I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   2 A p r il   201 9 ,   p p .   1 3 4 6 ~ 1 3 5 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v9 i 2 . pp 1 3 4 6 - 1358          1346       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   P a ddy  f i e l d cl a s s i f i c a ti o w i t h M OD I S - t erra   m ul ti - tem po ra l   i m a g tra n s f o rm a ti o n u s i n g  ph en o l o g i c a l  app r o a ch  i J a v a  I s l a nd       M uh a mm a d Di m y a t i   1 K us t iy o   2 ,   Ra t ih De w a nti  Di m y a t i   3   1 De p a rtme n o f   G e o g r a p h y ,   Un i v e rsit y   o f   In d o n e sia ,   I n d o n e sia   2 , 3 Re m o te S e n s in g   T e c h n o lo g y   a n d   Da ta Ce n ter,  Na ti o n a I n stit u te   o f   A e ro n a u ti c s an d   S p a c e   (LA P A N),  In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l   3 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Sep 6 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Oct   11 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e p re se n ts  th e   p a d d y   f i e ld   c las sif i c a ti o n   m o d e u sin g   th e   a p p ro a c h   b a se d   o n   p e ri o d ic  p lan li f e   c y c le   e v e n ts  a n d   h o w   th e se   e le v a ti o n in   c li m a t e   a w e ll   a h a b it a f a c to rs,  su c h   a s   e lev a ti o n .   T h e   d a ta  u se d   a r e   M O DIS - T e rra   tw o   ti les   o f   H2 8 v 0 9   a n d   H 2 9 v 0 9   o f   2 0 1 6 ,   c o n sist   o f   4 6   se ries   o f   8 - d a il y   d a ta w it h   5 0 0   m e ter  re so lu ti o n   i n   J a v a   re g io n .   T h e   p a d d y   f i e ld   c las sif i c a ti o n   m e th o d   b a se d   o n   th e   p h e n o l o g ica m o d e is  d o n e   b y   M a x i m u m   L i k e li h o o d   o n   th e   tran sf o rm e d   a n n u a m u lt i - tem p o ra i m a g e   o f   th e   re f lec tan c e   d a ta,  in d e x   d a ta,  a n d   t h e   c o m b in a ti o n   o f   re fle c tan c e   a n d   in d e x   d a ta.  T h e   re s u lt o f   th e   stu d y   sh o w e d   th a t,   w it h   th e   re fe re n c e   o th e   P a d d y   F ield   M a p   f ro m   th e   M in istry   o f   Ag ricu lt u re   (M o A ),   th e   o v e ra ll   a c c u ra c ies   o f   th e   p a d d y   f ield   c las si f ica ti o n   re su lt u sin g   t h e   c o m b in a ti o n   o f   re f lec tan c e   a n d   i n d e x   d a ta  p ro v id e   th e   h ig h e st  (8 5 . 4 % a m o n g   th e   re f l e c tan c e   d a ta  (8 3 . 5 % a n d   in d e x   d a ta (8 1 . 7 % ).   T h e   a c c u ra c y   lev e ls   we re   v a ried th e se   d e p e n d   o n   t h e   slo p e   a n d   th e   ty p e o f   p a d d y   f ield s.  P a d d y   f ield o n   th e   slo p e o f   0 - 2 %   c o u ld   b e   w e ll   id e n ti f ied   b y   M OD IS - T e rra   d a ta,  w h e re a it   w a d i f f i c u lt   to   i d e n ti f y   th e   p a d d y   f ield o n   th e   slo p e   > 2 % .   Ra in - f e d   lo w lan d   p a d d y   f ield   ty p e   h a a   lo w e u se a c c u ra c y   th a n   irri g a ted   p a d d y   f ield s.  T h is  stu d y   a lso   p e rf o r m e d   c o rre latio n   (r 2 b e tw e e n   th e   a n a ly sis  re su lt a n d   th e   sta ti st ic a d a t a   b a se d   o n   d istri c a n d   p ro v i n c ial  b o u n d a ries   w e re   > 0 . 8 5   a n d   > 0 . 9 9   re sp e c ti v e l y .   T h e s e   c o rre latio n w e re   m u c h   h ig h e th a n   th e   p re v io u stu d y   re su lt s,  w h ich   re a c h e d   0 . 4 9 - 0 . 6 5   (h il ly - f lat  a re a o f   c o u n ty - lev e l),   a n d   0 . 8 0 - 0 . 8 8   (h il ly - f lat  a re a o p ro v i n c ial  lev e l)  f o Ch i n a ,   a n d   re a c h e d   0 . 4 4   f o I n d o n e sia .   K ey w o r d s :   C las s i f icatio n   Mu lti - te m p o r al  i m a g   P ad d y   f ield     P h en o lo g ical  ap p r o ac h   T r an s f o r m atio n   Co p y rig h ©   2 0 1 9   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mu h a m m ad   Di m y a ti ,   Dep ar t m en t o f   Geo g r ap h y ,     Un i v er s it y   o f   I n d o n e s ia,     Ka m p u s   UI   Dep o k   1 6 4 2 4 ,   J ak ar ta,   I n d o n esia .   E m ail:  m u h . d i m y at i@ y a h o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     I n d o n esia  w it h   p o p u latio n   o f   2 5 8 . 7   m ill io n   p eo p le  [ 1 ]   f ac es  m aj o r   ch allen g i n   p r o v id in g   t h f o o d   o f   its   p o p u latio n .   P o licies  o n   f o o d   r esil ien ce   a n d   f o o d   in d ep en d en ce   ar th m ai n   is s u e s   an d   ar th m ai n   f o cu s   o f   ag r ic u lt u r al  d ev elo p m en t.  I n cr ea s in g   t h n ee d   a n d   th i n d ep en d en ce   o f   f o o d   an d   e m p lo y m e n t   in   o r d er   to   ea r n   d ec en in co m f o r   ac ce s s   to   f o o d   ar th e   t w o   m ai n   co m p o n e n t s   i n   t h r ea lizatio n   o f   f o o d   s ec u r it y   [ 2 ] .   R ice   is   o n o f   t h m ai n   s u p p o r ts   i n   I n d o n esia 's  f o o d   s ec u r it y .   Mo n ito r in g   t h e x te n o f   p ad d y   f ield ,   in   o r d er   to   i m p r o v t h ac cu r ac y   o f   f o o d   p lan n in g   an d   s el f - s u f f icie n c y   r eq u ir es   th a v ailab ilit y   o f   r eg u lar   an d   ac c u r ate  d ata.   R eg u lar   d ata  av ailab il it y   to   m o n ito r   p ad d y   f ield s   u s in g   s atellite  i m ag er y ,   s u ch   a s   L a n d s at,   SP OT ,   an d   lar g e - s ca le   s atell ite  i m ag h as  b ee n   w id el y   u s ed   b ec au s o f   t h p o s iti v r o le  in   m o n ito r in g .   Sate ll it e   i m a g es  r ec o r d ed   w ith   v er y   h ig h   te m p o r al  r eso lu tio n ,   alt h o u g h   lo w   s p atia r eso lu tio n   s u c h   as  Mo d er ate  R eso l u tio n   I m a g i n g   Sp ec tr o r ad io m eter   ( MO DI S)  o n   N A S A' s   T er r a   Satellite  s h o o tin g   ca n   h elp   an al y s p ad d y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P a d d field   cla s s ifica tio n   w ith   MODI S - Ter r a   m u lti - temp o r a l   ima g tr a n s fo r ma tio n   …  ( Mu h a mma d   Dimya ti )   1347   f ield   m o n ito r in g   f as ter   th an   L an d s at,   SP OT ,   an d   o th er   lar g e - s ca le  s ate llit es  [ 3 ] ,   [ 4 ] .   