JS 杂志上的传感器 1687 - 7268 1687 - 725 x Hindawi出版公司 10.1155 / 2015/548506 548506年 研究文章 监测损伤向日葵和玉米包裹使用雷达和光学时间序列数据 Surek 乔治- Nador Gizella 杨 剑 大地测量学研究所 地图学与遥感 Bosnyak ter 5, 1149年布达佩斯 匈牙利 fomi.hu 2015年 26 7 2015年 2015年 26 12 2014年 24 04 2015年 26 7 2015年 2015年 版权©2015 Gyorgy Surek Gizella Nador。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

本文的目的是监测农田的几何结构变化的时间行为受到四个不同类型的伤害:杂草感染,西部玉米根虫(WCR)风暴的伤害,和干旱时间序列的不同类型的光学和quad-pol RADARSAT2数据。基于我们的研究结果证实感染豚草向日葵可以被评估雷达(6月中旬)和光学卫星图像(8月中旬)。向日葵的干旱的影响来自光学光谱指数,非常好认以及“<我nline-formula> 我 “分香农熵(<我nline-formula> SE 我 从雷达卫星图像)收购了在7月的第一个十年。评估雷达和光学卫星图像获得之间的最后十年7月和8月中旬被证明是最有效的检测造成的损害在玉米地里WCR或风暴。香农熵的组件被证明在识别有重要作用。我们的项目展示了潜力综合使用偏振雷达和光学卫星图像监测几种类型的农业损失。

 1。介绍

偏振特性的各种作物类型已经被许多作者研究[ 1- - - - - - 3]。根据他们的这些特性取决于众多反射表面元素的属性(例如,表面反射率、含水量和粗糙度)特别是在植物的几何结构。因此,作物的偏振特性可以申请评估状况,识别作物类型和作物的物候阶段( 4- - - - - - 7]。提出损害如何修改植物对偏振雷达波束的反应。目标是确定光学和SAR时间序列可以检测损害作物结构时空变化。

损伤导致农田的光谱和几何特征的变化。因此,最有效的方式识别的损伤可以coevaluate光学和偏振雷达卫星图像。之前我们的调查的结果在这个问题上已经提出了几个出版物( 8- - - - - - 10]。

我们的调查的目的(摘要)监测时间农田杂草影响感染的结构性变化,WCR,干旱和风暴的伤害以及在一些研究领域在匈牙利的综合运用光学和雷达数据的时间序列。4的时间行为不同类型的损害已经调查,进行3个不同的样本地区(琼格拉德,Bekes和Baranya)。

杂草的影响感染已经检查过向日葵Baranya网站。杂草感染产生不连续的常规几何row-sown作物品种。图 1礼物weed-infected几何结构之间的区别和健康的向日葵包裹。

演示豚草感染的几何结构之间的区别和控制(weed-free)向日葵字段。

琼格拉德网站由旱灾引起的几何变化向日葵包裹被检查,与健康的向日葵田。图 2说明了这两个状态的几何结构的差异在向日葵包裹。

演示几何结构的控制和干旱的区别强调向日葵字段。

至于Bekes网站,我们研究了两种不同类型的损伤发生在玉米田,评估在两个不同的日期。西方玉米根虫的幼虫(WCR)攻击植物的根,产生个人玉米茎下跌;因此,包裹显示了风景,而受伤。图 3说明了景区受损的玉米田的几何结构之间的区别和控制。沉重的风暴可能对玉米的影响类似,尽管在这种情况下是根据风向精益。在这两种情况下,玉米田的几何结构发生明显的变化,表现出相当大的差异相比,控制玉米茎站着有序的包裹。

几何结构WCR /风暴破坏玉米田相比健康的玉米田(控制)。

介绍了coevaluation的结果多瞬时RADARSAT-2(标准quad-pol)和光学卫星图像对于上述伤害。

 2。材料和方法

这一段介绍了研究区域选择,使用的数据(卫星和参考数据),和方法应用。

2.1。研究领域

我们的调查是应用于三个不同的研究领域:琼格拉德,Baranya, Bekes网站(图 4)。

研究区域的位置和覆盖雷达卫星图像和位置参考包裹对SPOT5 Baranya网站(20/08/2012 R:近红外光谱,G:短波红外成像,B:红色)卫星图像合成的。

琼格拉德,坐落在河提萨河和多瑙河之间可以以小型包裹(平均包裹大小是1 - 5公顷),差的砂质土壤持水量;因此,对干旱地区非常敏感。

Baranya网站,Transdanubia位于南部,中型包裹(20 - 30公顷)。该地区,尤其是向日葵,非常感染豚草和许多其他类型的杂草。

Bekes站点位于东南部匈牙利平原的一部分。其平均大包大小需要40 - 50公顷。作为与玉米单作玉米产量的一个重要领域,它开启了大门WCR的蔓延。该地区遭受严重的风暴在2012年几次。我们分析了风暴的影响发生在7月7日,2012年。

 2.2。数据使用

覆盖的卫星图像和样本区域是显示在图的位置 4。

应用光学和雷达卫星图像的特征(采集数据,日期的参考数据收集,和其他特征)如表所示 1- - - - - - 3。表 4- - - - - - 9包含描述的光学雷达卫星图像申请考试。每个雷达卫星图像加上光学卫星图像的获得是几乎在同一时间。尽管我们尽力了,我们并不总是成功地收集地面同时参考数据。

