Анализ и сравнительная характеристика временных рядов радарных вегетационных индексов сельскохозяйственных культур Дальнего Востока по данным Sentinel-1

В настоящее время, с развитием спутниковых систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), появилась возможность эффективно проводить мониторинг и анализ состояния сельскохозяйственных культур на различных этапах стадии роста и развития. Использование данных мультиспектральной съемки в оптическом диапазоне длин волн и методы их обработки для такого рода задач получили широкое развитие в научном сообществе. Они являются важным элементом эффективного информационного обеспечения сельскохозяйственной отрасли. Однако, немалое внимание в последнее время, также уделено и методам обработки радиолокационных данных (SAR – Synthetic Aperture Radar). Отмечается, что каждая отдельная культура ведет себя по-разному во временной серии SAR изображений [1-3]. Это позволяет использовать временные ряды радарных индексов для мониторинга сельхозкультур, в том числе для идентификации, картографирования и оценки динамики их развития.
В работе выполнен анализ и сравнительная характеристика радарных вегетационных индексов сельскохозяйственных культур на территории Хабаровского края и Амурской области. По данным спутника Sentinel-1 за период с апреля по октябрь 2021 г. были построены временные ряды SAR изображений. Для каждого поля были вычислены радарные вегетационные индексы: отношение удельной эффективной площади рассеяния поляризаций VV к VH: σ0VV/σ0VH, RVI [4], и DpRVI [5]. Обработка временных рядов SAR проводилась с помощью нелинейных аппроксимирующих функций: ряд Фурье, двойная логистическая функция и функция Гаусса. По результатам статистического анализа выявлено, что для всех культур Хабаровского района и Амурской области наиболее устойчивым оказался индекс DpRVI. Отмечается, что коэффициент вариации в период набора максимума вегетации для σ0VV/σ0VH, RVI и DpRVI имеет значения: 10%, 8% и 5% соответственно. Проведенный анализ также продемонстрировал, что сезонный ход всех исследуемых культур для трех радарных индексов имеет отличительные особенности.

Исследования проводились при поддержке гранта Российского Научного Фонда № 23-76-00007: «Разработка научных методов и подходов устойчивого управления почвенными ресурсами на основе технологий дистанционного зондирования Земли (на примере юга Дальнего Востока)».