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-1

Литература:

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.

Двадцать вторая международная конференция "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"

XXII.F.253

Анализ временных рядов радиолокационных данных Sentinel-1 для мониторинга сельскохозяйственных культур Хабаровского края

Дистанционное зондирование растительных и почвенных покровов