数据申请琼格拉德网站。

收购日期RADARSAT2 实地调查日期 光学卫星图像和收购日期
14/6/2012 14-15/06/2012 陆地卫星TM7 18/06/2012
8/7/2012 3-5/07/2012 陆地卫星TM7 04/07/2012,之眼:30/06/2012,IRS-R2 AWiFS: 03/07/2012
1/8/2012 - - - - - - 陆地卫星TM7 20/07/2012,SPOT5 29/07/2012,陆地卫星TM7 05/08/2012
25/8/2012 26/09/2012 SPOT5 19/08/2012,陆地卫星TM7 21/08/2012

数据申请Baranya网站。

收购日期RADARSAT2 实地调查日期 光学卫星图像和收购日期
17/6/2012 17/6/2012 IRS-R2丽丝三世1/5/2012陆地卫星TM7 31/5/2012陆地卫星TM7 16/6/2012
11/7/2012 3-4/7/2012 IRS-P6丽丝III: 30/6/2012,陆地卫星TM7 02/7/2012,陆地卫星TM7 11/7/2012
4/8/2012 - - - - - - SPOT4: 28/7/2012,陆地卫星TM7 3/8/2012,IRS-R2丽丝三世5/8/2012
28/8/2012 24-26/9/2012 陆地卫星TM7 19/08/2012,SPOT5 20/08/2012,陆地卫星TM7 28/08/2012,IRS-P6丽丝三世10/09/2012

数据申请Bekes网站。

收购日期RADARSAT2 实地调查日期 光学卫星图像和采集数据
26/7/2012 6-8/8/2012 陆地卫星TM7 13/7/2012,陆地卫星TM7 20/7/2012,SPOT4 29/7/2012,IRS-P6丽丝三世8/8/2012
19/8/2012 - - - - - - 陆地卫星TM7 14/8/2012,SPOT5 19/8/2012,陆地卫星TM7 30/8/2012

光学卫星图像申请琼格拉德网站的描述。

收购日期 卫星 空间分辨率(m) 光谱分辨率
29/04/2012 第三IRS-P6丽丝 20. 绿色,红色,近红外、短波红外成像
01/05/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
11/05/2012 IRS-R2 AWiFS 50 绿色,红色,近红外、短波红外成像
18/06/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
30/06/2012 之眼 0.5 蓝色,绿色,红色,近红外光谱
01/07/2012 IRS-P6 AWiFS 50 绿色,红色,近红外、短波红外成像
03/07/2012 IRS-R2 AWiFS 50 绿色,红色,近红外、短波红外成像
04/07/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
20/07/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
29/07/2012 SPOT5 10 绿色,红色,近红外、短波红外成像
05/08/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
05/08/2012 IRS-R2 AWiFS 50 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
19/08/2012 SPOT5 10 绿色,红色,近红外、短波红外成像
21/08/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
06/10/2012 IRS-R2 AWiFS 50 绿色,红色,近红外、短波红外成像

雷达卫星图像申请琼格拉德网站的描述。

收购日期 卫星 空间分辨率(m) 两极分化 波长(cm) 入射角(°) 梁 通过
14/06/2012 RADARSAT2 20. Quad-pol 5.6 37.4 - -38.9 SQ18 提升
08/07/2012 RADARSAT2 20. Quad-pol 5.6 37.4 - -38.9 SQ18 提升
01/08/2012 RADARSAT2 20. Quad-pol 5.6 37.4 - -38.9 SQ18 提升
25/08/2012 RADARSAT2 20. Quad-pol 5.6 37.4 - -38.9 SQ18 提升

光学卫星图像申请Baranya网站的描述。

收购日期 卫星 空间分辨率(m) 光谱分辨率
01/05/2012 第三IRS-R2丽丝 20. 绿色,红色,近红外、短波红外成像
11/05/2012 IRS-R2 AWiFS 50 绿色,红色,近红外、短波红外成像
31/05/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
16/06/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
30/06/2012 第三IRS-P6丽丝 20. 绿色,红色,近红外、短波红外成像
02/07/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
03/07/2012 IRS-R2 AWiFS 50 绿色,红色,近红外、短波红外成像
11/07/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
28/07/2012 SPOT4 20. 绿色,红色,近红外、短波红外成像
03/08/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
05/08/2012 第三IRS-R2丽丝 20. 绿色,红色,近红外、短波红外成像
19/08/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
20/08/2012 SPOT5 10 绿色,红色,近红外、短波红外成像
28/08/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
10/09/2012 第三IRS-P6丽丝 20. 绿色,红色,近红外、短波红外成像

雷达卫星图像申请Baranya网站的描述。

收购日期 卫星 空间分辨率(m) 两极分化 波长(cm) 入射角(°) 梁 通过
17/06/2012 RADARSAT2 20. Quad-pol 5.6 41.0 - -42.4 SQ22 提升
11/07/2012 RADARSAT2 20. Quad-pol 5.6 41.0 - -42.4 SQ22 提升
04/08/2012 RADARSAT2 20. Quad-pol 5.6 41.0 - -42.4 SQ22 提升
28/08/2012 RADARSAT2 20. Quad-pol 5.6 41.0 - -42.4 SQ22 提升