T er r a/A q u MO DI d ata   ar s atellite  i m ag e s   th at  h a v b ec o m p u b lic  d o m ai n ,   h a v th s p atial  r eso l u tio n   o f   2 5 0   m etr es,  5 0 0   m e tr es,   an d   1   k m   w it h   f o u r   r ec o r d in g   ti m es  p er   d a y   at  t h s a m lo ca tio n   o n   ea r th   [ 3 ] .   Ho w e v er ,   th g eo g r ap h ic   co n d itio n   o f   I n d o n e s ia  in   t h t r o p ics  r ed u ce s   th av ailab ilit y   o f   MO DI i m a g q u al it y   b ec a u s t h ter r ito r y   o f   I n d o n esia is co v er ed   b y   MO D I S i m a g w h ic h   is   o f te n   co v er ed   b y   clo u d s   a n d   h az e.   Ma n y   r esear c h er s   h a v d ev el o p ed   clo u d   ex tr ac tio n   tech n i q u es  f r o m   v ar io u s   s atelli te  i m ag er y   [ 5 ] ,   d ev elo p in g   Mo s aic  P ix e B ased   f o r   L an d s at  d ata  [ 6 ] ,   an d   Mo s aic  T ile  B ased   o f   L an d s at - 8   to   o b tain   m i n i m al   clo u d   co v er   [ 7 ] .   T h U n iv er s it y   o f   Ma r y la n d   h as   p er f o r m ed   ti m e - s er ie s   tr a n s f o r m ati o n   o f   MO DI S   an d   L a n d s a d ata   in   C o n g o   B as in   [ 8 ] ,   L an d s a d ata  f r o m   1 9 8 5   to   2 0 1 2   in   E aster n   E u r o p e’ s   [ 9 ] .   I m a g e   tr an s f o r m atio n   is   d o n b y   h i s to g r a m - b ased   m etr ics  ap p r o ac h ,   s u c h   as  a v er ag e,   an d   b y   s eq u e n tial  m etr ic  ap p r o ac h   [ 8] - [ 1 0 ] .     T h co llab o r atio n s   a m o n g   L A P A N,   Mi n is tr y   o f   E n v ir o n m en an d   Fo r estr y   ( ME F),   a n d   W o r ld   R eso u r ce s   I n s tit u te   ( W R I )   h av tr ied   to   tr an s f o r m   ti m e - s er ies  i m ag e s   w it h   MO DI S - T er r an d   L an d s a t - 8   OL I   d ata.   T h d ata  u s ed   ar MO DI f r o m   2 0 0 0   to   2 0 1 7 ,   an d   L a n d s at  f r o m   2 0 1 5   to   2 0 1 7 .   T h ex p er i m en t   w a s   co n d u cted   w i t h   h is to g r a m - b ased   m etr ic s   ap p r o ac h ,   s u c h   as  a v er ag e,   an d   ti m e - s eq u en tia m etr ic s   ap p r o ac h ,   s u ch   as  r eg r es s io n .   Data   ti m e - s er ies  le v el  u s ed   is   s in g le  i m a g tr an s f o r m a t io n ,   an n u al  i m a g tr an s f o r m atio n   ( m etr ic  lev el - 1 ) ,   an d   in ter - an n u al  i m ag tr an s f o r m a tio n   ( m etr ic  le v el - 2 ) .   T h r es u lts   s h o w   th at   i m a g tr an s f o r m atio n   ca n   b u s ed   to   id en ti f y   ch a n g es i n   f o r est co v er a g e,   w it h o u h a v i n g   to   an al y s i n d i v id u a l     ch an g o v er la y s   [ 1 1 ] .   T h d ev elo p m e n o f   m u lti - te m p o r al  i m ag i s   s till   co n v e n ti o n all y   d o n e,   is   b y   an al y zi n g   an n u al  d ata   in d iv id u all y   b ased   o n   r ef lecta n ce ,   an d   th e n   co m p ar ed   w ith   th an n u al  d ata  in   d if f er en ti m to   o b tain   th e   p h en o m e n o n   o f   lan d   u s ch a n g e.   T r en d   o r   lan d   u s ch a n g an al y s is   u s in g   t h ese  co n v en ti o n al  m et h o d s   tak e s   lo n g er   an d   r eq u ir es  s p ec if ic  ap p licatio n   s k ills .   T h u s o f   th i m a g tr an s f o r m atio n   ap p r o ac h   to   an al y s i n g   p ad d y   f ield   m ap p in g   h as  b eg u n   to   b u s ed   e v o lu ti v el y .   I n   th f ir s t   g en er atio n ,   p ad d y   f ield   m a p p in g   w a s   d o n w it h   t h u s o f   ca teg o r y   o n e   alg o r ith m ,   s u c h   as  d ata  r e f lect an ce   an d   i m a g s ta tis tic - b ase d   ap p r o ac h es.  T h n ex d ev el o p m e n e m er g ed   a s   th s ec o n d   g e n er atio n   u s i n g   v eg eta tio n   i n d ex   a n d   en h a n c ed   i m ag s tati s tic - b ased   ap p r o ac h es.  I n   t h t h ir d   g en er atio n   d ev elo p m e n t,  t h v eg eta tio n   i n d ex   o r   R A D AR   b ac k - s ca tter - b ased   te m p o r al  an al y s i s   is   u s ed   [ 1 2 ] .   R ec en t   d ev elo p m e n t s   b eg a n   u s i n g   t h p h e n o lo g ica o f   p ad d y   th r o u g h   r e m o te   s e n s i n g   r ec o g n itio n   o f   k e y   g r o w t h   ap p r o ac h   p h ases   [ 1 3 ] - [ 1 6 ] .     p h e n o lo g ical  m o d el  i s   an   a p p r o ac h   b ased   o n   p er io d ic  p lan li f e   c y cle   ev e n t s ,   an d   h o w   th e s ar in f lu e n ce d   b y   s ea s o n al   an d   i n ter - a n n u al   v ar iatio n s   i n   cl i m ate,   as  w e ll  a s   h ab itat  f ac to r s ,   s u c h   as  e lev at io n .   Var iab les  u s ed   f o r   p ad d y   f iel d   class if icat io n   w er d ev elo p ed   f r o m   d ata  r ef lecta n ce ,   No r m alize d   Dif f er e n ce   Veg etatio n   I n d ex   ( N DVI )   an d   E n h a n ce d   Veg etat io n   I n d e x   ( E VI )   [ 1 7 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 1 4 ] .   No r m ali s ed   Dif f e r en ce   W ater   I n d ex   ( NDW I )   [ 1 8 ] - [ 2 0 ] ,   an d   L a n d   S u r f ac e   W ater   I n d ex   ( L SW I )   [ 1 7 ] ,   [ 1 9 ] .   T h u s e   o f   v e g etatio n   in d ices  ( e. g .   N DVI ,   E VI ,   L S W I ,   NDW I )   m ak e   th ac c u r a c y   o f   la n d   co v er / u s i n cr ea s e d   co m p ar ed   w it h   th e   or ig in al  r e f lecta n ce   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   P h ases   o f   d ata  u s ed   w er d ev e lo p ed   f r o m   s i n g le  i m a g i n   ea r l y   g r o w i n g   s ea s o n   b e f o r tr an s p la n ti n g   ( Fan g   i n   1 9 9 8 ) ,   m u lti - i m a g es   f r o m   s ee d li n g   an d   r ip e n in g   s tag es   [ 2 3 ] ,   m u lt i m a g es  i n   g r o w i n g   s ea s o n   [ 2 4 ] ,   m u lti  i m ag e s   in   tr an s p lan tin g   an d   till er in g   s tag e s   [ 2 5 ] ,   all  av ailab le  i m a g e s   [ 2 6 ] ,   an d   m u lti  i m ag e s   in   ea r l y   r ice  g r o w i n g   s ea s o n   [ 2 7 ] .   