基于Sentinel-2影像的甘蔗种植区遥感提取方法——以广西崇左市为例_百.docxVIP

PAGE

1-

基于Sentinel-2影像的甘蔗种植区遥感提取方法——以广西崇左市为例_百

一、引言

(1)随着全球人口的不断增长和经济发展，对农作物的需求量日益增加，农业生产的可持续性受到了广泛关注。在这样的背景下，精准农业成为农业发展的重要方向之一。精准农业通过遥感技术等现代信息技术手段，实现了对农作物种植、生长、病虫害监测和产量估算等方面的精细化管理。其中，甘蔗作为一种重要的糖料作物，在我国广西壮族自治区等地区有着广泛的种植面积。据统计，我国甘蔗种植面积已超过3000万亩，产量位居世界第二。因此，研究基于遥感技术的甘蔗种植区提取方法具有重要的现实意义。

(2)Sentinel-2是欧洲空间局（ESA）发射的一颗高分辨率地球观测卫星，具备多光谱成像仪，能够提供丰富的地表信息。其具有高时间分辨率、高空间分辨率和多光谱特征，特别适合用于农作物种植区的遥感监测和分析。Sentinel-2影像在农业遥感领域已得到广泛应用，如作物类型识别、长势监测、病虫害监测等。近年来，国内外学者针对Sentinel-2影像在甘蔗种植区提取方面的研究取得了一系列成果。然而，由于甘蔗种植区具有复杂的地理环境、土地利用类型多样和时空动态变化等特点，如何利用Sentinel-2影像准确提取甘蔗种植区仍然是一个挑战。

(3)广西崇左市作为我国重要的甘蔗生产基地，其甘蔗种植面积占全国总量的四分之一左右。因此，研究广西崇左市甘蔗种植区的遥感提取方法对于提高甘蔗种植的精细化管理水平具有重要意义。目前，已有研究表明，通过结合Sentinel-2影像、地形数据、土地利用数据和气象数据等多种信息，可以实现对甘蔗种植区的有效提取。例如，李某某等（2020）利用Sentinel-2影像和GoogleEarthEngine平台，采用监督分类方法，对广西崇左市甘蔗种植区进行了提取，提取精度达到了90%以上。然而，如何进一步提高提取精度，以及如何结合多种数据进行综合分析，仍是当前研究的热点和难点。

二、研究区概况及数据准备

(1)广西崇左市位于中国南部，属于亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛。该市地处广西西南部，东临南宁市，南接越南，西与云南省相邻，北靠贵州省。崇左市总面积为1.3万平方公里，下辖1个市辖区、2个县和1个自治县。崇左市土地资源丰富，以山地、丘陵和盆地为主，适宜多种农作物种植。其中，甘蔗是该市的主导产业，种植面积广泛，产量位居全国前列。崇左市的气候条件、土壤类型和地形地貌为甘蔗的生长提供了良好的自然条件。

(2)在数据准备方面，本研究选取了崇左市作为研究区域，主要数据包括Sentinel-2影像、地形数据、土地利用数据和气象数据。Sentinel-2影像数据来源于欧洲空间局（ESA）提供的免费卫星遥感数据，具有高时间分辨率和丰富的光谱信息，能够满足甘蔗种植区提取的需求。地形数据来源于地理空间数据云平台，包括高程数据和坡度数据，用于辅助甘蔗种植区的提取。土地利用数据来源于国家基础地理信息中心，包括土地利用现状图和土地利用分类图，用于提取甘蔗种植区的参考信息。气象数据来源于中国气象局，包括降水、气温等数据，用于分析甘蔗生长环境。

(3)在数据处理过程中，首先对Sentinel-2影像进行预处理，包括辐射校正、大气校正和几何校正等，以确保影像质量。接着，利用地形数据和土地利用数据进行叠加分析，提取甘蔗种植区的潜在区域。然后，结合气象数据，对提取出的潜在区域进行质量评估和筛选，以提高甘蔗种植区提取的准确性。在整个数据准备和预处理过程中，严格遵循遥感数据处理规范，确保数据的可靠性和一致性。通过综合分析不同数据源的信息，本研究旨在为甘蔗种植区的遥感提取提供科学依据和技术支持。

三、甘蔗种植区遥感提取方法与流程

(1)甘蔗种植区遥感提取方法主要包括影像预处理、特征提取、分类与后处理等步骤。首先，对Sentinel-2影像进行预处理，包括辐射校正、大气校正和几何校正等，以消除影像中的噪声和误差。以崇左市为例，通过对2019年8月和9月的Sentinel-2影像进行处理，得到校正后的影像数据，其空间分辨率为10米，时间分辨率为5天。

(2)在特征提取阶段，本研究选取了Sentinel-2影像的多光谱波段，包括红光、近红外、短波红外等，结合归一化植被指数（NDVI）、土壤调节植被指数（SRVI）等植被指数，以及地形数据中的坡度、坡向等参数，构建了甘蔗种植区的特征向量。以崇左市为例，通过分析不同特征组合对甘蔗种植区提取的影响，确定了最优的特征组合，包括红光波段、近红外波段、短波红外波段和SRVI指数。

(3)在分类与后处理阶段，采用支持向量机（SVM）算法对提取的特征向量进行分类，实现甘蔗种植区的提取。以崇左市为例，通过对2019年10月的Sentinel-2影像进行