Uzaktan algılama ve yersel spektral ölçme verileri kullanılarak bitkilerin kimyasal değişimlerinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, uzaktan algılama ve yersel spektral ölçme verileri kullanılarak bitkilerin kimyasal etkilere karşı spektral davranışlarındaki değişim araştırılmıştır. Bu kapsamda, şeker pancarı ve biberiye bitkileri test bitkileri olarak seçilmiştir. Şeker pancarı bitkisi için Sivas ili, Ulaş ilçesi sınırları içerisinde yer alan bir tarla test bölgesi olarak seçilmiş olup tarla 3 bölüme ayrılmıştır. Her bir bölüme farklı miktarlarda (0 kg P ha-1, 150 kg P ha-1, 300 kg P ha-1) fosfor gübrelemesi uygulanmıştır. Sınıflandırmalarda referans olarak kullanılan yersel spektral ölçmeler, şeker pancarları geliştikten sonra yapraklarında, çalışmada kullanılan Sentinel 2A uydu görüntüsü çekimiyle eş zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Sınıflandırma yöntemi olarak, eşleşen filtreleme, spektral açı haritalama ve spektral bilgi ayırma algoritmaları kullanılmıştır. Sınıflandırma algoritmalarının sonuçlarını desteklemek için, NDVI, CIgreen, CIrededge, IRECI ve REP bitki indeksleri yapılmıştır.Çalışmanın diğer bir bölümü, tuz stresinin bitkilerde meydana getirebileceği etkilerin yersel spektral ölçme verileri kullanılarak değerlendirilmesine ayrılmıştır. Bu amaçla, biberiye bitkileri test bitkileri olarak seçilmiştir. 4 kontrol grubuna ayrılan ve laboratuvar ortamında yetiştirilen biberiye bitkilerine farklı miktarlarda tuz içeren çözelti verilerek, bitkilerde spektroradyometre, spektrofotometre ve klorofilmetre ölçmeleri eş zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir.Yapılan çalışma ile yanlış gübrelemenin önüne geçme, ürün verimini artırma, bitkinin ve toprağın sağlığını korumada uzaktan algılama ve yersel tamamlayıcı bileşenlerinin kullanılabilirliği gösterilmiştir.

In this study, the changes in spectral behavior of plants against chemical effects were investigated by using remote sensing and its terrestrial spectral data. In this context, sugar beet and rosemary plants were selected as test plants. Study area was selected within the boundaries of the Ulas district of Sivas and this field was divided into 3 sections for the sugar beet plant. Different amounts (0 kg P ha-1, 150 kg P ha-1, 300 kg P ha-1) phosphorus fertilization were treated to each section. Terrestrial spectral measurements were performed on the leaves of the sugar beets, after the development of them. The reflectance values obtained by terrestrial spectral measurement data were used as an end member for the spectral classification to be made via the Sentinel 2A satellite image. Matched filtering, spectral angle mapper and spectral information divergance classification algorithms are the spectral classification methods selected for the detection of regions with different amounts of phosphorus fertilization. In order to support the results of the classification algorithms, NDVI, CIgreen, CIrededge, IRECI and REP vegetation index were performed.Another part of the study is devoted to the evaluation of the effects of salt stress on plants by using terrestrial spectral measurement data. Rosemary plants were selected as test plants for this purpose. Rosemary plants, which were divided into 4 control groups and grown in the laboratory environment, were treated to 4 different salt stress. Then, spectroradiometer, spectrophotometer and chlorophyll meter measurements were carried out simultaneously in rosemary plants.Remote sensing and its terrestrial components' usability have been shown in order to prevent wrong fertilization, to increase product yield, to protect the health of the plant and soil as a result of the study.