Xian g m in g   Xiao   ( 2 0 0 5 )   h ad   s t u d ied   th e   p ad d y   f ield s   in   So u t h   a n d   So u th ea s Asi u s in g   m u lti - te m p o r al  MO DI i m a g es.  H h ad   m ap p ed   f o r   1 3   So u th   an d   So u t h   E a s A s ia n   co u n tr ies  w ith   MO DI S   500 - m eter   s p atial  r eso lu tio n   o v er   8 - d a y   d ata  in   2 0 0 2 .   P h en o lo g ical  m o d els  w er u s ed   in   t h s tu d y .   P ad d y   r ice   f ield s   w er c h ar ac ter is ed   b y   a n   in itial  p er io d   o f   f lo o d in g   a n d   tr an s p lan ti n g ,   d u r in g   w h ic h   m i x tu r o f   s u r f ac e   w ater   an d   r ice  s ee d lin g s   e x i s ts .   He  ap p lied   p a d d y   f iel d   m ap p in g   alg o r it h m   th at  u s es  ti m e - s er ies  o f   MO DI S - d er i v ed   v eg eta tio n   i n d ices  to   id en tify   t h i n itial  p er io d   o f   f lo o d in g   an d   tr an s p la n ti n g   i n   p ad d y   f ield s ,   b ased   o n   th i n cr ea s ed   s u r f ac m o is t u r e.   T h r esu lta n M ODI S - d er iv ed   p ad d y   f ield   m a p   w as  co m p ar ed   to   n atio n al  a g r icu l tu r al  s ta tis tica l   d ata  at  n atio n al  an d   s u b   n atio n al  lev el s .   T h r esu lts   s h o w   s i m ilar it y   w i th   t h lo ca tio n   o f   th p ad d y   f ield   as  w h o le,   b u th er ar v ar iatio n s   in   s o m o f   th lo ca tio n s   o n   th to p ic.   A lt h o u g h   th r es u lt s   s t ill  n ee d   to   b d o n f u r th er   r esear c h ,   t h m et h o d   an d   u s o f   MO DI d ata  p r o v id e   p o ten tial [ 1 6 ] ,   [ 1 5 ] ,   [ 1 4 ] .     Fro m   th e   v ar io u s   d ev elo p m en ts   o f   t h ab o v r esear c h ,   p ad d y   f ield   m ap p in g   o r   class if ica tio n   u s i ng  p h en o lo g ical  ap p r o ac h   r esu lt i n g   f r o m   i m ag tr a n s f o r m atio n   w it h   th co m b i n atio n   o f   r ef le ctan ce   an d   MO DI S - T er r an n u al  m u lti - te m p o r al  i m a g in d e x   h as  n o b ee n   d o n y et.   T h s u cc e s s   o f   f i n d in g   f a s t,  p r ec is an d   ac cu r ate  p r o ce d u r es  to   as s is t   i n   m o n ito r i n g   a   la n d   ar ea   an d   r ice  p r o d u ctio n   w ill  g r ea tl y   a s s is in   th e   p lan n i n g   an d   i m p le m en tatio n   o f   f o o d   r esil ie n ce   an d   in d ep en d e n ce   p r o g r a m s   [ 2 8 ] ,   [ 2 ] .     T h J av I s lan d   w as  s elec ted   as  th s t u d y   ar ea .   T h is   i s   t h m o s p o p u lo u s   i s lan d   w i th   1 4 6 , 6 7 5 , 4 0 0   in h ab ita n t s ,   o r   5 6 . 7 o f   t h I n d o n esia  to tal  p o p u latio n   o f   2 5 8 , 7 0 4 , 9 0 0   in   2 0 1 6 .   T h is   i s lan d   is   b u f f er   ar ea   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   1 3 4 6   -   1358   1348   r ice  p r o d u ctio n   w it h   a   p r o d u ctio n   ca p ac it y   o f   3 8 , 9 7 0 , 0 2 6   to n s   ( 5 1 . 7 %)  o f   al r ice  p r o d u ctio n   in   I n d o n e s ia   ( 7 5 , 3 9 7 , 8 4 1   t o n s )   b y   2 0 1 5 .   T h ar ea   o f   p ad d y   f ield s   i n   J av is lan d   is   d ec r ea s i n g   f r o m   3 . 4 4 4 . 2 8 3   h ( 2 0 1 2 )   to   3 . 2 3 1 . 6 8 0   h ( 2 0 1 3 ) ,   th en   3 . 2 4 8 . 3 9 4   h ( 2 0 1 4 ) ,   th en   3 . 2 2 3 . 5 0 2   h ( 2 0 1 5 ) ,   an d   3 , 2 2 2 , 3 4 7   ( 2 0 1 6 )   [ 2 9 ] .   T h is   is lan d   is   th m o s d y n a m ic  is lan d   a m o n g   lar g is lan d s   in   I n d o n esia,  d u to   p o p u latio n   d en s it y   a n d   r ap id   d ev elo p m en t o f   th r e g io n   [ 1 ] .   Fo r   th at,   th ex is te n ce   o f   g o o d   m o n i to r in g   to o l b ec o m es  m o r n ec ess ar y .   T h is   m ai n   o b j ec tiv o f   t h is   s tu d y   i s   to   tes t h p ad d y   f iel d   class i f icatio n   b y   u s i n g   MO DI S - T er r m u lti - te m p o r al  i m a g w it h   co m b i n atio n   o f   r e f lec tan ce   ( R ed ,   NI R ,   SW I R - 1 )   an d   in d ex   ( NDVI ,   NOA I ) ,   b ased   o n   p h en o lo g ical  ap p r o ac h .   T h is   r esear ch   is   d if f er en f r o m   w h at  h as  b ee n   d o n b y   X ian g m i n g   Xiao   ( 2 0 0 5 ) ,   h o n l y   u s es   p ar a m e ter   in d ex   ( NDVI ,   E VI ,   a n d   NDW I ) .   T h s i m ilar it y   w ith   Xiao   Xia n g m i n g ' s   r esea r ch   is   th u s e   o f   ca te g o r y   f o u r   t h at  i s   p h e n o lo g ical - b ase d   m o d els  th r o u g h   r e m o te   s e n s in g   r ec o g n itio n   o f   k e y   g r o w th   p h a s es  w it h   t h an n u al  p er io d .   T h p h en o lo g y   o f   r ice  p lan in   J av I s la n d ,   ch ar ac ter ized   b y   a)   at   th b eg i n n in g   o f   p lan tin g   al wa y s   f lo o d ed   w i th   w ater ,   b )   ex i s ten ce   o f   u p   an d   d o w n   tr en d   i n   v e g etatio n   in d ex   an d   o p en   in d ex   ar ea ,   an d   c)   ch an g o f   d y n a m ic  lan d   co v e r   ev er y   y ea r ,   w ater   p h ase,   v eg etatio n   a n d   f allo lan d   is   s h o w n   b y   th v ar ian ce   o f   r ef lecta n ce   an d   i n d ex   v al u e s .       2.   DATA AN M E T H O DS    2 . 1 .   Da t a   P r im ar y   d ata  u s ed   i n   t h is   r ese ar ch   ar th 8 - d a y 's  r e f lecta n ce   o f   MO DI S - T er r o f   2 0 1 6 ,   w it h   p i x e l   r eso lu tio n   5 0 0   m eter   o f   d ata  f r o m   N AS A's  L a n d   P r o ce s s es  Dis tr ib u ted   A cti v A r c h iv C en tr ( L P   D AAC).   T h is   d ata  co n s is ts   o f   4 6   s er ies  d ata  o f   p ath s   H2 8 v 0 9   an d   H2 9 v 0 9   o f   J av I s lan d ,   co v er s   b an d   R ed ,   NI R ,   an d   SW I R - 1 .   W h ile  t h t w o   t y p es   o f   s ec o n d ar y   d ata  f r o m   t h Min i s tr y   o f   Ag r ic u lt u r ( Mo A )   w er u s ed ,   in   th e   f o r m   o f   P ad d y   Field   Ma p   i n   2 0 1 2   as  s h o w n   in   Fi g u r 1   a n d   p ad d y   f ie ld   ar ea   b ase  o n   d is tr ict  a n d   p r o v in c e   s tatis t ical  d ata  r ep o r t   in   2 0 1 5 .   