光学卫星图像申请Bekes网站的描述。

收购日期 卫星 空间分辨率(m) 光谱分辨率
03/07/2012 第三IRS-P6丽丝 20. 绿色,红色,近红外、短波红外成像
13/07/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
29/07/2012 SPOT4 20. 绿色,红色,近红外、短波红外成像
29/07/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
08/08/2012 第三IRS-P6丽丝 20. 绿色,红色,近红外、短波红外成像
14/08/2012 陆地卫星TM7 30. 蓝色,绿色,红色,近红外光谱、SWIR1 SWIR2
19/08/2012 SPOT5 10 绿色,红色,近红外、短波红外成像

雷达卫星图像申请Bekes网站的描述。

收购日期 卫星 空间分辨率(m) 两极分化 波长(cm) 入射角(°) 梁 通过
26/07/2012 RADARSAT2 20. quad-pol 5.6 35.4 - -37.0 SQ16 下行
19/08/2012 RADARSAT2 20. quad-pol 5.6 35.4 - -37.0 SQ16 下行

参考数据收集从weed-infected向日葵包裹、WCR风暴破坏玉米包裹,向日葵包裹遭受干旱。控制数据收集从记者健康包裹。引用数据收集表中给出的结果 10- - - - - - 12。

描述的参考向日葵字段,琼格拉德网站。

时间 控制 遭受干旱 总
#字段 面积(公顷) #字段 面积(公顷) #字段 面积(公顷)
14-15/6/2012 5 79年 5 79年
3-5/7/2012 34 103年 8 31.4 42 134年
26/9/2012 5 11.8 5 12
总 44 194年 8 31日 52 225年

描述的参考向日葵字段,Baranya网站。

时间 Weed-free Weed-infected 总
#字段 面积(公顷) #字段 面积(公顷) #字段 面积(公顷)
17/6/2012 2 18 2 18
3-7/7/2012 17 204年 10 80年 27 284年
24-26/9/2012 11 67年 13 51 24 118年
总 30. 289年 23 131年 53 420年

参考描述玉米地里,Bekes网站。

时间 控制 WCR受损 暴风雨损坏了 总
#字段 面积(公顷) #字段 面积(公顷) #字段 面积(公顷) #字段 面积(公顷)
6-8/8/2012 35 370年 14 96年 11 146年 60 612年
总 35 370年 14 96年 11 146年 60 612年
2.3。演讲的损害

这段描述了各种损伤影响的主要影响。在数据 5- - - - - - 7我们使用特殊的乐队组合色彩组合强调损坏和控制领域的区别。

向日葵遭受干旱(布朗的多边形)和控制(以绿色多边形)在向日葵田之眼(30/6/2012 R:近红外光谱,G:红色,B:蓝色)(a)和RADARSAT2 (8/7/2012 R: SE, G:<我nline-formula> 年代 E 我 B: l3)复合材料(B)卫星图像和照片在地面调查(3-5/07/2012)(c, d):向日葵向日葵遭受干旱(c)、控制(d)。照片显示的方向箭头。

布朗Weed-infected(多边形)和控制(绿色多边形)向日葵字段IRS-P6丽丝(30/06/2012 R:近红外光谱,G:短波红外成像,B:红色)(a)和RADARSAT2 (17/06/2012 R:<我nline-formula> Y 一个 米 o d d G: SE, B: l2)复合材料(B)卫星图像和照片在地面调查(3-4/7/2012)(c, d): weed-infected向日葵(c)、控制向日葵(d)。照片显示的方向箭头。

布朗WCR-infected(多边形),风暴(蓝色多边形)损坏,和控制(绿色四边形)玉米地里SPOT4 (29/07/2012 R:近红外光谱,G:短波红外成像,B:红色)(a), SPOT5 (19/08/2012 R:近红外光谱,G:短波红外成像,B:红色)(B)光学和RADARSAT2 (26/07/2012, 19/08/2012 R:<我nline-formula> 年代 E p G:<我nline-formula> 年代 E 我 B: l1) (c, d)雷达卫星图像复合材料和照片在地面调查(6-8/08/2012)(e, f, g): WCR-infected (e),风暴损坏(f),控制包裹(g)。照片显示的方向箭头。

 2.3.1。向日葵遭受干旱

图 5代表了一种典型的向日葵包裹受到干旱(由布朗划定)相反,健康的一个(绿色)划定可视化光学卫星图像复合(Geoeye 30/6/2012 R:近红外光谱,G:红色,B:蓝色)和雷达数据复合(RADARSAT2 8/7/2012, R: SE, G:<我nline-formula> 年代 E 我 B: l3)。

区别向日葵包裹上可以很明显的照片。遭遇旱灾的向日葵叶子下垂,他们不能完全覆盖土壤,同时健康向日葵的叶子水平和土壤覆盖整个表面。

差异可以确定光学和雷达卫星复合材料。健康的向日葵包裹出现橙色在光学图像,与那些受干旱显示蓝色的色调是典型的裸露的土壤。

雷达图像外观健康的向日葵可以用强光描述颜色,同时损坏包裹灰绿色。

 2.3.2。出现的杂草感染向日葵包裹

图 6代表了一种典型的向日葵包裹被杂草(由棕色颜色描述)控制相反,weed-free一(绿色)划定可视化光学卫星图像复合(IRS-P6丽丝30/6/2012,R:近红外光谱,G:红色,B:蓝色)和雷达数据复合(RADARSAT2 17/06/2012,接待员:<我nline-formula> Y 一个 米 o d d G: SE, B: l2),伴随着当场照片7月3号和4号,2012。

