شماره ركورد
25530
شماره راهنما
MAP2 132
عنوان
تهيۀ نقشۀ نوع محصول كشاورزي از تركيب تصاوير ماهوارههاي سنتينل-1 و سنتينل-2 با استفاده از مفهوم يادگيري انتقالي (مناطق مطالعاتي: شهر اراك و دشت مرودشت)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي نقشه برداري- سنجش از دور
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1404/07/28
صفحه شمار
209 ص .
استاد راهنما
ايمان خسروي
كليدواژه فارسي
تهيه نقشه نوع محصول كشاورزي , تصاوير ماهوارهاي سنتينل , يادگيري انتقالي , سامانه گوگل ارث انجين
چكيده فارسي
پايش و شناسايي نوع محصولات كشاورزي بهعنوان يكي از نيازهاي اساسي در مديريت منابع، برنامهريزي كشت، تخصيص آب و سياستگذاريهاي كلان بخش كشاورزي مطرح است. در سالهاي اخير، دادههاي سنجشازدور بهويژه تصاوير ماهوارهاي با قدرت تفكيك مكاني بالا و تكرار زماني مناسب، امكان تهيهي نقشههاي دقيق و بهروز از وضعيت كشت را فراهم كردهاند. هدف اين پژوهش، بررسي قابليت دادههاي ماهوارهاي در طبقهبندي نوع محصولات كشاورزي و تحليل كارايي يادگيري انتقالي در دو بعد مكاني و زماني با هدف توليد نقشه محصولات كشاورزي از مناطق مورد مطالعه است. منطقه مطالعه نخست شهر اراك در استان مركزي با اقليم نيمهخشك و سرد انتخاب شد كه تنوع محصولات كشاورزي در آن نسبتاً محدود است. منطقه دوم شهر مرودشت در استان فارس با اقليم معتدل و كوهستاني بود كه از تنوع بالاتر در كشت محصولات برخوردار است. انتخاب اين دو منطقه به دليل تفاوتهاي اقليمي و كشاورزي انجام شد تا قابليت تعميم روش يادگيري انتقالي بهخوبي ارزيابي گردد. در بخش انتقال مكاني، تركيب دادههاي نوري و راداري شامل تصاوير سنتينل-2 (باندهاي 3، 4 و 5) و سنتينل-1 (قطبش VV و VH) در سال زراعي 1395–1396 براي دو منطقهي اراك و مرودشت بهكار گرفته شد. در بخش انتقال زماني، از تصاوير ماهوارهاي لندست8 در بازه زماني سالهاي زراعي 1393–1394 استفاده شد تا امكان تعميم مدلهاي آموزشديده از سال گذشته به سال زراعي بعدي در همان منطقه مورد ارزيابي قرار گيرد. همچنين از شاخصهاي NDVI، MNDWI و BUI بهعنوان ويژگيهاي ورودي مدلها استفاده گرديد. تمامي مراحل پيشپردازش، استخراج ويژگيها و اجراي مدلها در محيط گوگل ارث انجين پيادهسازي شد كه با توان پردازشي ابري خود امكان پردازش حجم بالاي دادهها و مقايسهي مدلها را فراهم نمود. الگوريتمهاي جنگل تصادفي، درخت تصميم و ماشينبردار پشتيبان در چهار سناريوي مختلف شامل يادگيري با نظارت و بدون نظارت، با و بدون بهكارگيري روش تحليل مؤلفههاي اصلي، اجرا و ارزيابي شدند. نتايج نشان داد كه در انتقال مكاني، انتقال مدل از اراك به مرودشت عملكرد بهتري نسبت به حالت معكوس داشت و مدل RF همراه با اعمال PCA بالاترين دقت را بهدست آورد. در مقابل، در انتقال زماني، اعمال PCA بهويژه در حالت بدون نظارت منجر به كاهش دقت شد كه ناشي از حذف بخشي از ويژگيهاي فنولوژيكي محصولات بود. بهطور كلي، الگوريتم RF در تمامي سناريوها پايداري و تعميمپذيري بالاتري نسبت به DT و SVM نشان داد. نتايج اين پژوهش بيانگر آن است كه تركيب دادههاي چندمنبعي و استفاده از يادگيري انتقالي، ميتواند ابزار مؤثري براي پايش نزديك به زمان واقعي محصولات كشاورزي و كاهش نياز به دادههاي ميداني گسترده در مناطق مختلف باشد.
كليدواژه لاتين
Crop Type Classification , Sentinel Satellites Imagery , Transfer Learning , Google Earth Engine (GEE).
عنوان لاتين
Crop Mapping From the Combination of Sentinel-1 and Sentinel-2 Images Using Transfer Learning Concept (Study Area: Arak & Marvdasht)
گروه آموزشي
مهندسي نقشه برداري
چكيده لاتين
Monitoring and identifying agricultural crop types is one of the fundamental requirements in resource management, crop planning, water allocation, and macro-level agricultural policymaking. In recent years, remote sensing data, particularly satellite imagery with high spatial resolution and suitable temporal frequency, have provided the possibility of producing accurate and up-to-date maps of cultivated areas. This study aims to evaluate the capability of satellite data for crop type classification and to analyze the performance of transfer learning in both spatial and temporal dimensions, with the goal of generating crop-type maps for the study regions. The first study area, Arak, located in Markazi Province, is characterized by a cold semi-arid climate with relatively limited crop diversity. The second area, Marvdasht in Fars Province, has a temperate mountainous climate and higher crop diversity. These two regions were selected due to their climatic and agricultural differences, allowing a robust evaluation of transfer learning generalization. In the spatial transfer experiment, a combination of optical and radar data, including Sentinel-2 (bands 3, 4, and 5) and Sentinel-1 (VV and VH polarizations), from the 2016–2017 cropping year was used for the two regions. In the temporal transfer experiment, Landsat 8 imagery from the 2014–2015 cropping years was employed to assess the transferability of models trained in one agricultural year to the next within the same region. Spectral indices including NDVI, MNDWI, and BUI were used as input features for the models. All stages of preprocessing, feature extraction, and model implementation were performed in the Google Earth Engine (GEE) cloud platform, which enabled large-scale data processing and model comparison. The Random Forest (RF), Decision Tree (DT), and Support Vector Machine (SVM) algorithms were implemented under four scenarios: supervised and unsupervised learning, with and without Principal Component Analysis (PCA). The results indicated that in spatial transfer learning, transferring the model from Arak to Marvdasht achieved higher accuracy than the reverse direction, with the RF algorithm combined with PCA yielding the best performance. Conversely, in temporal transfer learning, applying PCA—especially in the unsupervised mode—led to a reduction in accuracy due to the loss of certain phenological features of crops. Overall, the RF algorithm demonstrated superior stability and generalization capability compared with DT and SVM in all scenarios. These findings highlight that integrating multi-source satellite data, applying transfer learning, and utilizing the cloud-based processing capabilities of Google Earth Engine can serve as an effective approach for near real-time crop monitoring and reducing dependence on extensive field data across different agricultural regions.
تعداد فصل ها
6
فهرست مطالب pdf
153006
نويسنده