T h p ad d y   f ield   m ap   o b tain e d   f r o m   t h d elin ea tio n   o f   h i g h - r eso lu tio n   s atel lite   i m a g er y ,   b u t t h an n u al  s tat is t ical  r ep o r t f r o m   f ield   esti m atio n .               Fig u r 1 .   Ma p   o f   P ad d y   Field   o n   J av I s lan d   in   2 0 1 2   So u r ce : P u s d ati n   f i eld   d ata  o f   th Mi n is tr y   o f   Ag r icu l tu r e       2 . 2 .     M et ho ds   2 . 2 . 1 .   I m a g cla s s if ica t io n   T h m eth o d   u s ed   i n   p ad d y   f ield   m ap p in g   f o r   th is   s t u d y   i s   an   an al y s is   o f   a n n u al  m u lti - te m p o r a l   i m a g er y   w it h   p h en o lo g ical  ap p r o ac h .   T h an al y s i s   p r o ce s s   in c lu d es  t w o   s ta g es:  a)   th e   s t ep s   to   ex tr ac th e   8 - d a y s   MO DI d ata  in to   m u l ti - te m p o r al  f ea t u r in f o r m atio n   i m a g e,   p er f o r m ed   u s in g   i m a g tr an s f o r m a tio n ,   an d   b )   th s tep   to   class if y   t h tr an s f o r m ed   m u l ti - te m p o r al  f ea tu r i m a g w ith   t h M ax i m u m   L i k eli h o o d   C las s i f icatio n   ( M L C )   ap p r o ac h   [ 3 0 ] .   T h p r e - p r o ce s s in g   o f   MO DI i m a g i s   e x ec u te d   b ef o r m u lti - te m p o r al  tr an s f o r m a tio n ,   w h ic h   i n clu d e s   clo u d   m as k i n g ,   ti m e - s er ies   f ilter in g ,   a n d   in ter p o latio n   o f   b la n k   d ata  d u to   th clo u d .   P r e - p r o c ess i n g   i s   d o n to   m i n i m iz th i m ag o f   th clo u d   co v er   [ 3 1 ] ,   [ 3 2 ] .   Diag r a m m a ticall y ,   t h i llu s tr a tio n   o f   t h p ad d y   f ie ld   clas s i f icatio n   m o d el  w i th   p h en o lo g ical  m o d el  u s in g   MO DI S - T er r m u lt i - te m p o r al  i m a g tr an s f o r m a tio n   i s   illu s tr ated   in   Fig u r 2 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P a d d field   cla s s ifica tio n   w ith   MODI S - Ter r a   m u lti - temp o r a l   ima g tr a n s fo r ma tio n   …  ( Mu h a mma d   Dimya ti )   1349       Fig u r 2 .   I llu s tr ati v d iag r a m   o f   p ad d y   f ield   cla s s i f ica tio n   m o d el  w ith   p h en o lo g ical  ap p r o a ch   u s in g   t h MO DI S - T er r m u lt ite m p o r al  i m ag tr a n s f o r m at io n       2 . 2 . 2 .   I m a g t ra ns f o r m a t io n   T h er ar th r ee   ty p es  o f   r ef lecta n ce   i m ag e s   w it h   t h e   MO DI S - T er r m u lt i - te m p o r al  i m a g tr an s f o r m atio n   p r o ce s s ed   in   th is   s t u d y ,   th o s ar th r ee   r e f lec tan ce   i m a g es  o f   SW I R - 1 ,   NI R ,   an d   R ed a n d   t w o   in d ex   i m a g es,   n a m el y   No r m a lized   Dif f er en ce   Ve g etatio n   I n d ex   ( ND VI ) ,   an d   No r m alize d   Op en   A r ea   I n d e x   ( NOA I ) ,   w it h   t h f o llo w i n g   f o r m u las.  T h s elec tio n   o f   i n d ex   f o r m u la  th at  i s   t h m in i m u m   o f   r e f lecta n ce   o f   NI R   a n d   th e   m in i m u m   r e f le ctan ce   SW I R - 1   d o n e   to   h ig h lig h p ad d y   f ield   w h e n   f lo o d ed   at  th e   ti m o f   p lan tin g .   T h u p s   an d   d o w n s   o f   NDVI   in d icate   t h p h e n o lo g y   t h at  d u r in g   t h e   r ice  g r o w i n g   p er io d ,   th e   NDVI   v alu e   w il i n cr ea s d u r in g   f lo o d in g   to   th e   v eg etat iv e   s ta g e,   w h i le  at   th e   m at u r atio n   s ta g o f   t h e   p ad d y ,   th e   v alu o f   NDVI   w ill d ec r ea s e.     R ed   Red   ( 1 )       NI R   N I R     ( 2 )       SW I R _ 1   S W IR_1   ( 3 )       NDVI   ( N I R   -   Red )   /(   N IR   Red   ( 4 )       NO A I   ( S W I R_1   -   N IR ) /(   S W IR_1   N I R   ( 5 )     w h er S W IR_1,   N I R   an d   red   ar r ef lecta n ce   i n   s h o r t w av i n f r ar ed   1 ,   n ea r   in f r ar ed   an d   r ed ,   r esp ec tiv el y .   T h th r ee   r ef lecta n ce   i m a g e s   an d   t w o   in d e x   i m a g es  ar th en   tr an s f o r m ed   b y   ten   alg o r ith m s .   T h r esu lt  o f   m u l ti - te m p o r al  i m a g tr a n s f o r m atio n   i n   t h e   f o r m   o f   t h n e w   i m ag e   is   ca lled   m etr ic  i m a g e.   An   ex tr ac tio n   al g o r ith m   f o r   o b tain in g   m etr ic  i m ag ca n   b ca lcu lated   b ased   o n   th s tati s t ic  v al u e,   r eg ar d less   o f   r ec o r d in g   ti m o r   w i th   r esp ec t to   r ec o r d in g   ti m s eq u e n ce .   I m a g m etr ic  i s   a n   i m a g ( f e atu r e)   t h at  co n tain s   in f o r m atio n   in   ac co r d an ce   w i th   t h n ee d s   o f   th e   ap p licatio n .   T h er ar ten   t y p es  o f   al g o r ith m   f o r m u la  to   o b tain   i m a g f ea t u r m etr ic,   th at  is :   1)   Av er ag all  clea r   p ix e ls         ̅                                       ( 6 )     2)   Dev iatio n   s ta n d ar d   all  clea r   p i x els                                                 ̅                        ( 7 )   MO DI S - Te r r a   8 - da r e f l e c t a nc e   da t a   of   H 28v09  a nd  H 29v09  of   2016 C l oud  M a s ki ng T i m e   S e r i e s   F i l t e r i ng I nt e r pol a t i on  of   C l oud  C ove r ND VI ,   NOAI RED ,   N I R,   SW I R - 1 TRA NS F ORM A TI ON 1)   a ve r a ge   a l l   c l e a r   pi xe l s ,   2)   de vi a t i on  s t a nda r a l l   c l e a r   pi xe l s ,   3)   m i ni m um   of   a l l   c l e a r   pi xe l s ,   4)   m a xi m um   of   a l l   c l e a r   pi xe l s ,   5)   a ve r a ge   of   70%   c l e a r   pi xe l s ,   6)   de vi a t i on  s t a nda r of   70%   c l e a r   pi xe l s ,   7)   m i ni m um   of   70%   c l e a r   pi xe l s ,   8)   m a xi m um   of   70%   c l e a r   pi xe l s ,   9)   a m pl i t ude   up,   a nd  10 a m pl i t ude   dow n. S a m pl i ng  f or   M L C M a of   P a ddy  F i e l of   J a va   I s l a nd  of   2012 M a xi m um   L i ke l i hood  C l a s s i f i c a t i on F i na l   M O D I S   i m