区别这两个向日葵包裹上可以很明显的照片。weed-infected向日葵是欠发达、杂草和土壤通常显示行之间的植物,而健康的向日葵的叶子站水平,完全覆盖在土壤表面,使其从上面看不见。

差异可以确定在雷达卫星复合(17/6/2012),虽然它不能观察到光舞台上获得6月30日,2012年。

 2.3.3。在玉米包裹WCR和风暴破坏

典型的玉米包裹受到西方玉米根虫(由棕色颜色描述),另一个被风暴破坏(蓝色),反之健康(绿色)划定一个可视化在光学卫星图像复合材料(一个;SPOT4 29/06/2012 R:近红外光谱,G:短波红外成像,B:红色)(B;SPOT5 19/08/2012 R:近红外光谱,G:短波红外成像,B:红色),雷达数据复合材料RADARSAT2 (26/07/2012, 19/08/2012 R:<我nline-formula> 年代 E p G:<我nline-formula> 年代 E 我 B: l1)和现场照片(06-08/08/2012)(图 7)。

玉米是明显的现场照片。WCR受损玉米包裹其茎彼此靠随机显示,而无序的风景。相反,所有的茎玉米包裹被风暴破坏靠根据风向,同时控制玉米包裹看起来结构良好。

区别三个包裹可以检测到在光学卫星复合材料获得29/07/2012 19/08/2012,尤其是在包裹被风暴破坏的案例。区别3包裹同样是明显的在雷达复合26/07/2012,虽然没有显著的区别出现在雷达复合19/08/20。

 2.4。方法应用

光学卫星图像预处理的步骤如下:

进口,

几何校正,

辐射校正(ToA反射率计算),

代的光谱指数(NDVI、NSI)

相互校准光谱指数。

光谱指数申请我们的研究是从ToA反射率计算而不是使用表面反射;因此这些指数不同年份之间没有可比性。

引用字段“光谱指数特征归一化植被指数(NDVI)和归一化特殊指数(NSI)来自光学图像(SPOT4/5,陆地卫星TM7 irs - p6 / R2丽丝三世,IRS-P6 AWiFS)计算从辐射校准ToA反射率值。

这些指标显示的定义 (1) 归一化植被指数 = One hundred. ∗ 近红外光谱 - - - - - - 红色的 近红外光谱 + 红色的 , NSI = One hundred. ∗ 短波红外成像 - - - - - - 近红外光谱 近红外光谱 - - - - - - 红色的 , 其中近红外光谱是ToA反射率在近红外波段,红是红乐队的ToA反射、短波红外成像是ToA在短波红外波段反射率。

NDVI植被指数,描述植被状态和增长,而NSI,根据我们的调查,服务特征的光谱变化发生在受损的字段。不同类型的卫星图像intercalibrated,图所示 8。

相互校准的NDVI值来源于IRS-R2 AWiFS和陆地卫星TM7。

著名的陆地卫星TM7不连续(分段)错误是由intercalibrated光谱指数来自国税局P6 / R2 AWiFS图片几乎类似的收购日期。

预处理步骤RADARSAT2数据和雷达特性(由淡黄色)申请我们的研究在图所示 9。

预处理RADARSAT2卫星数据和雷达功能申请我们的研究。

校准后向散射系数(Sigma0)标准quad-pol RADARSAT2数据计算通过使用嵌套软件。偏振的描述符,这些数据被使用Polsarpro软件计算。它们的定义在[描述 11]。每一种类型的软件是由ESA。两种不同类型的分解(H / /α和山口)和偏振特性来自那些已经应用于我们的调查。

在我们的研究中所谓的香农熵基于H / /α一致性矩阵的分解( 12)是最重要的一个偏振描述符。自然和农业损失常常引起物理和可见的障碍在包裹内。它们可以描述如下:发送和接收脉冲的偏振状态。极化的程度是影响目标。所谓的香农熵(SE)可以描述上面的“极化散射”的比率。香农熵( 13, 14)包含两个组件: (2) SE = SE 我 + SE p , 在哪里<我nline-formula> 年代 E 内在程度的一致性和吗<我nline-formula> 年代 E p 偏振度。

进一步参与我们的研究是重要的描述符的组件山口一致性矩阵的分解( 15- - - - - - 17]。这种类型的分解技术可以应用于散射目标的识别。它可以解释不同的散射机制的力量。他们的组件应用在这项研究如下:<我nline-formula> Y 一个 米 o d d 对于单一的散射,<我nline-formula> Y 一个 米 d b l 双反射散射,<我nline-formula> Y 一个 米 v o l 体积散射。

这些特性进行评估的效率和精度的统计比较分析参考农田。基于受损(weed-infected、干旱、WCR或风暴)和健康的引用字段我们分析了分离性(意义)的偏振雷达图像上面提到的描述符。偏振的引用字段描述符应该是正态分布,因此我们派生的意义,<我nline-formula> t 值计算的韦尔奇测试( 18排名,根据描述符。韦尔奇的测试是适用的。零假设是受损的平均价值描述和控制领域是相等的。

图 10显示了方法应用。重要的是要注意,雷达和光学数据的时间序列识别损伤一个同样重要的角色。偏振描述符来自雷达数据包含各种各样的信息。然而他们需要足够的解释。因此,我们必须确定作物类型光学卫星数据的时间序列。应该实现雷达数据的解释只有面具生成基于所选择的作物类型。之后,只有一个必须回答的问题:是否给出的植物受损。

