sonucu, OSAVI (R2=0,75 RMSE=22,47 kg) 30 Haziran tarihinde çiçek tablası oluşum döneminde vermiştir. Ancak, YSA yönteminde indeksler tek girdi değeri olarak işleme alındığında , en iyi sonuç 30 Haziran tarihinde çiçek tablası oluşum döneminde NDVI'dan (R2=0,76 RMSE= 22,07 kg) alınmıştır. YSA yöntemi, lineer regresyon metodundan tüm tarihlerde daha iyi sonuç vermiştir. En iyi tahmin çalışması NDVI ve NDVIR1 verileriyle sinir ağı yöntemiyle yapılmıştır. Dört indeks birlikte girdi değeri olarak işleme girdiğinde, en iyi sonuç 30 Haziran (R2=0,78 RMSE= 21,59 kg) tarihinde yine çiçek tablası oluşum döneminde alınmıştır. YSA yönteminde, indekslerin girdi olarak birlikte kullanılması, verim tahmininde hata oranını azalttığı sonucuna varılmıştır. YSA yöntemi ile ayçiçeği bitkisinin fenolojik aşamaları ve verim değerleri yüksek doğrulukla belirlenmiştir. Daha sonra, Sentinel-1 uydu görüntülerinden geri saçılım ve uyumluluk değerleri hem VH hemde VV polarizasyonunda üretilmiştir. Ele alınan çoğu tarihte, incelenen polarizasyonlar birbirlerine yakın değerler üretmiştir ancak YSA yönteminde, VV polarizasyonu VH polarizasyonuna göre daha iyi değerler üretmiştir. Geri saçılım değerlerleri ile verim tahmini yapıldığında, YSA metodunda en iyi sonuç 29 Haziran VV polarizasyonunda alınmıştır (R2=0,09 RMSE= 42,46 kg). Uyumluluk değerleri ile verim tahmini yapıldığında en iyi sonuç 5 Temmuz-11 Temmuz tarihinde VV polarizasyonunda alınmıştır (R2= 0,01 RMSE= 46,24 kg). Bulunan sonuçlar kabul edilebilir doğrulukta bulunmamıştır. R2 değeri ve ortalama RMSE, indeks değerlerinde elde edilen değerlerle kıyaslandığında geri saçılım ve uyumluluk değerlerinin verim tahmininde katkısnın çok az yada olmadığı görülmüştür. Geri saçılım ve uyumluluk değerlerinin tek başına verim tahmininde kullanılması bu çalışma için önerilmemektedir. YSA yöntemiyle, optik ve SAR uydularından elde ettiğimiz değerler birlikte kullanıldığında, en iyi sonuç 29 Haziran- 5 Temmuz tarihinde çiçek tablası oluşum döneminde alınmıştır (R2=0,67 RMSE= 26,83 kg). Tahmin edilen verim değerleri, kabul edilebilir doğrulukta bulunmuştur. Ancak değerler iyileşmemiştir. Anahtar Kelimeler: Ayçiçeği, Sentinel-1, Sentinel-2, YSA, Verim tahmini