a ge   of   P a ddy  F i e l ba s e on  P he nol ogy  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   1 3 4 6   -   1358   1350   3 )     Min i m u m   o f   all  clea r   p ix els                             ( 8 )     4)   Ma x i m u m   o f   al l c lear   p ix els                                ( 9 )     5 )     An   av er a g o f   7 0 % c lear   p ix el s         ̅                                                      ( 1 0 )     6)   A   d ev iatio n   s tan d ar d   o f   7 0 % c lear   p ix els                                                                                        ( 1 1 )     7 )     Min i m u m   o f   7 0 % c lear   p ix els                                  ( 1 2 )     8)   Ma x i m u m   o f   7 0 % c lear   p ix el s                                 ( 1 3 )     9 )     Am p lit u d u p                      (        )                                      ( 1 4 )                                                                                            10)   Am p lit u d d o w n                          (            )                                      ( 1 5 )                                                                                                w h er x       a v er a g e   x   th v a lu o f   t h it h   s a m p le sx _ i= th v a lu o f   th it h   s a m p le  a f ter   b ein g   s o r ted   f r o m   s m a ll to   lar g e ; n = n u m b e r   o f   s a m p les    δ = d ev iatio n   s ta n d ar d         Fig u r 3 .   Featu r tr an s f o r m a ti o n   alg o r ith m   m etr ics o f   s tati s ti cs b ased       Ho w e v er ,   in   th i s   s tu d y   o n l y   f ea tu r m etr ic  alg o r it h m   co r r elate d   w it h   p ad d y   f ield   g r o w t h   p h en o lo g y   in   J av ar s elec ted ,   th at  is   1 )   av er ag o f   7 0 clea r   p ix els,  2 )   s tan d ar d   d ev iatio n   o f   7 0 clea r   p ix els,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P a d d field   cla s s ifica tio n   w ith   MODI S - Ter r a   m u lti - temp o r a l   ima g tr a n s fo r ma tio n   …  ( Mu h a mma d   Dimya ti )   1351   3 )   m in i m u m   o f   7 0 c lear   p ix els,  4 )   m a x i m u m   o f   7 0 clea r   p ix els,  5 )   a m p l itu d u p ,   an d   6 )   am p li tu d d o w n .   T h p r o ce s s   o f   i m a g tr a n s f o r m atio n   a n d   it s   alg o r it h m ic  r ep r esen tatio n   is   s h o w n   i n   Fi g u r 3   an d   Fi g u r 4 .   T h s a m p le  s elec tio n   o f   p ad d y   f ield   clas s i f icatio n   f o r   ML C   w a s   d o n o n   3 0   m u lti - te m p o r al  r ef lecta n ce   i m a g e   tr an s f o r m atio n   r esu lt s   ( m etr ic )   w h ic h   r ef er   to   th P ad d y   Field   Ma p   o f   J av I s lan d   o f   2 0 1 2   o b tain ed   f r o m   th e   Mo A .   T h ese  3 0   m etr ics   r ep r esen t   th e   m u lt ip licatio n   o f   3   r e f lecta n ce   i m a g es,  2   i n d ex   i m a g es,  a n d   6   f ea tu r e   m etr ic  al g o r ith m s .     T h r ef lecta n ce   i m a g o f   b an d   R ed ,   NI R ,   a n d   SW I R - 1   ar class i f ied   b y   M L C   to   o b tain   th e   d is tr ib u tio n   o f   p ad d y   ( r ice  f ie ld )   an d   n o n - p ad d y   ( n o n - r ice  f ield )   f ield .   W h ile  th in d e x   im ag e s   o f   NDVI   an d   NO A I   ar also   cla s s i f ied   with   M L C   to   o b tain   t h d is t r ib u tio n   o f   p ad d y   f ield   an d   n o n - p ad d y   f ield .   T h co m b in atio n   o f   r ef lecta n c i m ag e s   o f   b an d   R ed ,   NI R ,   SW I R - 1   an d   th in d ex   i m a g es  o f   NDVI   an d   NOA I   ar also   class i f ied   w i th   M L C   t o   o b tain   th d is tr ib u tio n   o f   p ad d y   f ield   an d   n o n - p ad d y   f ield .   T h r esu lts   o f   t h e   th r ee   clas s i f icatio n s   w i th   t h i n p u o f   m etr ic  r e f lecta n ce   i m a g e,   m etr ic  i n d ex   i m a g e,   a n d   al s o   th co m b in a tio n   o f   r ef lecta n ce   i m a g an d   in d e x   i m a g w er ca lcu lated   b y   its   ca teg o r ies  an d   co m p ar ed   its   ac cu r ac y   w ith   t h e   r ef er en ce   o f   P ad d y   Field   Ma p   o f   J av I s lan d   i n   2 0 1 2   f r o m   t h Mo A .           Fig u r 4 .   T r an s f o r m atio n   i m a g o f   m u l ti - te m p o r al   MO DI S - T er r       3.   RE SU L T AND   D I SCU SS I O NS    3 . 1 .     Ana ly s is   o f   t he  im a g t ra ns f o r m a t io n r esu lt   T h er ar s ev er al  ex a m p les  o f   th a n n u al  m etr ic  r ef lec tan ce   i m a g a n d   th a n n u al  m etr ic  in d e x   i m a g o f   MO DI S - T er r m u lti - te m p o r al  i m ag tr a n s f o r m atio n   r esu lt s   in   2 0 1 6 .   Fro m   th R GB   co lo r   co m p o s ite   o f   t h tr a n s f o r m ed   r ef lect an ce   i m a g a n al y s i s   i n   Fi g u r 5   i t   is   k n o w n   th at   t h b lu e   i n   Fi g u r 5 ( a)   s h o w s   t h e   d o m i n a n ce   o f   t h w ater   co n te n f o r   y ea r   i n   th m u lti - te m p o r al  im a g e.   W h ile  t h b lu i n   Fi g u r 5 ( b )   s h o w s   th d o m i n a n ce   o f   p ad d y   f iel d s   w h e n   i n u n d ated   i n   t h m u lti - te m p o r al  i m ag e.   W h ile  f r o m   t h a n al y s i s   t h e   tr an s f o r m ed   i n d ex   i m ag e   i n   F ig u r e   5 ( c) ,   it  i s   k n o w n   t h at   t h g r ee n   s h o w s   t h i n cr ea s e   o f   NO A I   i n d ex ,   w h il e   th r ed   v alu i n d icate s   th d e cr ea s o f   NO A I   in d e x   v al u e,   an d   th y ello w   in d icate s   th r i s in g   an d   t h f a l li n g   v alu at  d i f f er e n lo ca ti o n s .   Fro m   t h I m a g in   Fi g u r 5 ( d )   s h o w s   t h at  th r ed   in d icate s   h ig h   v ar iatio n   i n   NDVI   i n d ex   v al u e,   w h ic h   m ea n s   th at   la n d   co v er   c h an g e s   in   o n e - y ea r   in ter v als   ar li k el y   ca u s ed   b y   t h ch an g es i n   la n d   co v er   d u r in g   p ad d y   cu lt iv at io n .   