素描的方法应用。

 3所示。结果与讨论 3.1。干旱在向日葵田,琼格拉德网站

图 11向日葵的平均作物发展曲线的显示时间进步来源于光学卫星数据的时间序列,称为控制包裹,包裹遭受干旱。横线代表表示标准偏差指每个收购日期。最显著的差异发生在7月的第一个十年。差异逐渐减少8月的第一个十年,然后就消失了。因此,它可以建立从8月开始,健康和干旱的向日葵包裹由光学卫星图像不再分离。

平均作物发展曲线基于NDVI值来源于光学卫星数据的时间序列向日葵遭受干旱和控制领域,琼格拉德网站。垂直线代表单一的标准偏差。

的时间行为NSI值(图 12)是反向的归一化植被指数。

平均作物发展曲线基于NSI值来源于光学卫星数据的时间序列向日葵遭受干旱和控制领域,琼格拉德网站。垂直线代表单一的标准偏差。

图 13显示的时间发展sigma0值不同的极化。在所有乐队sigma0值较低的遭受干旱。更高的区别控制和遭受干旱地区七月初在所有乐队尤其是高压。

sigma0乐队的时间行为的反散射光束从向日葵(控制和遭受干旱地区)。

图 14代表了椭圆的分离控制、hit-drought地区sigma0乐队的二维空间。我们可以看到区别是像图7月开始时最高 11。椭圆的控制明显右上角的日期。我们可以看到类似的区分在h - alpha空间(图 15)。

分离性hit-drought和控制区域的二维空间sigma0 co-pol。乐队在不同的日期。

分离性hit-drought和控制区域的二维空间h - alpha偏振描述符在不同的日期。

图 16显示了偏振分离性分析的结果描述符来自RADARASAT2卫星图像获得在不同日期有关参考向日葵包裹受到干旱和控制的。一个获得8/7/2012证明是最有效的区别。虽然在四种并购存在这样的偏振描述符可以明显区分这两个状态。

向日葵分离性的分析的结果受到干旱和控制领域,琼格拉德网站。

可以看出,不同偏振描述符显示日期的最高效率。表 13展示了偏振描述符的排名基于效率的可分性或水平的意义。它可以确定6月到8月期间山口分解(主要的组成部分<我nline-formula> Y 一个 米 v o l 和<我nline-formula> Y 一个 米 o d d )有显著的作用,区分向日葵包裹受到干旱和控制的。

排名基于意义的偏振描述符(<我nline-formula> t )计算了韦尔奇测试,称为向日葵遭受干旱和控制领域,琼格拉德网站。

的迹象。(<我nline-formula> t ), P 价值 偏振日期描述符
14/06/2012 08/07/2012 01/08/2012 25/08/2012
> 3.8< 0.001 - - - - - - l3, l1、山药卷SE l2,<我nline-formula> 年代 E 我 山药卷 山药奇怪的,l1
2.9 - -3.80.001 - -0.01 - - - - - - 山药奇怪的 l2, l3 - - - - - -
2.1 - -2.90.01 - -0.05 山药奇怪的l1,<我nline-formula> 年代 E 我 polfrac ped, p3, rvi,,<我nline-formula> 年代 E p p1, l2 anilu - - - - - - SE SE、p1 anilu<我nline-formula> 年代 E p

值得一提的是,“卷”的组件是一个显示最重要的偏差(<我nline-formula> P 值< 0.001)7月8日至8月1日,“奇怪的”人,在6月中旬和八月底。这意味着区别这两个状态是由体积散射在生长季节的中间(7),而单一散射更重要的角色在生长季节的开始和结束(6月中旬和八月)。

通过评估光学和雷达卫星可以建立时间序列数据,7月的第一个十年是最合适的日期区分向日葵包裹受到干旱和控制的。根据图 17这些像素的向日葵是确定为遭受干旱,其归一化植被指数低于52和l3小于0.035。

平均偏差(遭受干旱)和健康受损(控制)引用基于l3包裹来自RADARSAT2 (08/07/2012),<我nline-formula> P < 0.001 (a)的平均偏差受损(遭受干旱)和健康(控制)引用向日葵领域基于NDVI来源于陆地卫星TM7 (04/07/2012),<我nline-formula> P < 0.001 (b),竖线代表单一的标准偏差。

干旱是来源于陆地卫星地图TM7(4/7/2012),从RADARSAT2(8/7/2012)和使用它们(图 18)。这些地图的准确性验证了参考数据几乎是相同的(图 19)。

干旱的地图向日葵包裹来自陆地卫星综合评价TM7(4/7/2012)和RADARSAT2向日葵包裹(8/7/2012)和参考。

向日葵的干旱地图的精度评估的结果。

 3.2。杂草向日葵领域的感染,Baranya网站

图 20.向日葵的平均NDVI曲线的显示时间进步来源于光学卫星数据的时间序列,称为控制(weed-free)包裹,包裹被杂草。水平线表示标准偏差称为每个收购日期。偏差减少明显的在7月8月又开始增加。最大的偏差发生8月2日的一半。因此,它可以建立光学图像获得在此期间是最适合解决感染向日葵包裹从控制的。

weed-infected NDVI来自光学卫星数据和控制向日葵田,Baranya网站。垂直线代表单一的标准偏差。LISS-R2: IRS-R2丽丝三世,AWiFS: IRS-R2 AWiFS, TM7:陆地卫星TM7, LISS-P6: IRS-P6丽丝三世,SP4: SPOT4 SP5: SPOT5。

