新疆到底种了多少棉花？遥感技术告诉你

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作为现代信息技术的前沿技术，遥感技术可以客观、准确、及时地提供作物生态环境和作物生长的各种信息，它是精确农业获得田间数据的重要来源。

高光谱遥感是当前农业遥感技术的前沿研究领域，特别是珠海一号的成功发射，推动了我国农业遥感研究应用的进一步发展。

新疆是我国重要的棉花产区，总产量已连续20多年位居全国第一位。准确、及时地提供棉花的播种面积,对政府部门及时掌握棉花生产情况制定相关调控政策,对棉花加工企业与棉农预测市场情况有重要意义。

接下来，我们以新疆石河子总场为例，探讨：如何利用高光谱卫星估算出新疆棉花的种植面积？

1 技术流程

本次案例采用的高光谱影像数据，来源“珠海一号”卫星星座的OHS高光谱卫星。

不同遥感图像需要采用不同处理流程，根据数据情况可以包括正射校正、图像配准、大气校正、图像融合、镶嵌与裁剪等。

2 基于光谱特征的农作物遥感识别

首先我们知道，地面物体的种类不同，反映出来的光谱特征也不同。我们可以通过这些光谱特征差异来进行农作物种类的分辨。

这次的试验我们采用了支持向量机法（简称SVM）进行高光谱影像分类。SVM简单的来说，就是在一个多维的空间里，把两种不同的物体区分开来。

而这次的试验里，我们仅需分辨研究区域中的棉花与非棉花。所以采用SVM进行区分OHS（珠海一号）高光谱遥感影像分类，估算出研究区域的棉花种植面积，既符合本次试验研究区域的现状，也符合SVM算法的本质要求。

3 研究结果验证与分析

为了实验的精准性，我们对这次实验进行了实地数据采集。从图1可以看出，实地采集的ASD数据与珠海一号OHS（珠海一号）高光谱数据进行对比分析，发现OHS（珠海一号）高光谱数据和ASD数据的相关性比较高

图1-a 棉花

OHS高光谱影像（橙色）与ASD实测的光谱反射率曲线（蓝色）对比

图1-b 池塘水体

OHS高光谱影像（橙色）与ASD实测的光谱反射率曲线（蓝色）对比

图1-c 菜地

OHS高光谱影像（橙色）与ASD实测的光谱反射率曲线（蓝色）对比

我们将实地采集的其它样本数据的光谱特征，与OHS（珠海一号）高光谱数据的光谱特征进行对比。

如图2所示，发现棉花和其他地物的光谱曲线差异比较明显，但是其他地物光谱比较难以区分。这个结果也表明在研究区域可以高精度的提取棉花种植面积信息。

图2 OHS高光谱典型地物的光谱反射率曲线

4 结论

通过前面分析的基础上，针对OHS（珠海一号）高光谱数据特点，根据丰富的作物光谱特性、以及棉花和其他地物光谱曲线的差异等信息，采用SVM算法提取棉花种植面积信息，最终提取的新疆石河子总场的棉花种植面积为21.30万亩（见图3），和当地农业统计的22.46万亩进行对比，精度在90%左右。

图3 新疆石河子棉花种植产品专题图

这也证明了SVM算法扩展了OHS（珠海一号）等高光谱数据在农业中应用范围，为农作物面积提供了新的技术支持。

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来源：欧比特卫星大数据（版权归原作者及刊载媒体所有）

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编辑 / 富裕   审核 / 白杨  刘峰

指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129）