Ацэнка сельскагаспадарчай дзейнасці і класіфікацыя ўчасткаў дробных культур на аснове часовых шэрагаў дыстанцыйных здымкаў

З развіццём тэхналогій дыстанцыйнага зандзіравання, маніторынг і кіраванне сельскай гаспадаркай паступова рухаюцца ў бок інтэлекту і дакладнасці. Выкарыстанне часовых шэрагаў дыстанцыйных здымкаў для вызначэння сельскагаспадарчай дзейнасці і класіфікацыі сельскагаспадарчых культур на пэўных участках стала важным інструментам у сучаснай сельскай гаспадарцы.

Агляд дыстанцыйных здымкаў часовых шэрагаў

Часавыя здымкі дыстанцыйнага зандзіравання — гэта шматчасовыя здымкі адной і той жа тэрыторыі, атрыманыя ў розны час. Гэтыя здымкі могуць паступаць з розных платформаў, такіх як спадарожнікі і беспілотнікі. Аналізуючы гэтыя дадзеныя, можна атрымаць феналагічную інфармацыю ў часавым вымярэнні і інфармацыю аб размеркаванні сельскагаспадарчых культур у прасторавым вымярэнні, тым самым выяўляючы дынамічныя змены ў глебавым покрыве і росце сельскагаспадарчых культур.

Меркаванне аб сельскагаспадарчай дзейнасці

Ацэнка сельскагаспадарчай дзейнасці ў першую чаргу ўключае вызначэнне пасеваў, класіфікацыю тыпаў сельскагаспадарчых культур і маніторынг стану росту. Часовыя шэрагі дыстанцыйных здымкаў могуць выконваць наступныя функцыі:

Вызначэнне зоны пасадкі:

Аналізуючы змены індэкса расліннасці на шматчасовых здымках, можна вызначыць размеркаванне культываваных зямель у розныя сезоны.

Алгарытмы машыннага навучання выкарыстоўваюцца для класіфікацыі малюнкаў і дакладнага размежавання зон пасадкі.

Класіфікацыя тыпаў сельскагаспадарчых культур:

Выкарыстоўваючы змены спектральных характарыстык розных сельскагаспадарчых культур падчас іх цыклу росту, ствараецца класіфікацыйная мадэль для ідэнтыфікацыі тыпаў сельскагаспадарчых культур.

Аб'яднанне дадзеных часовых шэрагаў можа палепшыць дакладнасць і стабільнасць класіфікацыі.

Маніторынг росту:

Аналізуючы часавыя змены вегетацыйных індэксаў, мы можам кантраляваць рост і здароўе сельскагаспадарчых культур. Гэта дазваляе своечасова выяўляць анамаліі на ўчастку, такія як шкоднікі і хваробы, засухі і паводкі, забяспечваючы ранняе папярэджанне.

Прыклады прымянення

1. Візуалізацыя дадзеных часовых шэрагаў і вылучэнне феналагічных перыядаў

△Малюнак 1. Выявы часовых шэрагаў графіка і вылучэнне феналагічных перыядаў

Мы сабралі штоквартальныя часовыя шэрагі дадзеных здымкаў за 2022-2023 гады з дэманстрацыйнага ўчастка ў раёне Чан'ань правінцыі Сіань. Пасля фільтрацыі і маскіроўкі на аснове воблака мы ў рэшце рэшт адабралі 18 здымкаў. Мы нармалізавалі рост сельскагаспадарчых культур з дапамогай NDVI, каб параўнаць адрозненні ў росце сельскагаспадарчых культур у розны час.

Як паказана на малюнку вышэй, назіраючы за зменамі вегетацыйнага індэкса з цягам часу, можна вызначыць ключавыя феналагічныя перыяды, што дазваляе прагназаваць і ацэньваць сельскагаспадарчую дзейнасць. У спалучэнні з інфармацыяй аб прасторавым размеркаванні можна стварыць карты размеркавання сельскагаспадарчых культур, класіфікаваныя па сезонах.

2. На аснове новага прасторава-часавага аналізу гарачых кропак і класіфікацыі сельскагаспадарчай дзейнасці

△Малюнак 2 Карта размеркавання сельскагаспадарчых культур у залежнасці ад сельскагаспадарчай дзейнасці

Выявы часовых шэрагаў пераўтвараюцца ў вектарныя кропкі або шматмерныя растравыя дадзеныя, і будуецца прасторава-часавы куб. На аснове куба да кожнага часовага пласта прымяняецца аналіз гарачых кропак у адпаведнасці з фіксаванымі прасторавымі сувязямі суседства і часавымі крокамі. Вынікі аналізу гарачых кропак затым статыстычна аналізуюцца для кожнай сеткі, што ў канчатковым выніку прыводзіць да класіфікацыйнай карты, якая змяшчае як прасторавую, так і часавую інфармацыю. Нарэшце, вынікі класіфікацыі інтэрпрэтуюцца ў адпаведнасці з рэальнымі сцэнарамі прымянення.

Як паказана на малюнку вышэй, плошча ратацыі пшаніцы і кукурузы ўяўляе сабой гарачую кропку ваганняў вегетацыйнага індэкса NDVI на працягу квартала 2022-2023 гадоў, што сведчыць аб значным росце ўраджаю на працягу ўсяго перыяду часу, але з інтэрваламі. Гэта інтэрпрэтуецца як перыяд з'яўлення пшаніцы і перыяд з'яўлення кукурузы пасля збору ўраджаю пшаніцы, што класіфікуе яе як двухсезонную плошчу пасеву. Плошча аднаказонных пасеваў сведчыць аб тым, што рэгіён не мае значных характарыстык прасторава-часавых варыяцый, і вызначана, што большая частка плошчы з'яўляецца аднаказоннай пасевай. Частковыя паравыя плошчы ўяўляюць сабой тэрыторыі, дзе культуры не вырошчваюцца на працягу большай часткі пасеўнага сезона, з магчымай аднаказоннай пасевай культур у пэўны час. Паравыя плошчы ўяўляюць сабой тэрыторыі, дзе культуры не вырошчваюцца на працягу ўсяго пасеўнага сезона.

Выкарыстоўваючы часовыя здымкі дыстанцыйнага зандзіравання, можна вызначыць феналагічныя стадыі сельскагаспадарчых культур і ацаніць сельскагаспадарчую дзейнасць на ўчастках на аснове гэтых стадый, тым самым дасягаючы больш падрабязнай класіфікацыі і дазваляючы кантраляваць рост участкаў на аснове сельскагаспадарчай дзейнасці і працэсаў пасадкі.