近日，中國熱科院橡膠所熱帶林業(yè)生態(tài)課題組在幼齡橡膠園遙感監(jiān)測方面取得了新進展。該團隊通過聯(lián)合多源衛(wèi)星遙感影像以及先進的機器學(xué)習(xí)算法，成功實現(xiàn)了對2015-2022年間海南島幼齡橡膠園時空分布信息的精確監(jiān)測。
遙感技術(shù)作為大面積監(jiān)測橡膠種植信息的主要手段，在近二十年內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，橡膠識別的相關(guān)研究也取得了顯著發(fā)展。然而，以往的研究主要關(guān)注具有森林特征的成齡橡膠園，對于幼齡橡膠園的識別存在困難，或者識別結(jié)果誤差較大。這導(dǎo)致獲得的橡膠分布圖明顯滯后5-6年，對橡膠園的生產(chǎn)和管理造成了不利影響。
橡膠所熱帶林業(yè)生態(tài)課題組將研究焦點對準(zhǔn)了我國第二大植膠區(qū)—海南島。該團隊預(yù)先篩選了橡膠園的潛在種植區(qū)域，并綜合利用了包括Landsat-8和Sentinel-2光學(xué)遙感影像，以及Sentinel-1雷達影像在內(nèi)的多源遙感數(shù)據(jù)集。結(jié)合隨機森林模型，構(gòu)建了幼齡橡膠園的識別模型，成功提高了橡膠園早期識別的精度。
研究結(jié)果顯示，使用Landsat 8、Sentinel-2和Sentinel-1的融合數(shù)據(jù)源，并構(gòu)建3個月步長的時間序列，在準(zhǔn)確識別幼齡橡膠方面取得了最佳效果。橡膠樹在種植的第二年、第三年和第四年的識別總體精度分別達到了0.78、0.87和0.93。此外，該研究還進一步探索了海南島幼齡橡膠園的時空分布，發(fā)現(xiàn)2015年以來，海南島年度新種植橡膠的面積呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。同時，海南島幼齡膠園的空間分布表現(xiàn)出明顯的異質(zhì)性，西北部地區(qū)的幼齡膠園密集，而東部地區(qū)相對稀疏。
這一研究成果不僅為預(yù)測橡膠產(chǎn)量提供了最新的作物種植信息，還將有助于提高橡膠種植業(yè)的監(jiān)測和管理水平，為橡膠產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。
基于12個月步長合成時間序列數(shù)據(jù)的算法示例
2015-2022海南島新建橡膠園分布圖
2015-2022海南島新建橡膠園不同市縣面積統(tǒng)計
相關(guān)研究成果以“Early identification of immature rubber plantations using Landsat and Sentinel satellite images”為題發(fā)表于《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》。中國熱科院橡膠所與南京林業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生王心澄為論文第一作者，中國熱科院橡膠所陳幫乾研究員和南京林業(yè)大學(xué)云挺教授為論文共同通訊作者。該研究得到海南省自然科學(xué)基金創(chuàng)新團隊項目、國家自然科學(xué)基金、中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項 和天然橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1569843224004515.