从数据 20.和 21我们可以看到NSI值反向行为归一化植被指数与上面的情况类似。weed-infected之间的差别,在8月底weed-free地区最高。

NSI来自光学卫星数据认为向日葵weed-infected和控制领域,Baranya网站。垂直线代表单一的标准偏差。LISS-R2: IRS-R2丽丝三世,AWiFS: IRS-R2 AWiFS, TM7:陆地卫星TM7, LISS-P6: IRS-P6丽丝三世,SP4: SPOT4 SP5: SPOT5。

图 22显示sigma0的时间变化在不同极化情况下weed-infected和weed-free区域。在所有偏振乐队图表是相似的。weed-infected和weed-free地区的反散射强度变化在8月初。早些时候weed-free较高和weed-infected后增加。weed-free和weed-infected地区最高的区别是在6月中旬co-pol尤其如此。乐队。香农熵(SE)的趋势(图非常相似 23)。

颞sigma0值在不同极化乐队的发展,Baranya网站。

SE偏振描述符的时间发展,Baranya网站。

二维空间的可分性是在sigma0 co-pol。乐队和h - alpha乐队(数字 24和 25)。

可分性weed-infected和二维空间weed-free地区sigma0 co-pol。乐队可以在不同的日期,Baranya网站。

可分性weed-infected和weed-free地区二维空间的h - alpha偏振描述符在不同的日期,Baranya网站。

我们从以上分析有非常有趣的结果。我们可以找到weed-infected向日葵在6月中旬的地区雷达特性。虽然我们可以通过光学图像区分weed-infected地区只有两个月后,在8月底。

图 26代表可分性的结果分析偏振描述符来自多瞬时雷达卫星数据称为weed-free和weed-infected向日葵包裹。根据图表,这证据显示雷达数据的获得是在歧视17/6/2012是最有效的,而不能区分这两种不同状态分析雷达数据与其他日期的收购区。

可分性分析的结果差别weed-infected和weed-free向日葵字段,Baranya网站。

偏振的层次结构描述符被他们歧视意义由表的效率和水平 14。结果表明,香农熵的组件(,<我nline-formula> 年代 E 我 )(<我nline-formula> P < 0.001 ),奇怪的山口和卷组件分解(<我nline-formula> 0.001 < P < 0.01 ),一致性矩阵的特征值,特别是l2(水平<我nline-formula> P < 0.001 ),有歧视的重要作用为6月中旬两种截然不同的状态。但是我们找不到这样的偏振描述符适用为了区分这两种状态的包裹在7月中旬和八月末。8月初的雷达卫星场景获得各向异性和p2描述符(<我nline-formula> 0.01 < P < 0.05 )在歧视似乎是重要的。

排名基于意义的偏振描述符计算韦尔奇测试,weed-infected weed-free向日葵田,Baranya网站。

的迹象。和 P 价值 偏振描述符
17/06/2012 11/07/2012 04/08/2012 28/08/2012
> 3.8< 0.001 ,l2<我nline-formula> 年代 E 我 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
2.9 - -3.80.001 - -0.01 山药卷、山药奇怪的l3, l1 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
2.1 - -2.90.01 - -0.05 年代 E p - - - - - - 各向异性,p2 - - - - - -

基于时间序列的评价光学和雷达卫星图片证据,杂草感染向日葵能被探测到的最高效的协同评价光学8月中旬获得的数据和雷达数据在6月中旬。根据图 27向日葵包裹在中间值的归一化植被指数> 35 8月和香农熵<我nline-formula> < - - - - - - 1 预计6月中旬被感染。

平均weed-infected歧视和weed-free参考基于SE来源于向日葵田RADARSAT2 (17/06/2012),<我nline-formula> P < 0.001 (a)。平均weed-infected歧视和weed-free参考向日葵领域基于NDVI源自SPOT5 (20/08/2012),<我nline-formula> P < 0.001 (b),竖线代表单一的标准偏差。

我们做了杂草在许多不同的方式显示在表映射 15。这些地图的整体精度所示表的最后一列 15。图 28以粗体显示地图详细排表 15,地图的准确性是近90%。

描述的杂草地图来自雷达和光学卫星数据为向日葵包裹。

杂草的地图 类型 #日期 过去的日子 杂草的识别条件感染 整体(%)
17/6/2012卢比, 雷达 1 17/6/2012 SE <−1 61.1
SPOT4, 28/7/2012 光学 1 28/7/2012 归一化植被指数> 60 72.8
丽丝,5/8/2012 光学 1 5/8/2012 归一化植被指数> 50 78.4
SPOT5, 20/8/2012 光学 1 20/8/2012 归一化植被指数> 35 83.0
5/8/2012 SPOT4 28/7/2012 +丽丝 光学 2 5/8/2012 NDVI1 > 60和NDVI2 > 50 78.8
RS2_17/6/2012 + RS2_11/7/2012 雷达 2 11/7/2012 SE1 <−1和SE2 <−1 78.9
RS2_17/6/2012 + RS2_11/7/2012 + SPOT4, 28/7/2012 +丽丝,5/8/2012 雷达+光学 2 - 2 5/8/2012 SE1 <−1和SE2 <−1和 NDVI1 > 60和NDVI2 > 50 89.7
RS2_17/6/2012 + SPOT4_28/7/2012 雷达+光学 1 - 1 28/7/2012 SE <−1和归一化植被指数> 60岁 83.9
RS2_17/6/2012 + LISS_5/8/2012 雷达+光学 1 - 1 5/8/2012 SE <−1和归一化植被指数> 50 86.7
RS2_17/6/2012 + SPOT5_20/8/2012 雷达+光学 1 - 1 20/8/2012 SE <−1和归一化植被指数> 35 91.3

