XXII.F.253
Анализ временных рядов радиолокационных данных Sentinel-1 для мониторинга сельскохозяйственных культур Хабаровского края
Верхотуров А.Л. (1), Холодков А.А. (2)
(1) ВЦ ДВО РАН, Хабаровск, Россия
(2) ДВНИИСХ, Хабаровск, Россия
На сегодняшний день использование данных дистанционного зондирования Земли микроволнового диапазона длин волн в задачах мониторинга сельскохозяйственных культур, является перспективным дополнением методов и технологий, базирующихся на данных в оптическом диапазоне. К основным преимуществам данных с радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) можно отнести возможность получения информации независимо от наличия облачности, а также их чувствительность к структурным и диэлектрическим характеристикам зондируемой поверхности. Для оценки состояния и динамики хода роста временных серий радиолокационных изображений сельскохозяйственных культур обычно рассматриваются вегетационные индексы РСА [1-3]. Однако для таких задач используется не весь потенциал данных РСА. Интерферометрическая когерентность чувствительна к изменениям земной поверхности между съемками, вызванных ростом растительности [4,5]. Она может использоваться для получения биофизических параметров культур и определения дат сбора урожая или вспашки поля. К тому же, поляриметрические характеристики данных РСА могут быть использованы для идентификации фенологических стадий роста [6,7].
В настоящей работе рассмотрены возможности радиолокационных спутниковых данных в задачах мониторинга сельскохозяйственных культур Хабаровского края. По данным съемки миссии Sentinel-1 были получены временные серии: радиолокационных вегетационных индексов DpRVI, RVI и VH/VV; интерферометрической когерентности; поляриметрических характеристик (энтропия Шеннона, степень линейной поляризации, угол ориентации и угол эллиптичности). Сделан вывод о том, что индексы DpRVI, RVI и VH/VV для основных типов сельскохозяйственных земель Хабаровского края имеют отличительные особенности. Показано, что отношение когерентности для двух поляризаций VH/VV может быть использовано для мониторинга роста культур в определенных случаях. Установлено, что наиболее подходящими поляриметрическими характеристиками для идентификации фенологических стадий роста являются степень линейной поляризации, угол ориентации и угол эллиптичности.
Исследования проводились при поддержке гранта Российского Научного Фонда № 24-11-20030: «Разработка компьютерных методов и моделей оценки неоднородностей сельскохозяйственных угодий как способ повышения ресурсного потенциала АПК (на примере юга Хабаровского края)».
Ключевые слова: радиолокационные вегетационные индексы, поля сельскохозяйственного назначения, временные ряды, Sentinel-1Литература:
- Kim Y., van Zyl J. J. A Time-Series Approach to Estimate Soil Moisture Using Polarimetric Radar Data // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. – 2009. – Vol. 47(8). – Pp. 2519-2527.
- Kumar S.D, Rao S.S., Sharma J.R. Radar Vegetation Index as an Alternative to NDVI for Monitoring of Soyabean and Cotton // Indian Cartographer. – 2013. – Vol. 23. – Pp. 91-96.
- Mandal D., Kumar V., Ratha D., Dey S., Bhattacharya A., Juan M. Lopez-Sanchez., McNairn H., Rao Y. S. Dual polarimetric radar vegetation index for crop growth monitoring using Sentinel-1 SAR data // Remote Sensing of Environment. – 2020. – Vol. 247. – Pp. 111954.
- Villarroya-Carpio A., Lopez-Sanchez J.M. Multi-Annual Evaluation of Time Series of Sentinel-1 Interferometric Coherence as a Tool for Crop Monitoring // Sensors. – 2023. – Vol. 23(4). – Pp. 1833.
- Чимитдоржиев Т.Н., Дмитриев А.В., Дагуров П.Н. Технология совместного анализа временных рядов изображений интерферометрической когерентности Sentinel 1 и вегетационного индекса по данным Sentinel 2 для мониторинга сельскохозяйственных полей // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2020. – Т. 17(4). – С. 61-72.
- Harfenmeister K., Itzerott S., Weltzien C., Spengler D. Detecting Phenological Development of Winter Wheat and Winter Barley Using Time Series of Sentinel-1 and Sentinel-2 // Remote Sensing. – 2021. – Vol. 13(24). – Pp. 5036.
- Bao X., Zhang R., Lv J., Wu R., Zhang H., Chen J., Zhang B., Ouyang X., Liu G. Vegetation descriptors from Sentinel-1 SAR data for crop growth monitoring // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. – 2023. – Vol. 203(17). – Pp. 86-114.
Презентация доклада
Видео доклада
Ссылка для цитирования: Верхотуров А.Л., Холодков А.А. Анализ временных рядов радиолокационных данных Sentinel-1 для мониторинга сельскохозяйственных культур Хабаровского края // Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2024. C. 160. DOI 10.21046/22DZZconf-2024aДистанционное зондирование растительных и почвенных покровов
160