Optik ve radar uydu görüntüleri kullanılarak zeytinin farklı fenolojik dönemlerindeki özelliklerinin araştırılması
Properties determination of olive at different phenological periods by using optical and radar satellite images
Yazar: MEHMET CENGİZ ARSLANOĞLU
Danışman: PROF. DR. SELÇUK ALBUT
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Sentetik açıklık radarı = Synthetic aperture radar

Özet:
Optik uydu görüntüleri, uzaktan algılama ile üretim alanlarının tespit edilmesinde ve bitki gelişim dönemlerinin incelenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak kritik fenolojik dönemlerde, bulutluluk, sis, yağış gibi iklimsel olumsuzluklar nedeniyle optik uydulardan görüntü elde edilememesi, üretim alanı tespitleri ile ürün gelişim dönemlerinin izlenmesi çalışmalarını aksatmaktadır. Optik uydu görüntülerinin temin edilemediği durumlarda radar uydu verilerinin kullanılması alternatif bir uygulama olarak ortaya çıkmaktadır. Proje konusu, optik ve radar uydu verileri kullanılarak zeytinin farklı fenolojik dönemlerindeki özelliklerinin araştırılmasıdır. Araştırmada 2017 yılında Bursa Orhangazi ve Yalova Merkez ilçelerinde materyal olarak seçilen 3 zeytin bahçesinde farklı fenolojik dönemlerdeki tarihlerde fenolojik gözlemler yapılmış, bu dönemlere ait tarihlerde yaprak su göstergeleri, klorofil içeriği ve spektral yansımalar ölçülmüş, bu ölçümler ile çok zamanlı PlanetScope, Sentinel-2 optik uydu ve Kompsat-5, Sentinel-1 radar uydu görüntülerinden elde edilen band değerleri ve indeksler arasındaki istatistiksel ilişkiler belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen spektral veriler, band ve optik uydu band değerleri, fenolojik dönemlerin sınıflandırma analizinde kullanılmıştır. Araştırma sonuçları, yaprak oransal su içeriği ve yaprak su noksanlığı ile radar geri saçılmaları arasında istatistiksel açıdan anlamlı ancak belirlilik katsayıları düşük ilişkilerin bulunduğunu (R²=0.23, p<0.001), yaprak su içeriğini belirlemede Planetscope uydu görüntülerinin Sentinel-2 uydu görüntülerine nazaran daha yüksek bir belirlilik katsayısına ulaştığı (R²=0.24), klorofil açısından Sentinel-2 görüntülerinin daha yüksek belirlilik katsayısının bulunduğu (R²=0.30), spektrometre ile elde edilen veriler kullanılarak yaprak su içeriğinin ve klorofilin yüksek doğrulukla tahmin edilebileceğini (R²=0.86, RMSE=1.17, R²=0,84 RMSE=1.33), spektral veriler ve optik band değerleriyle fenolojik dönemlerin yüksek belirlilik katsayılarıyla (Entropi R²= 0.99, RMSE=0.04) sınıflandırılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
Optical satellite images are widely used in remote sensing to detect production areas and to investigate plant development stages, the studies on determining production areas and investigation of plant development periods can be undermined when there is no satellite images at critical phenological periods due to foggy, rainy or cloudy weather. When optical satellite pictures can not be obtained, radar satellite data is an alternative option. The idea of the project is investigating different phenological stages of spectral characteristics of olive tree by using optical satellite and radar satellite data. In this study, phenological observations were made in the dates of different phenological stages in 3 olive orchards selected as material in Bursa Orhangazi and Yalova Central districts in 2017, leaf water indicators, chlorophyll content and spectral reflections were measured in these dates, multi-temporal PlanetScope, Sentinel-2 optical satellite images and statistical correlations between band values and indexes obtained from Kompsat-5, Sentinel-1 radar satellite images were determined. In addition, spectral data, band and optical satellite band values were used in the classification analysis of phenological periods. The results of the research show that, there are statistically significant but low level of coefficients of determination relationship between leaf water content and leaf water deficiency and SAR backscattering (R2=0.23, p<0.001), in terms of leaf water content, Planetscope satellite images has more reliable coeefficient of determination (R2=0.24) than Sentinel-2 images (R²=0.24), Sentinel 2 images have higher coefficient of determination on chlorophyll (R²=0.30), leaf water content can be confidentially determined by using spectrometer data(R²=0.86, RMSE=1.17, R²=0,84 RMSE=1.33) and phenological stages can be classified with high coefficient determination by using spectral data and optical band values (Entropi R²= 0.99, RMSE=0.04).