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Berechnung des Baumwollindex in der Weiku-Oasenregion von Xinjiang
Hintergrund Einführung
Baumwolle zählt zu den wichtigsten Wirtschaftspflanzen meines Landes. Ihr Wachstumsprozess umfasst entscheidende Phasen wie Keimlings-, Knospen-, Blüh-, Kapsel- und Büschelstadium. Die traditionelle Baumwollbewirtschaftung basiert auf manuellen Feldinspektionen und Erfahrungswerten. Dies ist nicht nur zeit- und arbeitsaufwändig, sondern erschwert auch die großflächige, schnelle und objektive Bestimmung des Wachstumsstadiums. Mit der Entwicklung der Fernerkundungstechnologie hat sich die Überwachung des Baumwollwachstums mithilfe spektraler Indizes zu einer effizienten, kostengünstigen und automatisierten Methode entwickelt. Der Boll Cotton Index (BCI), ein Fernerkundungsindex für die mittleren bis späten Wachstumsstadien, erfasst sensibel die Kapselhülle und -exposition, die Blattvergilbung sowie Veränderungen der Bestandsstruktur während des Büschelstadiums und ist somit ein wichtiger Indikator für die Überwachung der Baumwollwachstumsstadien.
Daten und Methoden
1. Daten
Diese Fallstudie verwendet hyperspektrale und multispektrale Bilder der Weiku-Oasenregion in Xinjiang, die am 10. August 2025 vom Satelliten Xiguang-1 05 (Tianxianpei) und am 11. August 2025 vom Satelliten Sentinel-2 aufgenommen wurden, mit atmosphärisch korrigierten L2C-Reflexionsdaten.
2. Methoden
Der Baumwollwachstumsstatus in dieser Region wird anhand des Baumwollindex (BCI) wie folgt berechnet:
Darunter: Rot (rotes Licht, 620–680 nm): Wird von Baumwollblättern während der Wachstumsphase stark absorbiert, nimmt aber während der Seneszenz und der Kapselöffnung deutlich zu. Rotrand (rote Kante, 705–740 nm): Reagiert empfindlich auf Veränderungen des Chlorophyllgehalts und nimmt mit der Vergilbung der Blätter und sinkendem Stickstoffgehalt ab.
Ergebnisdarstellung
Die folgende Zahl wurde durch BCI-Berechnung ermittelt:
Abbildung 1. Satellit Xiguang-1 05 (eine Himmelsübereinstimmung) 20250810
Abbildung 2 Sentinel-2 20250811
Der Vergleich zeigte eine hohe Übereinstimmung der Ergebnisse beider Indizes. Der BCI-Index spiegelt den Zusammenhang zwischen der Bandreflexion und der Wachstumsphase der Kulturpflanze wider. Während der Kapselöffnung nahm die Blattanzahl ab, wodurch die Baumwollkapseln freilagen. Dies führte zu einem Anstieg des Rotanteils und einem Rückgang des Rotrandanteils, was den BCI-Wert signifikant reduzierte. In der Blüte- und Kapselbildungsphase war die Blattanzahl hoch und der Grünanteil stark, was zu einem niedrigen Rotanteil und einem hohen Rotrandanteil führte und den BCI-Wert signifikant erhöhte.
Der Boll Cotton Index (BCI) nutzt die spektralen Variationen der Baumwolle von der Vollblüte bis zum Öffnen der Kapseln umfassend und ist somit ein hochsensibler Fernerkundungsindex für die späteren Wachstumsstadien der Baumwolle. Er kann für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, darunter die Überwachung des Kapselöffnens, die Ertragsprognose und die Identifizierung von Baumwollfeldern. Darüber hinaus lässt er sich flexibel mit hyperspektralen und multispektralen Daten kombinieren und eignet sich daher für die regionale Überwachung und das großflächige Agrarmanagement. Mit der rasanten Entwicklung der hyperspektralen Satelliten- und UAV-Fernerkundung werden zukünftige, auf dem BCI basierende Baumwollmodelle immer präziser und automatisierter und bieten so eine solide technische Grundlage für intelligente Landwirtschaft und präzises Baumwollmanagement.