杂草感染向日葵包裹、地图创建的光学和雷达图像。

过程验证的准确性与参考数据收集实地访问。总体精度(%)和k值(%) 19的不同weed-infection映射图所示 29日。

由于一般杂草向日葵包裹的地图的精度评估。

weed-infected鉴定的准确性和weed-free地区研究了平均Hellden和短期措施( 20.),图 30.。

结果的准确性的评估类别的杂草地图所示Hellden定义的措施和短的平均水平。

 3.3。WCR和风暴损害在玉米地里,Bekes网站

归一化植被指数时间序列的平均时间变化的健康参考玉米包裹的受到西方玉米根虫和暴风雨发生在7月7日可以看到在图 31日。垂直线代表标准偏差相关明确的数据。图 31日显示没有显著的偏差可以发现在三个不同的国家。期间逐渐偏离控制包裹增加7月10日和8月中旬之间,尤其是在暴风雨发生。因此,玉米包裹被风暴破坏和西部玉米根虫可以分开控制的最有效地评价光学卫星数据获得在7月底和8月中旬之间。

WCR NDVI来自光学卫星数据和风暴损坏和控制玉米地里,Bekes网站。垂直线代表单一的标准偏差。LISS-R2: IRS-R2LISS三世,TM7:陆地卫星TM7, LISS-P6: IRS-P6丽丝三世,SP4: SPOT4 SP5: SPOT5。

可以观察到模拟图 32的识别的三个不同的州的帮助可以跟着NSI指数来自光学卫星数据。基于最有效的特征是来自光学卫星图像获得8月中旬。

NSI来自光学卫星数据进行WCR和风暴损坏和控制玉米地里,Bekes网站。垂直线代表单一的标准偏差。LISS-R2: IRS-R2LISS三世,TM7:陆地卫星TM7, LISS-P6: IRS-P6丽丝三世,SP4: SPOT4 SP5: SPOT5。

提到的三个州的玉米包裹co-pol乐队的二维空间中表示sigma0(图 33)。

椭圆的位置三个州的玉米co-pol包裹。乐队sigma0空间在不同的日期。

图 34代表偏振分离性分析的结果描述符来自多瞬时雷达卫星数据称为玉米包裹被西方玉米根虫的幼虫。根据图 342012年7月26日,雷达数据在歧视被证明是更有效的获得8月19日,2012年。表 16显示了偏振描述符的排名基于识别的效率水平的意义。它表明,山口分解和奇怪的组成部分<我nline-formula> p 组件的香农熵(<我nline-formula> 年代 E p )中最重要的角色(显著性水平<我nline-formula> 0.001 < P < 0.01 )。尽管如此,在8月中旬的情况下有这种偏振雷达数据描述符(<我nline-formula> Y 一个 米 d b l ,pol.frac rvi, p3),适用于单独的显著不同的州。然而,这个应用程序是局限于显著性水平<我nline-formula> 0.01 < P < 0.05 。

排名基于意义的偏振描述符计算韦尔奇测试,WCR损坏和控制玉米地里,Bekes网站。

的迹象。和 P 价值 偏振日期描述符
26/07/2012 19/08/2012
3 - 3.90.001 - -0.01 山药奇怪的,<我nline-formula> 年代 E p - - - - - -
2.1 - 30.01 - -0.05 熵praks, l1, depol。指数,p1,<我nline-formula> 年代 E 我 基座、anilu SE 山药双,pol.frac rvi, p3

WCR受损可分性分析的结果和控制领域,Bekes网站。

图 35代表偏振分离性分析的结果描述符来自多瞬时雷达卫星数据称为玉米包裹被风暴破坏和控制包裹。根据图,雷达数据获得7月26日,2012年在歧视而被证明是更有效的获得8月19日,2012年。表 17显示了偏振描述符的排名基于识别的效率水平的意义。表显示的第一特征值矩阵(l1)和连贯性<我nline-formula> 我 组件的香农熵(<我nline-formula> 年代 E 我 (在)最重要的作用<我nline-formula> P < 0.001 显著性水平)。虽然在8月中旬在雷达数据的情况下获得有偏振描述符(<我nline-formula> Y 一个 米 d b l 、l2 SE,<我nline-formula> 年代 E 我 ),适合不同这两个显著不同的状态;然而他们的应用程序是局限于显著性水平<我nline-formula> 0.001 < P < 0.01 。

排名基于意义的偏振描述符计算韦尔奇测试,风暴损坏和控制玉米地里,Bekes网站。

的迹象。和 P 价值 偏振日期描述符
26/07/2012 19/08/2012
> 3.9< 0.001 l1,<我nline-formula> 年代 E 我 - - - - - -
2.8 - -3.90.001 - -0.01 山药奇怪的SE l2,<我nline-formula> 年代 E p 山药双l2,,<我nline-formula> 年代 E 我
2.1 - -2.80.01 - -0.05 熵praks depol。指数,p1,anilu, pedestal, pol.frac., rvi, p3 l3, l1

