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收稿日期:
2025-02-08
出版日期:
2025-04-29
基金项目:
作者简介:
鄂海林,硕士研究生,工程师,研究方向为农业遥感。E-mail:1398350605@qq.com
通信作者:
E Hailin1,2, ZHOU Decheng1(), LI Kun3,4
Received:
2025-02-08
Online:
2025-04-29
Foundation items:
Common Application Support Platform for National Civil Space Infrastructure Land Observation Satellites(2017-000052-73-01-001735)
About author:
E Hailin, E-mail: 1398350605@qq.com
Corresponding author:
摘要:
【目的/意义】 水稻是中国的主要作物之一,准确提取水稻面积对保障粮食安全、温室气体排放管理、水资源调配及生态保护至关重要。光学与微波遥感数据融合是水稻监测主要发展趋势,但现有研究大多依赖传统的物候学特征(如移栽期),忽视了植被和水体指数在水稻生长全过程中的整体动态变化特征。为了快速、准确地获取水稻种植分布、面积等信息,以中国典型水稻种植区—杭嘉湖平原为例,研发了一种基于Sentinel-1/2数据和Google Earth Engine(GEE)云计算平台的水稻种植面积提取方法,即NDVI-SDWI 动态融合水稻识别方法(Dynamic NDVI-SDWI Fusion Method for Rice Mapping, DNSF-Rice)。 【方法】 首先,通过Sentinel-2归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)时间序列,基于阈值分割获取水稻种植潜在分布范围;其次,通过Sentinel-1双极化水体指数(Sentinel-1 Dual-Polarized Water Index, SDWI)时间序列,分析其在水稻生长周期内的动态变化特征,构建阈值分割算法获取基于微波数据的水稻种植分布;最后,将上述结果的交集作为最终水稻分布范围,构建了杭嘉湖平原2019—2023年10 m空间分辨率的水稻种植分布图。此外,利用地面实测数据和统计数据对提取结果进行了精度验证,并与其他产品进行了对比分析。 【结果与讨论】 本研究所提取的水稻种植分布图总体精度为96%,F1得分超过0.96,水稻种植面积整体呈逐年增长的趋势,提取面积与统计数据具有高度的一致性,优于其他相关产品。 【结论】 DNSF-Rice水稻识别方法基于GEE云平台,结合了光学和合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)时间序列数据的优势,利用了NDVI和SDWI在水稻生长全过程中的整体动态变化特征,为高效、精确监测水稻种植面积提供了新的思路。
中图分类号:
鄂海林, 周德成, 李坤. 基于Sentinel 1/2和GEE的水稻种植面积提取方法——以杭嘉湖平原为例[J]. 智慧农业(中英文), doi: 10.12133/j.smartag.SA202502003.
E Hailin, ZHOU Decheng, LI Kun. Method for Extracting the Cultivation Aera of Rice Based on Sentinel-1/2 and Google Earth Engine (GEE): A Case Study of the Hangjiahu Plain[J]. Smart Agriculture, doi: 10.12133/j.smartag.SA202502003.
表 3
覆盖杭嘉湖平原的公开水稻分布制图产品
产品简称 | 年份 | 空间分辨率/m | 遥感数据源 | 核心方法 | 数据来源 |
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APRA500[ | 2000—2021年 | 500 | Terra/Aqua MODIS | 物候指数特征法 | https://cstr.cn/15732.11.nesdc.ecodb.rs.2022.029 |
Rice-TWDTW[ | 2017—2023年 | 10 | Sentinel-1/2 | 光谱时序曲线匹配法 | https://cstr.cn/31253.11.sciencedb.06963 |
EARice10水稻制图[ | 2023年 | 10 | Sentinel-1/2 | 物候指数特征法 | https://doi.org/10.5281/zenodo.13118409 |
表5
2023年县级尺度水稻提取面积与统计面积数值对比
区/县名称 | 提取面积/km² | 统计面积/km² | 差值/km² |
---|---|---|---|
余杭区 | 66.44 | 76.82 | -10.38 |
临平区 | 13.52 | 10.73 | 2.79 |
德清县 | 39.99 | 52.00 | -12.01 |
南浔区 | 94.41 | 119.75 | -25.34 |
吴兴区 | 61.47 | 76.06 | -14.59 |
海宁市 | 100.03 | 117.60 | -17.57 |
桐乡市 | 98.96 | 129.40 | -30.44 |
秀洲区 | 113.05 | 130.80 | -17.75 |
嘉善县 | 108.79 | 134.20 | -25.41 |
平湖市 | 126.45 | 155.70 | -29.25 |
南湖区 | 66.40 | 83.30 | -16.9 |
海盐县 | 119.61 | 120.90 | -1.29 |
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