T h r esu lt  o f   class i f icatio n   o f   th r ef lecta n ce   i m ag u s i n g   b an d s   R ed ,   NI R ,   an d   SW I R - 1   b y   ML C   to   o b tain   th d is tr ib u tio n   o f   p ad d y   f ie ld   an d   n o n - p ad d y   f ie ld   is   s h o w n   in   T h I m a g in   Fig u r e   6 ( a) .   T h r esu lt  o f   class i f icatio n   w i th   t h i n d ex   i m a g i n p u t   o f   NDVI   an d   N OA I   is   p r e s en ted   in   T h I m a g i n   Fi g u r e   6 ( b ) .   W h ile  th clas s i f icatio n   r es u lt  w it h   t h co m b in atio n   o f   i m a g r ef lecta n ce   b an d   R ed ,   NI R ,   SW I R - 1   an d   NDVI   an d   NO A I   in d ex   i m a g es i s   p r e s en ted   i n   T h I m a g i n   Fi g u r 6 ( c) .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   1 3 4 6   -   1358   1352     ( a)       ( b )       ( c)       ( d )     Fig u r 5 .   ( a)   R GB ,   C o m p o s ite   o f   Me tr ics I m a g e,   No te :   R ed   i s   av er ag o f   SW I R - 1   o f   7 0   % o f   clo u d - f r ee   d ata;  Gr ee n   is   a n   av er ag o f   NI R   o f   7 0   % o f   clo u d - f r ee   d ata;  B lu e   is   av er ag o f   R ed   o f   7 0   p er ce n t o f   clo u d - f r ee   d ata.   T h b lu co lo r   s h o w s   th e   d o m i n a n ce   o f   w ater   f o r   y ea r ,   ( b )   R GB ,   C o m p o s ite  o f   Me tr ics I m a g e No te :   R ed   is   m i n i m u m   o f   SW I R - 1   o f   7 0   % o f   clo u d - f r ee   d ata;  Gr ee n   is   m in i m u m   o f   NI R   o f   7 0   % o f   clo u d - f r ee   d ata;  B lu is   m i n i m u m   o f   R ed   o f   7 0   % c lo u d - f r ee   d ata.   T h b lu co lo r   s h o w s   th i n u n d ate d   o f   p ad d y   f ield ,   ( c)   R GB ,   C o m p o s i te  o f   Me tr ic s   I m a g e No te:   R ed   is   NO A I   o f   m a x i m u m   o f   a m p lit u d u p ;   Gr ee n   is   NO A I   o f   m a x i m u m   a m p lit u d d o w n .   T h g r ee n   co lo r   in d icate s   an   i n cr ea s o f   NO A I ,   w h ile  t h r ed   v alu i n d icate s   th d ec r ea s o f   NO A I ,   t h y ell o w   co lo r   in d icate s   b o th ,   ( d )   R GB ,   C o m p o s ite  o f   Me tr ics I m ag e No te:   R ed   is   th s ta n d ar d   d ev iatio n   o f   ND VI ; G r ee n   is   t h av er ag 7 0 o f   NDVI .   R ed   co lo r   in d icate s   h ig h   v ar ia tio n   i n   NDVI   v al u es,  i n d icatin g   ch a n g i n   la n d   co v er   w i th i n   1 - y ea r   in ter v al s   th at  m a y   b ca u s ed   b y   c h an g e s   in   lan d   co v er   d u r in g   p ad d y   c u lti v atio n         ( a)     ( b)       ( c)     Fig u r 6 .   ( a)   T h R esu lt o f   C l ass i f icatio n   u s in g   b an d s   R ed ,   NI R ,   an d   SW I R - 1 ,   No te :   i n p u t   th r ef lecta n ce   i m a g es o f   b an d s   R ed ,   NI R ,   an d   SW I R - 1 ( b )   T h R esu lt o f   C las s i f icatio n   o f   in d e x   i m a g i n p u t o f   N DVI   a n d   NO A I ,   No te:   in p u t t h i n d ex   i m ag e s   o f   ND VI   an d   NO A I ( c)   T h R es u lt o f   C las s i f icatio n   w it h   t h co m b i n atio n   o f   i m ag r e f lecta n ce   b an d s   R ed ,   NI R ,   SW I R - 1   an d   NDVI   an d   NO A I   in d e x   i m ag e s ,   No te:   in p u th co m b i n atio n   o f   r ef lecta n ce   i m ag e s   o f   R ed ,   NI R ,   SW I R - 1 ,   an d   th in d e x   i m a g e s   o f   ND VI   an d   NOA I       3 . 2 .     P a dd y   f ield a re a   a nd   a c cura cy   a s s ess m e nt   T h th r ee   class if ied   i m a g es   w it h   M L C   ap p r o ac h   w er t h en   ca lcu la ted   b y   t h eir   ca te g o r ies  an d   co m p ar ed   th eir   ac cu r ac ie s   to   th P ad d y   Field   Ma p   f r o m   th Mo A   o f   2 0 1 2 .   C o m p ar is o n   o f   class i f icat io n   i m a g es  w i th   r e f lecta n ce   i n p u ts ,   in d e x   i n p u ts ,   a n d   t h co m b in at io n s   o f   r ef lecta n ce   a n d   in d ex   i n p u t s   ar e   p r esen ted   in   T ab le   1 ,   T ab le  2   an d   T a b le  3 .   Fro m   t h tab le,   it  ca n   b s ee n   t h at  th c o r r ec tn ess   o f   M L class i f icatio n   w it h   th in p u ts   o f   r ef lecta n ce   i m ag e s   o f   b an d s   R ed ,   NI R ,   SW I R - 1   s h o w s   th at  th p ad d y   f ield   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P a d d field   cla s s ifica tio n   w ith   MODI S - Ter r a   m u lti - temp o r a l   ima g tr a n s fo r ma tio n   …  ( Mu h a mma d   Dimya ti )   1353   q u ite  h i g h   ( 2 0 . 6 6 %),   an d   h ig h er   th an   th cla s s i f icatio n   w it h   in p u ts   o f   th co m b i n atio n   o f   r ef lecta n ce   i m a g es   R ed ,   NI R ,   SW I R - 1   an d   i n d ex   i m a g es o f   N DVI   an d   NO A I   ( 1 9 . 9 2 %).     T h ac cu r ac y   o f   th clas s i f ic atio n   an al y s i s   r esu lts   w it h   M L C   o n   th t h r ee   in p u t s   is   ca l cu lated   an d   p r esen ted   in   T ab le  4 .   Fro m   th e   an al y s is   r es u lt s ,   it c an   b s ee n   th at  t h u s o f   t h co m b in a tio n   o f   r ef lec tan ce   o f   b an d   R ed ,   NI R ,   SW IR - 1 ,   NDVI ,   an d   NOA I   i m a g e s   g i v e s   h i g h er   ac cu r ac y   o f   8 5 . 4 3 %   ( p r o d u ce r   ac cu r ac y   9 3 . 4 0 %),   c o m p ar ed   to   t h u s o f   o n l y   r ef lec tan ce   i m a g e s   o f   b a n d   R ed ,   NI R ,   SW I R - 1 ,   th at  i s   8 3 . 5 0 ( p r o d u ce r   ac cu r ac y   8 6 . 4 3 %).   T h v al u o f   p r o d u ce r   ac cu r ac y   i n d icate s   t h at  t h e   p a d d y   f iel d   th at   is   d etec ted   b y   MO DI S - T er r m u l ti - te m p o r al  i m a g h a s   h ig h   ac c u r ac y .   W h i le  th u s er   ac c u r ac y   v al u i n d icate s   th a t t h er ar s till   m a n y   u n id en ti f ied   p ad d y   f ield s   u s i n g   MO DI S - T er r d ata.   As  a n   ex a m p le,   t h er i s   s til 3 9 . 0 9 o f   p ad d y   f ield   w h ich   co u ld   n o b id en ti f ied   u s in g   i n p u r e f lecta n c o r   3 6 . 1 8 o f   p ad d y   f ield   ca n n o b id en ti f ied   u s i n g   in p u in d ex ,   an d   3 9 . 