由于歧视风暴破坏的可分性分析和控制玉米地里,Bekes网站。

图 36代表偏振分离性分析的结果描述符来自多瞬时雷达卫星数据称为玉米包裹被风暴破坏平行于那些受到西方玉米根虫的幼虫。根据图很明显,基于雷达数据获得7月26日,2012年这两个显著不同的情况下是不可分割的。我们能够找到一些偏振描述符,能够把这些情况下彼此分开,虽然只局限于显著性水平<我nline-formula> 0.01 < P < 0.005 。表 18显示了偏振描述符的排名基于识别效率水平的意义称为特定日期的收购。表显示,存在这种polarimeric描述符(l3, l2, SE<我nline-formula> Y 一个 米 v o l ),符合条件的明显分离这两种条件下,尽管这些只能适用局限于显著性水平<我nline-formula> 0.01 < P < 0.05 。然而,雷达卫星数据的获得在过去十年的7月,没有一个偏振描述符能够单独的这些情况下至少显著性水平<我nline-formula> P = 0.05 。

排名基于意义的偏振描述符计算韦尔奇测试,WCR和风暴受损的玉米地,Bekes网站。

的迹象。和 P 价值 偏振日期描述符
26/07/2012 19/08/2012
2.1 - -2.80.01 - -0.05 - - - - - - l3, l2, SE、山药卷

风暴和可分性分析的结果WCR受损的玉米地,Bekes网站。

基于评价光学和雷达卫星数据的时间序列相似,它可以建立识别玉米受到西方玉米根虫的幼虫可以通过协同评估最有效的光学和雷达卫星数据获得在7月底。取数据 37 (a)和 38(一个)考虑那些玉米包裹可能会损坏归一化植被指数< 53源自IRS-P6丽丝三世(08/08/2012)和<我nline-formula> Y 一个 米 o d d > - - - - - - 7.7 来自RADARSAT2 (26/07/2012)。同样,玉米包裹被风暴破坏健康控制包裹可以分离最高效的基于协同评价光学和雷达卫星数据获得在7月底和8月中旬之间。基于数据 37 (b)和 38 (b)这些玉米包裹是最可能被风暴破坏NSI的地方<我nline-formula> < - - - - - - 3 来自SPOT5(19/08/2012)和<我nline-formula> l 1 > 0.24 来自RADARSAT2 (26/07/2012)。

平均歧视WCR玉米地基于损坏和控制参考<我nline-formula> Y 一个 米 o d d 来自RADARSAT2 (26/07/2012),<我nline-formula> P < 0.001 (a)。平均歧视风暴损坏和控制参考玉米地基于l1源自RADARSAT2 (26/07/2012),<我nline-formula> P < 0.001 (b)。平均WCR歧视和风暴损坏参考玉米地基于l3源自RADARSAT2 (19/08/2012),<我nline-formula> 0.01 < P < 0.05 (c),垂直的直线代表单一的标准偏差。

平均WCR歧视,风暴损坏和控制参考玉米地基于NDVI源自IRS-P6丽丝III (08/08/2012),<我nline-formula> P < 0.001 (a),平均歧视WCR风暴损坏和控制参考玉米地基于NSI源自SPOT5 (19/08/2012),<我nline-formula> P < 0.001 (b),竖线代表单一的标准偏差。

基于数据 37 (c)和 38 (b)可以分离不同受损玉米地NSI指数来源于SPOT5(19/08/2012)和l3价值来源于RADARSAT2(19/08/2012)数据。以防NSI<我nline-formula> > - - - - - - 3 和l<我nline-formula> 3 < 0.022 由风暴更有可能损害,而在NSI<我nline-formula> < - - - - - - 3 或<我nline-formula> l 3 > 0.022 玉米田被西方玉米根虫。

受损的识别玉米包裹是由coevaluating山口的奇怪的分量分解来自RADARSAT2(26/7/2012)和归一化植被指数计算从IRS-P6丽丝III (8/8/2012)。分离的两种破坏状态是由coevaluation l3源自RADARSAT2(19/8/2012)和NSI源自SPOT5 (19/8/2012)。创建的受损的映射如图 39。

破坏玉米包裹来自地图综合评估雷达和光学图像。

损失比较映射到参考数据字段访问;我们发现整体精度约为75%。

 4所示。结论

在大多数情况下,破坏耕地不引起任何显著的光谱变化;因此,他们不能在光学跟踪范围。然而,偏振雷达观测适用于识别变化,以防他们都伴随着结构的改变。检测,以防WCR和风暴伤害玉米、向日葵干旱或杂草感染可以通过偏振雷达卫星图像识别。我们确定最合适的偏振描述符描述上述类型的损伤和它们的最佳时期。

协同应用雷达和光学卫星数据带来显著提高识别精度检测损伤伴随着植被几何结构的变化。我们研究的最重要的输出是强调重要性和选择那些适合的偏振描述符最重要的任务。这个表达目的统计方法已经被开发出来。方法的重要性在于偏振描述符的数量;很难找到最合适的一个。额外的相当大的输出时间的发展变化幽灵似地和几何不同。因此,更好的结果需要使用时间序列的雷达和光学图像。

 利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

 确认

卫星图像采集是我们接受的框架内进行SOAR-EU (ESA)称为提议(欧盟- 6741)题为“识别雷达偏振测定的农业结构调整。”这项研究是由研究、技术和创新的基础框架的匈牙利发展机构urkut_10 - 1 - 2011 - 0038项目题为“方法论发展协同使用光学和雷达卫星图像聚焦农业损失。”

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