Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 13–17 ноября 2023 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XXI.F.183

Использование временных рядов NDVI и методов машинного обучения для классификации пахотных земель Хабаровского края

Дубровин К.Н. (1), Верхотуров А.Л. (2), Степанов А.С. (3)
(1) Вычислительный центр ДВО РАН, Хабаровск, Хабаровский край, Россия, Россия
(2) Хабаровский Федеральный исследовательский центр ДВО РАН, Хабаровск, Россия
(3) Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Хабаровск, п.Восточный-1, Россия
Автоматизированная классификация пахотных земель с использованием данных ДЗЗ является основой для эффективного мониторинга сельскохозяйственных культур, контроля севооборота и выявления случаев нерационального использования земель сельскохозяйственного назначения. Для пахотных земель Хабаровского края года по мультиспектральным снимкам Sentinel-2 (10 м) за период с апреля 2021 по октябрь 2023 были построены сезонные временные ряды значений недельных композитов NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Недостающие из-за отсутствия пригодных для анализа (вследствие облачности) снимков значения были восстановлены при помощи аппроксимации двойной синусоидальной функцией. В качестве классов выступали произрастающие на полях культуры (соя, гречиха, овес, многолетние травы, ячмень, кукуруза, картофель), а также залежь. В качестве методов машинного обучения использовались SVM (Support Vector Machines), RF (Random Forest) и GB (Gradient Boosting).
Общая точность для пикселей полей, не задействованных в обучении, составила 77,2%, 93,5% и 94,0 % для SVM, RF и GB соответственно. Значения F1 для разных типов пахотных земель Хабаровского края находились в диапазоне 0,59-0,93 для SVM, и 0,88-0,98 для RF и GB. При этом временные затраты при использовании GB на порядок ниже в сравнении с другими методами. Таким образом, установлено, что наиболее высокая точность классификации пахотных земель на основе временных рядов индекса NDVI, полученных при анализе спутниковых изображений Sentinel-2, была достигнута при использовании метода градиентного бустинга. Схожие результаты следует ожидать в регионах со схожей структурой пахотных земель и фенологическими циклами культур, в том числе других регионах Дальнего Востока.

Ключевые слова: NDVI, временные ряды, классификация, пахотные земли

Ссылка для цитирования: Дубровин К.Н., Верхотуров А.Л., Степанов А.С. Использование временных рядов NDVI и методов машинного обучения для классификации пахотных земель Хабаровского края // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2023. C. 361. DOI 10.21046/21DZZconf-2023a

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов

361