Classification of Industrial Sugarcane Plantation Areas in One Growing Season using Sentinel-2 Satellite Imagery and Random Forest Method on Google Earth Engine

Abstract

This research aimed to 1) investigate the accuracy of monthly sugarcane cultivation area classification using the Random Forest algorithm with Sentinel-2 satellite imagery on the Google Earth Engine platform, and 2) identify the growth duration of sugarcane throughout one growing season in four districts of Phitsanulok province: Bang Rakam, Bang Krathum, Phrom Phiram, and Wat Bot. The study period was from April 2023 to March 2024. Sentinel-2 products used for classification included Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and spectral bands B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B8A, B11 and B12. The results showed the lowest sugarcane cultivation area in April 2023 (177.92 Square Kilometer) and the highest in November 2023 (380.35 Square Kilometer). All monthly classifications achieved overall accuracy and Kappa coefficient values exceeding 90% and 75%, respectively. The sugarcane growth duration ranged from 10 to 16 months, with Bang Rakam district having the largest initial cultivation area but experiencing a significant decrease later. In contrast, Wat Bot, Phrom Phiram, and Bang Krathum districts had smaller cultivation areas with less fluctuation.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) ศึกษาความถูกต้องของการจำแนกพื้นที่เพาะปลูกอ้อยรายเดือนด้วยวิธีการป่าสุ่มจากข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมเซนทิเนล 2 บนแพลตฟอร์มกูเกิ้ลเอิร์ธเอนจิน และ 2) ระบุระยะเวลาการเติบโตของอ้อยตลอดช่วงหนึ่งฤดูกาลเพาะปลูกใน 4 อำเภอของจังหวัดพิษณุโลก ได้แก่ อำเภอบางระกำ อำเภอบางกระทุ่ม อำเภอพรหมพิราม และอำเภอวัดโบสถ์ ช่วงเวลาที่ทำการศึกษาคือระหว่างเดือนเมษายน พ.ศ. 2566 ถึง มีนาคม พ.ศ. 2567 ผลิตภัณฑ์จากเซนติเนล 2 ที่นำมาใช้ในการจำแนก ได้แก่ ดัชนีพืชพรรณแบบนอมอลไลซ์ ค่าการสะท้อนในช่วงคลื่นที่ 2 3 4 5 6 7 8 8A 11 และ 12 ผลการจำแนกแสดงให้เห็นว่า เนื้อที่เพาะปลูกอ้อยมีค่าต่ำสุดในเดือนเมษายน พ.ศ. 2566 (111,200.85 ไร่) และสูงสุดในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2566 (237,717.88 ไร่) การจำแนกพื้นที่เพาะปลูกอ้อยรายเดือนทั้งหมดได้รับค่าความถูกต้องโดยรวมและค่าสัมประสิทธิ์แคปปาเกินกว่า 90% และ 75% ตามลำดับ และพบอีกว่าอ้อยมีช่วงอายุการเพาะปลูกอยู่ระหว่าง 10 ถึง 16 เดือน โดยที่อำเภอบางระกำมีเนื้อที่เพาะปลูกมากที่สุดในช่วงเริ่มต้นแต่ลดลงมากในภายหลัง ขณะที่อำเภอวัดโบสถ์ พรหมพิราม และบางกระทุ่ม มีเนื้อที่เพาะปลูกน้อยกว่าและมีการเปลี่ยนแปลงน้อยกว่า