Akademik Veri Yönetim Sistemi
Sönmez N. K. (Yürütücü), Sönmez S., Demir N., Turgutoğlu E.
TÜBİTAK Projesi, 2021 - 2023
Narenciye bitkisi, ülkemizde toplam meyve
üretiminde üzüm ve elmadan sonra üçüncü sıradadır. Bununla birlikte dış satım
miktarı ile yıllardır birinci sırada yer almaktadır. Birleşmiş Milletler Tarım
ve Gıda Örgütü (FAO) tarafından 2016 yılında açıklanan verilere göre, Türkiye
4.3 milyon tonluk üretim hacmi ile narenciye üretiminde dünya genelinde 8.
sırada yer almıştır. Ülkemizdeki pek çok tarımsal üretim modellerinde olduğu
gibi, narenciye bahçelerinin tür ve
çeşitlerine göre alan ve verim belirleme çalışmaları, klasik istatistiksel
yöntemlerle ve çeşitli anket sonuçları kullanılarak yapılmaktadır. Doğru
bilgilere ulaşmada çeşitli sorunların yaşandığı bu klasik yöntemler, günümüzde
yeni teknik ve teknolojilerin geliştirilmesine paralel olarak terk edilmeye başlanmıştır.
Sözü edilen yeni teknikler ve teknolojiler arasında ise “uzaktan algılama
bilimi ve teknolojisi” ilk sırayı almaktadır. Bu teknoloji tarım alanı ve
birçok alanda istenilen verilere daha doğru, kolay ve daha ekonomik şekilde
ulaşma imkânı sunmaktadır. Söz konusu teknoloji ile tarımsal ürünlerde verim
tahminine yönelik parametrelerin elde edilmesi hızlı bir şekilde mümkün
olabilmektedir. Pek çok gelişmiş ülkede, uzaktan algılama bilim ve teknolojisi
sayesinde tarımsal ürünlerde alan ve verim tahminlerinin yapılmasına yönelik
çeşitli araştırmalar yoğun bir şekilde sürdürülmektedir. Bu ülkeler,
çalışmalarını yeni teknik ve teknolojilere dayandırmakta ve ürünler hasat
edilmeden önce, hızlı ve doğruluk oranları oldukça yüksek tahminler
yapabilmektedirler. Daha çok tahıllar üzerinde yoğunlaşmış olan bu çalışmalar
narenciye ağaçları gibi çok yıllık üretim modellerinde henüz yaygın değildir.
Önerilen bu çalışma ile, ülkemizdeki ve uluslararası platformdaki eksikliğin
giderilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, narenciye ağaçlarında farklı uzaktan
algılama teknikleri kullanılarak ağaç sayısı, taç genişliği ve bitki yüksekliği
gibi çeşitli parametrelerin belirlenmesi ve ağaç biyokütlesinin tahmin
edilmesi, bitkinin uygun morfolojik gelişim periyodunda yersel spektral
ölçümlerin yapılması, insansız hava aracından (İHA) elde edilen çok bandlı
verilerin analizi ve bitki beslenme durumunun ortaya konulması işlemleri
gerçekleştirilecektir. Böylelikle elde edilen tüm bu verilerin birlikte
değerlendirilerek verimle ilişkilendirilmesi,
bitki verim parametrelerinin tahmininde bu teknik ve teknolojinin test edilmesi
mümkün olabilecektir. Çalışmanın ilk aşamasında, meyve tutum dönemindeki verime
yatmış olan iki farklı türdeki (portakal ve mandarin) ve bu türler arasında
dört çeşitteki (Washington navel, Valencia, Satsuma, Clementin) narenciye
ağaçlarında spektroradyometrik ölçümler gerçekleştirilecektir Yersel ölçüm
teknikleri (spektroradyometrik ölçümler) ve havadan yapılan ölçümlerle (IHA) tarımsal
alanlarda ürünlerin yansıma değerlerinden faydalanılarak bitki yansıma
karakteristikleri oluşturulabilmekte, bu sayede bitkilerin gelişim periyodu
boyunca beslenme durumu hakkında önemli bilgiler elde edilebilmektedir. Bu
kapsamda verime yatmış ağaçların meyve tutum döneminde, elektromanyetik
spektrumun 330-1075 nm dalga boyu aralığında spektroradyometre cihazı ile
ölçümler yapılacaktır. Bu işlem aşamasında bitkiden yaprak örnekleri alınarak
bitki besin elementleri analizleri gerçekleştirilecek ve bitkinin bu dönemdeki
verime dayalı enerji kullanımı ile spektral karakteristikleri irdelenecektir.
