مدیریت آب و آبیاری

مدیریت آب و آبیاری

شناسایی الگوی کشت فعلی شبکه آبیاری قزوین با تصاویر سنتینل و الگوریتم‌های یادگیری ماشین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار، دانشگاه تهران، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشکده مهندسی آب و خاک، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، تخصص: آبیاری و زهکشی/
2 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران
3 گروه مهندسی آبیاری و ابادانی دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران
10.22059/jwim.2026.416921.1315
چکیده
پایش اراضی زراعی و برآورد سطح زیرکشت محصولات از مؤلفه‌های مهم مدیریت منابع آب و برنامه‌ریزی کشاورزی در مناطق نیمه‌خشک است. هدف این پژوهش، ارزیابی قابلیت داده‌های راداری و اپتیکی چندزمانه در تفکیک محصولات زراعی تابستانه و پاییزه در محدوده دشت قزوین بود. بدین منظور، داده‌های ماهواره‌ای متناظر با مراحل رشد محصولات پردازش شد و عملکرد پنج روش طبقه‌بندی شامل CatBoost، LightGBM، Random Forest، XGBoost و Support Vector Machine (SVM) برای تفکیک محصولات اصلی منطقه شامل ذرت، گوجه‌فرنگی، یونجه، کلزا، گندم و جو مقایسه شد. ارزیابی نتایج با استفاده از شاخص‌های دقت کلی و ضریب کاپا انجام گرفت. نتایج نشان داد که روش‌های مبتنی بر تقویت، به‌ویژه CatBoost با ضریب کاپای 83/0 در تابستان و LightGBM با ضریب کاپای ۸۵/0 در پاییز، عملکرد مناسب‌تری در تفکیک کلاس‌های زراعی و کاهش نویزهای پیکسلی داشتند. در مقابل، SVM با وجود دقت آماری قابل قبول، به‌دلیل حساسیت به نویز و بیش‌برآوردی مرز مزارع، پیوستگی مکانی کمتری نشان داد. نقشه‌های طبقه‌بندی‌شده، پراکنش مکانی محصولات را با انسجام مناسبی نمایش دادند و امکان برآورد سطح زیرکشت را فراهم کردند. یافته‌ها نشان می‌دهد که ادغام داده‌های راداری و اپتیکی با روش‌های نوین طبقه‌بندی، رویکردی کارآمد برای تحلیل مکانی محصولات زراعی در مقیاس منطقه‌ای است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Identification current crop pattern in the Qazvin irrigation network using sentinel imagery and machine learning algorithms

نویسندگان English

Farhad Mirzaei 1
Mina Torkaman 2
Javad Bazaafshan 3
1 Irrigation and drainage Engineering Dept.College of agriculture and naturalresources.Tehran university.karaj.Iran
2 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
3 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده English

Monitoring agricultural lands and estimating crop area are essential components of water resources management and agricultural planning in semi‑arid regions. This study aimed to evaluate the capability of multi‑temporal optical and radar satellite data for classifying summer and autumn crops in the Qazvin irrigation network. For this purpose, time‑series satellite images corresponding to key crop growth stages were processed, and the performance of five machine learning classification algorithms—CatBoost, LightGBM, Random Forest, XGBoost, and Support Vector Machine (SVM)—was compared for mapping major crops including corn, tomato, alfalfa, rapeseed, wheat, and barley. The classification outputs were assessed using overall accuracy and the Kappa coefficient. The results indicated that boosting‑based methods, particularly CatBoost with a Kappa coefficient of 0.83 in summer and LightGBM with 0.85 in autumn, provided superior performance in crop discrimination and reducing pixel‑level noise. In contrast, SVM, despite its acceptable statistical accuracy, showed lower spatial coherence due to its sensitivity to noise and over‑estimation along field boundaries. The resulting crop maps illustrated well‑structured spatial patterns and enabled reliable estimation of crop‑specific cultivated areas. Overall, the findings demonstrate that integrating multi‑temporal radar and optical data with advanced machine learning algorithms offers an effective and scalable approach for regional crop mapping and agricultural monitoring.

کلیدواژه‌ها English

Estimation
Data
Radar
Classification

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 مرداد 1405