Плуталова Т.   Ковалевская Н.М.  

Распознавание сельскохозяйственных культур сухостепной зоны Кулундинской равнины (пшеница, подсолнечник) на основе данных спутниковой группировки RapidEye

Докладчик: Плуталова Т.

Сельское хозяйство   одна из самых перспективных сфер для использования данных дистанционного зондирования Земли в целях повышения интенсификации. Текущие результаты мониторинга становятся гораздо объективнее и точнее, когда совмещаются с актуальными картами сельхозугодий. При этом задачи мониторинга решаются эффективнее и с существенно меньшими затратами, так как нет необходимости использовать полевые данные для определения границ полей и гораздо легче выполняется выделение обучающих участков.
На основе карт сельхозугодий были использованы обучающие участки двух классов зерновых культур:
I. подсолнечника (единовременная посадка, визуальные образцы могут сильно отличаться друг от друга по спектральным свойствам )
II. пшеницы (внутри каждого подкласса визуальные образцы схожи по спектральным свойствам):
(i) подкласс ранней посадки,
(ii) подкласс поздней посадки,
(iii) подкласс посадки на полях, ранее использованных для подсолнечника.
Группировка пяти мини-спутников RapidEye, запущенных 29.08.2008 г., позволяет выполнять съемку одного и того же района Земли с периодичностью 24 часа с ежедневной площадью покрытия 4 млн км2 и высоким пространственным разрешением   до 5 м. Наличие крайнего красного канала (red-edge, 0,69–0,73) является уникальной особенностью съемочной аппаратуры данных спутников   он является переходным между видимой областью спектра (где растительные пигменты поглощают большую часть падающей энергии) и областью ближнего ИК канала (где растения обладают высокой отражательной способностью). Поэтому на начальном этапе исследования спектральная «однородность» обучающих агроучастков была протестирована с помощью RGB-композитов, включающих ближний ИК, крайний красный и красный каналы, а также с помощью индекса растительности. Оказалось, что:
1) в классе подсолнечника визуальные образцы могут сильно отличаться друг от друга по спектральным свойствам, несмотря на единовременность посадки.
2) в классе пшеницы визуальные образцы схожи по спектральным свойствам внутри каждого подкласса и существенно различаются между подклассами.
На последующем этапе была проведена параметрическая классификация, выделяющая среди других классов (естественной растительности и водных объектов) класс подсолнечника и подклассы пшеницы. Исследования, проведенные на основе снимка RapidEye  от 03.08.2010 показали, что:
1) эффективно выделяются единовременно посаженные поля подсолнечника на основе только спектральной модели, несмотря на высокое разрешение снимков и возможное различие цветовых и структурных признаков внутри обучающих участков;
2) сложно выделить разновременно посаженные поля пшеницы только на основе общей спектральной модели: результатом является «соль-перец» эффект, когда на пшеничных полях «обнаруживаются» элементы подсолнечника и/или естественной растительности;
3) эффективно выделяются поля пшеницы, соответствующие разным подклассам – ранняя, поздняя, посаженная после подсолнечника, etc   на основе различных спектральных моделей:  каждому подклассу пшеницы должна соответствовать независимая спектральная модель, полученная в процессе «обучения»;
4) в мониторинге обеих культур – пшеницы и подсолнечника   на основе спектральных признаков размер обучающих участков (менее 100га, 130-170га, более 200га и т.д.) не влияет на эффективность  результата. 
Для Алтайского края, занимающего одно из ведущих место по производству зерновых культур в Сибири, мониторинг состояния сельскохозяйственных посевов имеет стратегическое значение. Среди них - не только идентификация и мониторинг состояния посевов, но и прогнозирование урожайности. Учитывая проведенные ранее исследования [1] группировка RapidEye оказывается на сегодняшний день наиболее перспективной для возможностей оперативной оценки состояния культур на региональном и местном уровнях.

Список литературы
1. Плуталова Т.Г. Использование простанственно-спектральных характеристик для сравнительной оценки площадей посевов сухостепной зоны Кулундинской равнины [Электронный ресурс]//Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: тезисы докладов Х открытой всероссийской конференции. ИКИ РАН. Москва, 12-16 ноября 2012. 1 CD-ROM.   Загл. с этикетки диска


К списку докладов