Spektral ölçümlerle aynı zamanda, spektrumun mavi, yeşil, kırmızı ve yakın
kızılötesi bölgesinde algılama yapan kameralar kullanılarak IHA ile çekimler
yapılacaktır. Böylelikle İHA'dan yüksek çözünürlüklü veriler elde edilecektir.
Çalışmada, gerek yersel ölçümlerden ve gerekse İHA’dan elde edilen spektral
veriler analiz edilerek, başta VI (Bitki İndeksi), NDVI (Normalize Edilmiş
Bitki İndeksi), hNDVI (Hiperspektral NDVI) ve NPCI (Normalize Pigment Klorofil
Oran İndeksi) gibi çeşitli bitki indeksleri hesaplanacak ve veriler arasındaki
ilişkiler sorgulanacaktır. Ayrıca, verimle ilişkili olan bitki biyokütlesinin
tahmin edilmesinde İHA’ dan elde edilen yüksek çözünürlüklü verilerden bitki
boylarının ve taç genişliğinin hesaplanması amaçlandığı için, İHA verilerinden
öncelikli olarak ağaç nesnelerinin tespit edilmesi işlemi
gerçekleştirilecektir. Bu işlem aşamasında, İHA görüntülerinden elde edilen
yoğun nokta bulutu ve enterpolasyonla elde edilmiş sayısal yüzey modelleri ile
ağaç tespit işlemi yapılacaktır. Bu aşamada nokta bulutu filtrelemesi ve
enterpolasyon yöntemi ile elde edilecek olan sayısal yüzey modelinden akış
analizi uygulanarak ağaç tepe noktaları belirlenecektir. Çalışmada, elektromanyetik
spektumun görünür bölgesinden elde edilen yüksek çözünürlüklü fotoğraflardan ve
yakın mesafe üçgenleme prensibi ile çalışan (triangulation) lazer tarama
sistemleri ile narenciye alanlarına ait nokta bulutları üretimleri
yapılacaktır. Böylelikle, çalışma alanını kapsayan alanda üç boyutlu nokta
bulutu elde edilecek, noktalar interpolasyonla ürün yüzey modeline
dönüştürülecek ve üç boyutlu bitki yüksekliği değerleri oluşturularak bitkiye
ait biyokütle kestirimleri yapılacaktır. Bitki taç genişliğinin belirlenmesinde
Demir (2018)’de belirtilen yöntemler kullanılacaktır. Ayrıca çalışmanın
narenciye ağaçlarını diğer örtü tiplerinden ayırma ve taç genişliklerini
belirleme aşamasında, narenciye ağaçların taç genişlikleri, üretilen
ortofotolar üzerinden multiresolution segmentasyon algoritması kullanılarak
nesne tabanlı sınıflandırma yöntemi ile de ortaya konulacaktır. Yine çalışmada
sınıflandırmaya farklı bitki indeks verileri de dahil edilerek diğer örtü
tiplerinin karışması engellenecektir. Çalışma sonucunda, bitkiden elde edilen
uzaktan algılamaya dayalı karakteristik özellikler ile bitkinin taç genişliği
ve bitki yüksekliği gibi bitki biyokütlesini temsil eden parametrelerin
belirlenmesi mümkün olacaktır. Ayrıca yapılan bu iş ve işlemler esnasında, eş
zamanlı olarak alınan yaprak örneklerinde gerçekleştirilen bitki besin maddesi
analizleri ile de, bitkinin spektral yansıma karakteristikleri ile yansımayı
etkileyen bitki besin maddesi içeriği arasındaki ilişkiler de ortaya konulmuş
olacaktır. Sonuç olarak bu çalışmada, farklı uzaktan algılama tekniklerinin
birlikte kullanılması ile elde edilen verilerden, laboratuvar koşullarında
gerçekleştirilen analizlerinden, yer gerçekleri ile elde edilen verim
parametrelerinden yola çıkılarak dört farklı narenciye çeşidine ait verim
bileşenleri parametreleri arasındaki ilişkilerin ortaya konulması mümkün
olacaktır.