Prospects of using optical and radar images for monitoring crop rotations in the Khabarovsk Territory | Перспективы использования оптических и радарных изображений для контроля за соблюдением севооборотов в Хабаровском крае

Prospects of using optical and radar images for monitoring crop rotations in the Khabarovsk Territory | Перспективы использования оптических и радарных изображений для контроля за соблюдением севооборотов в Хабаровском крае

2021

Stepanov, A.S. | Dubrovin, K.N. | Verkhoturov, A.L. | Selezneva, N.A. | Sunyajkin, A.A.

English. The control over the observance of crop rotation and identification of crops using Earth remote sensing data is one of the most important tasks of practical agriculture. For the experimental fields of the Far Eastern Research Institute of Agriculture, located in the Khabarovsk region, we obtained a series of optical and radar images from the Landsat-8 and Sentinel-1 satellites for the period from May to September 2017. Using satellite data for 12 calendar dates in 2017, we calculated the values of optical NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) and DpRVI (Dual polarimetric Radar Vegetation Index) for individual fields with soybean, oat, and timothy grass. These indices characterized the growth of photosynthetically active plant biomass. The study aimed to assess the possibility of using the NDVI and DpRVI indices for identifying crops in the fields of the Khabarovsk region. To this end, we plotted seasonal variations of the vegetation indices for these crops, approximated by various nonlinear functions. Subsequently, using cluster analysis, we assessed the quality of the classification of the experimental fields. When using the double logistic function, the DpRVI approximation error was 10.4%; when using the 3rd degree polynomial, the NDVI approximation error was 14%. The cluster analysis resulted in allocating three classes, while all soybean fields were correctly classified with DpRVI only. The plotted curves of the seasonal variation of DpRVI values for soybean, oat, and timothy grass, as well as wheat with post-sowing of timothy grass, have a characteristic appearance for each class. The proposed approach could be used to control the crop rotation of soybean, which is the main crop in the south of the Far East. It is also promising for the general classification of arable land.

Show more [+]

Less [-]

Russian. Контроль за соблюдением севооборота и идентификация с.-х. культур с использованием данных дистанционного зондирования Земли – одна из важнейших задач практического сельского хозяйства. Для опытных полей Дальневосточного НИИ сельского хозяйства, расположенных на территории Хабаровского района, в период с мая по сентябрь 2017 г. была получена серия оптических и радарных снимков со спутников Landsat-8 и Sentinel-1. По спутниковым данным для 12 календарных дат 2017 г. были рассчитаны значения оптического индекса NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) и радарного индекса DpRVI (Dual polarimetric Radar Vegetation Index), характеризующих рост фотосинтетически активной биомассы растений, для отдельных полей с соей, овсом и тимофеевкой луговой. Цель исследования – оценка возможности использования индексов NDVI и DpRVI для идентификации с.-х. культур на полях Хабаровского района. Для этого были построены графики сезонного хода вегетационных индексов с.-х. культур, аппроксимированные разными нелинейными функциями. В дальнейшем, с применением кластерного анализа, проводили оценку качества классификации опытных полей. Ошибка аппроксимации DpRVI при использовании двойной логистической функции составила 10,4%, ошибка аппроксимации NDVI с использованием полинома 3 степени находилась на уровне 14%. По результатам проведенного кластерного анализа сформировалось 3 класса, при этом все поля с соей были верно классифицированы только при использовании DpRVI. Построенные кривые сезонного хода значений DpRVI для сои, овса и тимофеевки, а также пшеницы с подсевом тимофеевки имеют характерный вид для каждого класса. Предложенный подход может быть использован для контроля севооборота сои – основной культуры юга Дальнего Востока, а также будет перспективным для общей классификации пахотных земель.

Show more [+]

Less [-]

Bibliographic information

Achievements of Science and Technology in Agribusiness

Issue

12

ISSN

0235-2451

Other Subjects

Rotacion de cultivos; Teledetection; Identificacion; Teledeteccion; Federacion de rusia; Index de vegetation; Federation de russie; Indice de vegetacion

Note

Summaries (En, Ru). 5 ill.. 2 tables. 19 ref.