發(fā)布時(shí)間：2020-05-17 15:34

【摘要】：甘蔗是一種重要的糖料作物和能源原料,我國(guó)食糖行業(yè)的主要原料來源于甘蔗,每年甘蔗產(chǎn)糖量占總食糖產(chǎn)量的90%以上。基于糖類在日常生活中的不可或缺性,應(yīng)從源頭開始監(jiān)測(cè),即及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)甘蔗的生長(zhǎng)狀況,這對(duì)國(guó)家制定食糖相關(guān)政策、進(jìn)出口計(jì)劃,以及制糖企業(yè)安排生產(chǎn)都具有重要意義。此外,中國(guó)90%的甘蔗分布在南方地區(qū),尤其華南地區(qū)占比極大。然而這些區(qū)域在氣候上常年多云多雨、在種植結(jié)構(gòu)上有地物分布破碎、作物混雜嚴(yán)重的特點(diǎn),這給傳統(tǒng)的光學(xué)遙感帶來了一定的挑戰(zhàn),使之很難進(jìn)行甘蔗的監(jiān)測(cè)。而主動(dòng)微波遙感不受云雨影響、全天候、全天時(shí)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn),已逐漸成為南方農(nóng)作物監(jiān)測(cè)的重要數(shù)據(jù)源�；谝陨媳尘�,本文以華南多云多雨地區(qū)甘蔗識(shí)別為研究重點(diǎn),選擇廣西區(qū)崇左市為實(shí)驗(yàn)區(qū),以C波段雙極化Sentinel-1為主要數(shù)據(jù)源,同時(shí)輔助光學(xué)數(shù)據(jù)Sentinel-2,結(jié)合野外采集數(shù)據(jù),在充分理解甘蔗在C波段極化散射機(jī)理的基礎(chǔ)上,研究更高精度下的甘蔗提取方法;通過一個(gè)生長(zhǎng)周期的觀測(cè)確定甘蔗識(shí)別的最佳時(shí)相(組合),建立所有甘蔗的共性特征---極化特征時(shí)序生長(zhǎng)曲線;并進(jìn)一步研究基于多時(shí)相離散觀測(cè)與連續(xù)生長(zhǎng)曲線的甘蔗識(shí)別方法,實(shí)現(xiàn)甘蔗的空間格局監(jiān)測(cè)。具體研究結(jié)果如下:(1)經(jīng)過對(duì)崇左市一整年SAR數(shù)據(jù)的分析,繪制甘蔗和水稻、桉樹、香蕉等特征農(nóng)作物的生長(zhǎng)曲線。發(fā)現(xiàn)適合提取甘蔗的時(shí)相是3月、6月、8月和11月,最佳時(shí)相為11月,最佳極化特征為交叉極化VH。同時(shí)計(jì)算甘蔗與其他地物的可分離性,結(jié)果表明VH對(duì)應(yīng)的8月數(shù)據(jù)最利于甘蔗和水稻的區(qū)分。在甘蔗提取中,交叉極化VH優(yōu)于同極化VV。同時(shí),引入極化特征(VV-VH)/(W+VH),驗(yàn)證此特征有利于區(qū)分香蕉和桉樹的區(qū)分,此方法可引申到樹種分類的相關(guān)研究中。(2)基于雷達(dá)數(shù)據(jù)的分類,分別使用最大似然、SVM、CART和隨機(jī)森林方法進(jìn)行分類,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:在使用單景影像進(jìn)行分類時(shí),11月份對(duì)應(yīng)的處于伸長(zhǎng)期的影像,其分類精度最高,為80.62%,最優(yōu)方法為CART分類法;在使用疊加數(shù)據(jù)時(shí),其精度會(huì)高于單景分類,且隨著數(shù)據(jù)的增加,精度不斷變高。精度最高時(shí)達(dá)到89.19%,對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為四個(gè)時(shí)相疊加的數(shù)據(jù)集。同時(shí),疊加后數(shù)據(jù)可增加分類精度只適應(yīng)于植物不同時(shí)期的數(shù)據(jù)合成,同一生長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)合成反而會(huì)降低分類精度(3)基于光學(xué)和雷達(dá)數(shù)據(jù)合成的分類,出現(xiàn)最優(yōu)分類精度結(jié)果所對(duì)應(yīng)的方法依然是CART法,其分類精度為87.54%。表明雷達(dá)數(shù)據(jù)融合光學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)增加分類精度有重要作用。(4)本文融合多分類器(SVM、CART和隨機(jī)森林)進(jìn)行農(nóng)作物的分類和甘蔗的提取,其精度可達(dá)到90.23%,為本研究中方法中所獲得的最高精度,表明多分類器融合對(duì)農(nóng)作物的提取有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
【圖文】：

