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农田玉米秸秆覆盖类型的光学和微波遥感识别潜力分析

文献类型： 中文期刊

作者： 张文茜 1 ; 李文娟 1 ; 余强毅 1 ; 唐华俊 1 ; 王聪 1 ; 吴文斌 1 ;

作者机构： 1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室

关键词： Sentinel-1;Sentinel-2;秸秆覆盖;遥感识别;潜力分析

期刊名称： 农业工程学报

ISSN： 1002-6819

年卷期： 2025 年 41 卷 018 期

页码： 140-150

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 农田秸秆覆盖是保护性耕作的重要措施,有助于推动农业可持续发展.不同的秸秆覆盖类型往往体现出差异化的农田管理方式,具有重要的农业意义.尽管遥感技术已广泛应用于秸秆覆盖监测,目前在秸秆覆盖类型分类体系的构建方面仍属空白,光学与微波遥感影像在不同秸秆覆盖类型识别中的能力也缺乏系统评估.针对上述问题,该研究选取吉林省四平市梨树县作为研究区,利用Sentinel-1 微波影像和Sentinel-2光学影像,设计了 3种分类体系,并基于这些体系构建分类场景,系统评估光学与微波遥感影像在不同玉米秸秆覆盖类型识别中的潜力.构建了 3种秸秆覆盖识别的分类体系:留茬覆盖+根茬堆叠覆盖+根茬无覆盖、秸秆覆盖+秸秆无覆盖、留茬+非留茬;通过组合 3种分类体系与 13种光学和微波特征组合构建了 39个分类场景;对比并分析 3个分类体系下样本的直方图分布、Jeffries-Matusita(JM)距离以及 39个分类场景的分类精度.结果表明,Sentinel-2数据的JM距离均>1,识别以上 3个分类体系的最高总体精度分别为 76.00%、81.00%以及 95.00%,Kappa系数分别为 0.64、0.62以及 0.90,F1分数分别为 75.94%、80.95%以及95.00%,可以较好识别秸秆覆盖.根据JM距离和总体精度的大小,Sentinel-2识别能力由大到小分别为留茬+非留茬、秸秆覆盖+秸秆无覆盖以及留茬覆盖+根茬堆叠覆盖+根茬无覆盖.而Sentinel-1数据的JM距离均<1,识别 3个分类体系的最高总体精度仅为 42.00%、64.00%以及 63.00%,Kappa系数仅为 0.13、0.28以及 0.26,F1分数仅为 41.25%、63.87%以及 62.82%,秸秆覆盖识别精度总体偏低.此外,Sentinel-1作为Sentnel-2的辅助数据也未能提高 3个分类体系的可分性和精度.综上,Sentinel-2影像在耕作方式未知下仍能有效识别潜在保护性耕作区域.研究结果为识别保护性耕作区域提供了技术支撑,也为相关政策的制定与推广提供科学依据.

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