7 8 o f   p ad d y   f ield   ca n n o b id en tifie d   u s i n g   t h in p u o f   t h co m b in at io n s   o f   r ef lecta n ce   a n d   in d e x .   T h er r o r   o f   class i f icatio n   wh ich   s h o u ld   b class i f ied   as  t h p ad d y   f ield ,   b u i s   id en ti f i ed   as  n o n - p ad d y   f ield s ,   w h ic h   ar 3 . 2 4 f o r   cla s s i f icat io n   w i th   r ef le ctan ce   i m a g i n p u t   an d   1 . 4 1 in   th c lass if icatio n   w it h   in d e x   i m a g i n p u t.  T h t y p o f   p ad d y   f ield   a f f ec ted   c lass i f icatio n   ac c u r ac y ,   in   ad d itio n   to   to p o g r ap h y   f ac to r .   Su p er i m p o s clas s i f icatio n   r esu lt s   w it h   r ef lecta n ce   in p u ts ,   in d ex   i n p u ts ,   t h co m b i n atio n s   o f   r ef lecta n ce   a n d   i n d ex ,   is   s h o w n   i n   Fi g u r 7 .   Fro m   th a f ig u r e,   w h er t h clas s i f icatio n   o f   p ad d y   f ie ld s   u s i n g   r ef lecta n ce   in p u ( i n d icate d   b y   R ed ) ,   i n d ex   i n p u t s   ( i n d icate d   b y   B l u e) ,   th co m b in a tio n s   o f   r ef lec tan ce   a n d   in d ex   ( i n d icate d   b y   Gr ee n ) .   T h ar ea   o f   p ad d y   f ield   u s i n g   r ef lecta n ce   in p u is   7 6 . 1 0 %,  th ar ea   u s in g   i n d ex   in p u t i s   7 8 . 6 7 %,  an d   th ar ea   u s i n g   th co m b i n atio n   o f   r ef le ctan ce   an d   t h in d e x   is   7 1 . 8 9 %.   T h ca u s es   o f   th e   lo w   u s er   a cc u r ac y   a n d   t h n u m b er   o f   p ad d y   f ield s   u n id e n ti f ied   b y   th MO DI S - T er r im a g ar s lo p an d   th t y p es  o f   p ad d y   f ield s ,   t h h i g h er   th s lo p t h lo w er   th ac c u r ac y .   B esid es,  t h e   r ain - f ed   f ield s   h a v lo w er   ac c u r ac y   t h a n   ir r ig a ted   p ad d y   f ie ld s .   T h d if f er e n ce   o f   th y ea r   o f   r ef er en ce   d ata  th at  i s   P ad d y   Fie ld   Ma p   f r o m   t h Mo ( 2 0 1 2 )   an d   i m a g o f   MO DI S - T er r class i f ic atio n   ( 2 0 1 6 )   is   also   in f lu e n ci n g   th r es u lt s   o f   co m p ar ativ an al y s i s       T ab le  1 .   T h C o n cu r r en ce   Ma tr ix   R e s u l w it h   th I n p u ts   o f   t h R ef lecta n ce   I m a g es o f   B an d s   R ed ,   NI R ,   SW I R - 1   ( %)   R e f e r e n c e s   M O D I S - T e r r a   N o n - P a d d y   F i e l d   P a d d y   F i e l d   T o t a l   N o n -   P a d d y   F i e l d   6 2 . 8 4   3 . 2 4   6 6 . 0 8   P a d d y   F i e l d   1 3 . 2 6   2 0 . 6 6   3 3 . 9 2   T o t a l   7 6 . 1 0   2 3 . 9 0   1 0 0     T ab le  2 .   T h C o n cu r r en ce   Ma tr ix   R e s u l w it h   th I n p u o f   th I n d e x   I m a g es o f   N DVI   an d   NO A I   ( %)   R e f e r e n c e s   M O D I S - T e r r a   N o n - P a d d y   F i e l d   P a d d y   F i e l d   T o t a l   N o n -   P a d d y   F i e l d   5 9 . 0 6   5 . 4 7   6 4 . 5 4   P a d d y   F i e l d   1 2 . 8 3   2 2 . 6 4   3 5 . 4 6   T o t a l   7 1 . 8 9   2 8 . 1 1   1 0 0         T ab le  3 .   T h C o n cu r r en ce   Ma tr ix   R e s u l w it h   th I n p u t o f   t h C o m b in at io n   o f   R ef lecta n ce   I m a g es  R ed ,   NI R ,   SW I R - 1   ( %)  an d   th I n d ex   I m a g es o f   NDVI   an d   NO A I   ( %)   R e f e r e n c e s   M O D I S - T e r r a   N o n - P a d d y   F i e l d   P a d d y   F i e l d   T o t a l   N o n -   P a d d y   F i e l d   6 5 . 5 1   1 . 4 1   6 6 . 9 2   P a d d y   F i e l d   1 3 . 1 6   1 9 . 9 2   3 3 . 0 8   T o t a l   7 8 . 6 7   2 1 . 3 3   1 0 0         T ab le  4 .   T h R esu lt s   o f   t h C a lcu latio n   o f   M L C   o f   T h r ee   T y p es o f   C las s if icatio n   I n p u ts     C l a ssi f i c a t i o n   i n p u t s   A c c u r a c y   ( %)   U se r   P r o d u c e r   O v e r a l l   R e f l e c t a n c e   6 0 . 9 1   8 6 . 4 3   8 3 . 5 0   I n d e x   6 3 . 8 2   8 0 . 5 3   8 1 . 7 0   R e f l e c t a n c e   an d   I n d e x   6 0 . 2 2   9 3 . 4 0   8 5 . 4 3         T h h ig h er   th s lo p f ac to r   th lo w er   u s er   ac cu r ac y ,   as  s h o w n   in   Gr ap h   o f   A cc u r ac y   r ela tio n   to   th e   s lo p in   F ig u r 8 .   Fro m   t h g r ap h ,   it  ca n   b s ee n   th a th h ig h er   th s lo p th lo w er   t h ac cu r ac y ,   t h u s er   ac cu r ac y   a n d   t h p r o d u ce r   ac cu r ac y .   I ca n   al s o   b s ee n   t h at   u s er   ac c u r ac y   d ec r ea s es  l in ea r l y ,   at  s lo p <1 7 %   u s er   ac cu r ac y   w ill  b > 8 0 %;  an d   also   p r o d u ce r   ac cu r ac y   d r o p s   s h ar p l y   b et w ee n   s lo p 1 to   s l o p 2 %,  th en   d o w n   li n ea r l y .   T h i s   i n d icate s   th at  o n   t h s lo p o f   0 - 2 p ad d y   f ield s   ca n   b w ell  id e n ti f ie d   b y   MO DI S - T er r a   d ata,   w h er ea s   o n   s lo p > 2 % is   d if f ic u lt to   id en t if y .     T y p es  o f   p ad d y   f ield   w i ll  a l s o   in f l u e n ce   t h r es u lt s   o f   cl ass i f icatio n   ac c u r ac y .   T h r e s u lt   o f   t h e   ca lcu latio n   o f   th i n f l u en ce   o f   th e s t y p e s   o f   p ad d y   f ield s   i s   s h o w n   in   T ab le  5 .   Fro m   th e   t ab le,   it  is   k n o w n   th at  t h v ar iatio n   o f   ac cu r ac y   d if f er en ce s   o v er   th id en tifie d   p ad d y   f ield   t y p es  is   q u ite  l ar g e,   r an g i n g   f r o m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 9   :   1 3 4 6   -   1358   1354   2 3 to   7 8 %.  An d   r a in - f ed   l o w la n d   p ad d y   is   t h m o s d i f f icu lt  t y p o f   p ad d y   w it h   u s er   ac cu r ac y   o f   2 2 . 9 2 %   id en ti f ied   b y   t h i s   ap p r o ac h .   F r o m   th e   r es u lt  o f   co m p ar ati v e   an al y s i s   b et w ee n   t h r es u lt s   o f   ar ea   ca lc u latio n   b ased   o n   th d is tr ict  b o u n d ar y   o f   th r ee   i n p u t s   o f   cla s s i f icat i o n   o f   p ad d y   f ield   a n d   th P ad d y   Field   Ma p   f r o m   th Mo A   s h o w ed   th a all  o f   th clas s i f icatio n   r esu lts   p er f o r m ed   ac c u r ac y   m o r th a n   0 . 