中國(guó)最主要的糖料作物，其蔗糖產(chǎn)量占全國(guó)食糖總產(chǎn)量的 90%以本，廣泛種植于北緯 30 度到南緯 30 度的熱帶亞熱帶地區(qū)。在我南地區(qū)如廣西（占全國(guó)產(chǎn)量近 70％）、廣東和海南地區(qū)，同時(shí)還域在種植甘蔗。尤其在廣西，甘蔗已經(jīng)成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民脫貧致富的支制糖企業(yè)以及保險(xiǎn)公司對(duì)了解當(dāng)年的甘蔗生產(chǎn)的預(yù)測(cè)信息、種植植的面積信息要求很迫切。提前了解甘蔗的種植信息可使得政府規(guī)劃、對(duì)適應(yīng)市場(chǎng)變化的戰(zhàn)略的制定同時(shí)兼顧企業(yè)效應(yīng)這三方面進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)物料的最優(yōu)化利用，為制定進(jìn)出口可以極大程度地穩(wěn)定食糖價(jià)格從而保證食糖的安全[2]。周期跨度大，植期多樣，如表 1.1 所示為甘蔗生長(zhǎng)的物候特征圖2、3、4 和 5 分別表示不同季節(jié)種類的甘蔗，主要包括春植蔗、蔗和宿根蔗。G(Germination）、S(Seeding)、T(Tillering)、G G(Gran)分別代表甘蔗的不同生長(zhǎng)階段，即萌芽期、幼苗期、分蘗期、伸生長(zhǎng)過程如圖 1.1 所示，分別顯示了不同時(shí)期內(nèi)甘蔗的生長(zhǎng)狀況其監(jiān)測(cè)變得困難。

增速位居全區(qū)第一。第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整為 20.0：43.9：36.1，其比重分別變化-0.9%、3.4%和-1.5%。2.2 數(shù)據(jù)介紹以廣西壯族自治區(qū)崇左市為實(shí)驗(yàn)區(qū)，在該區(qū)域進(jìn)行了大量的地面調(diào)查及初步研究針對(duì)所選實(shí)驗(yàn)區(qū)，從雙極化 SAR 數(shù)據(jù)和光學(xué)數(shù)據(jù) Sentinel-2 的獲取和地面調(diào)查采樣兩方面進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。2.2.1 Sentinel-1 數(shù)據(jù)介紹2005 年底，歐盟委員會(huì)提出“哥白尼計(jì)劃”，即協(xié)助歐洲和世界上其他的國(guó)家處理自然災(zāi)害事件。該“計(jì)劃”可綜合歐洲各國(guó)的衛(wèi)星力量從而形成全面大尺度的觀測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)并免費(fèi)提供業(yè)務(wù)服務(wù)。本文主要使用 Sentinel-1 和 Sentinel-2 衛(wèi)星，其中 Sentinel-1 為雷達(dá)衛(wèi)星，Sentinel-2 為光學(xué)衛(wèi)星，如圖 2.3 所示：Sentinel-1 衛(wèi)星其包含兩顆衛(wèi)星，其兩顆衛(wèi)星分別為 Sentinel-1A 衛(wèi)星和 Sentinel-1衛(wèi)星。Sentinel-1A 從屬歐洲空間局哥白尼計(jì)劃，是該計(jì)劃的首顆環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星。經(jīng)過了
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S566.1;TP751

【參考文獻(xiàn)】

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2668783