8 5 .   T h o s ar th e   co r r elatio n   ( r 2 )   o f   t h r e f lecta n ce   in p u t i s   0 . 8 7 ,   th e   in d e x   i n p u t i s   0 . 8 9 ,   an d   t h co m b in a tio n   o f   r ef l ec tan ce   an d   in d ex   i n p u is   0 . 8 5 .   T h co r r elatio n   a m o n g   th o s ap p r o ac h es  is   s h o w n   i n   Fi g u r 9 .   T h r es u lt  o f   co m p ar ativ e   an al y s is   b et w ee n   t h r esu l ts   o f   ar ea   ca lcu latio n   b ased   o n   th p r o v in ce   b o u n d ar y   o f   th r ee   in p u ts   o f   class i f icatio n   o f   p ad d y   f ield   a n d   t h P ad d y   F ield   Ma p   f r o m   th Mo A ,   s h o w ed   th at  al o f   th cla s s i f icatio n   r esu lt s   p er f o r m ed   co r r elatio n   ( r 2 )   m o r th a n   0 . 9 9 .   T h o s ar th e   co r r elatio n   ( r 2 )   o f   th e   r ef lecta n ce   i n p u t   is   0 . 9 9 8 ,   th in d ex   in p u i s   0 . 9 9 1 ,   an d   th co m b i n atio n   o f   r e f l ec tan ce   a n d   in d ex   in p u i s   0 . 9 9 8 .   T h co r r elatio n   a m o n g   t h o s ap p r o ac h es   is   s h o w n   i n   F ig u r 1 0 .   T h r esu l ts   o f   ca lc u latio n   p er   p r o v in ce   o f   th ese   p h e n o lo g ical   m o d el s   ar s h o w n   i n   T ab le   6 .   T h r esu lt  o f   th is   s t u d y   p r o v id es  h ig h er   class i f icatio n   r esu l th an   t h p r ev io u s   s tu d y   co n d u cted   b y   Xiao   et  al.   w it h   co r r elatio n   ( r 2 )   r ea ch ed   0 . 4 9 - 0 . 6 5   ( h ill y - f la ar ea   o f   co u n t y - le v el)   an d   0 . 8 0 - 0 . 8 8   ( h ill y - f la t a r ea   o f   p r o v in cial  le v el)   f o r   C h i n a,   an d   r ea ch ed   0 . 4 4   f o r   I n d o n esia  [ 2 8 ] .             Fig u r 7 .   C o m b in at io n   o f   R G B   o f   v ar io u s   p ad d y   f ield s   o f   cl ass i f icatio n   r esu l ts No te:   R ed   is   class if ica tio n   u s i n g   r ef lecta n ce   R ed ,   NI R ,   S W I R - 1   ( to tal  ar ea =7 6 . 1 0 %);   g r ee n   is   clas s i f icatio n   u s i n g   b o th   co m b in a tio n s   o f   r ef lecta n ce   a n d   in d e x   ( to tal  ar ea =7 1 . 8 9 %);  b lu is   class if ica tio n   u s in g   i n d ex   NDVI   a n d     NO A I   ( to tal  ar ea =7 8 . 6 7 %)           Fig u r 8 .   A   g r ap h   o f   th r elati o n   o f   ac cu r ac y   o f   r esu lt o f   cla s s i f icatio n   w it h   th i n p u co m b in atio n   o f   r ef lecta n ce   a n d   in d e x   i m a g es t o   s lo p e       T ab le  5 .   T h A cc u r ac y   o f   Fo u r   T y p es P ad d y   Field   Ma n a g e m en t o f   t h e   C la s s i f icatio n   w it h   th I n p u t o f   th e   C o m b in at io n   o f   R ef lec tan ce   a n d   I n d ex   ( %)   C l a ssi f i c a t i o n   o f   p a d d y   f i e l d   b a se d   o n   t h e   M o A   d a t a   T h e   r e su l t   o f   p a d d y   f i e l d   i d e n t i f i c a t i o n   b y   M O D I S   ( %)   U se r   a c c u r a c y   o f   p a d d y   f i e l d   N o n - p a d d y   f i e l d   P a d d y   f i e l d   T o t a l   T e c h n i c a l l y   I r r i g a t e d   3 . 2 8   1 1 . 6 3   1 4 . 9 1   7 8 . 0 0   T e c h n i c a l l y   S e mi   I r r i g a t e d   4 . 0 9   6 . 1 1   1 0 . 2 0   5 9 . 9 2   S i mp l e   I r r i g a t e d   0 . 9 1   0 . 7 3   1 . 6 4   4 4 . 5 6   R a i n - f e d   4 . 8 9   1 . 4 5   6 . 3 4   2 2 . 9 2   N o n - P a d d y   F i e l d   6 5 . 5 1   1 . 4 1   6 6 . 9 2   -   T o t a l   7 8 . 6 7   2 1 . 3 3   1 0 0 . 0 0   -   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P a d d field   cla s s ifica tio n   w ith   MODI S - Ter r a   m u lti - temp o r a l   ima g tr a n s fo r ma tio n   …  ( Mu h a mma d   Dimya ti )   1355       Fig u r 9 .   C o r r elatio n   b et w ee n   th ca lcu latio n   o f   M ODI S - T er r i m ag cla s s i f icatio n   r esu lts   w it h   t h s tat is tical  d ata  o f   P ad d y   Field s   f r o m   th Mo A   b ase  i n   d is tr ict   r eg io n           Fig u r 1 0 .   C o r r elatio n   b et w ee n   th ca lc u latio n   o f   MO DI S - T er r im a g clas s i f icatio n   r es u lt s   w ith   t h s tatis t ical  d ata  o f   P ad d y   Field s   f r o m   th Mo A   b ase  i n   p r o v in ce   r eg io n .       B y   u s in g   t h co m b in a tio n   o f   r ef lecta n ce   an d   i n d ex   m e t r ic  in p u t,   th e   r e s u lt  o f   an al y s i s   u s i n g   s tatis t ical  d ata  o f   2 0 1 6   o n l y   p er f o r m ed   6 4 . 1 o f   t h id e n ti f ied   p ad d y   f ield   ar ea .   Ho w e v er ,   b y   a n al y s is ,   w h ic h ,   co n s id er in g   s p atial  d i s tr ib u tio n   d ata  as  s h o w n   i n   T ab le   5   ( a r ea   o f   p ad d y   f ield =2 1 . 3 3 %)  an d   T ab le  3   ( ar ea   o f   p ad d y   f iel d =3 3 . 0 8 %),   th r esu l o f   ac cu r ac y   b ase  o n   s tat is tical   d ata  is   2 1 . 3 3 /3 3 . 0 8   o r   6 4 . 4 %.       T ab le  6 .   C o m p ar is o n   o f   P ad d y   Field   A r ea   o f   C las s i f icatio n   R esu lt  a n d   R e f er en ce   Data   b y   P r o v in ce   No   P r o v i n c e   T h e   r e su l t   o f   c l a ssi f i c a t i o n   w i t h   p h e n o l o g i c a l   mo d e l   ( h a )   P a d d y   f i e l d   d a t a   f r o m t h e   M o A   o f   2 0 1 6   ( h a )   R e f l e c t a n c e   I n d e x   C o mb i n a t i o n   o f   r e f l e c t a n c e   a n d   I n d e x   1   Ea st   Jav a   7 7 9 , 3 9 4   9 7 7 , 6 7 7   7 2 1 , 9 6 7   1 , 0 8 7 , 0 1 8   2   C e n t r a l   J a v a   6 7 4 , 7 2 4   7 5 5 , 8 9 0   6 1 0 , 6 9 6   9 6 3 , 6 6 5   3   W e st   Jav a   6 8 0 , 3 0 3   8 1 1 , 8 2 7   5 9 0 , 9 1 2   9 1 3 , 9 7 6   4   Jo g j a k a r t a   5 1 , 3 97   3 7 , 6 7 6   3 5 , 4 3 2   5 3 , 9 8 5   5   B a n t e n   1 2 5 , 4 4 3   1 4 8 , 8 6 3   1 0 5 , 7 4 2   2 0 3 , 1 2 3   6   Jak a r t a   1 , 3 9 0   1 3 4   8 8 8   5 8 1       T o t a l   2 , 3 1 2 , 6 5 2   2 , 7 3 2 , 0 6 8   2 , 0 6 5 , 6 3 6   3 , 2 2 2 , 3 4 7     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.