近日，中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程研究中心高光谱团队，联合新疆石河子大学、加拿大多伦多大学等，在新疆棉田分布高精度制图研究方面取得进展。该研究首次绘制出全疆高分辨率棉田分布图。
近年来，新疆棉花年产量超过全国总产量的90％，约占全球总产量的20％。新疆总面积约166万平方公里，占我国陆地总面积的六分之一，拥有高度异质性的独特的“沙漠－绿洲”景观，南北疆气候差异明显。准确而精细的棉田分布图对于新疆棉田管理、病虫害防治以及产量预测等工作至关重要。然而，现有的大部分研究仅在县域、州市等小区域尺度，全疆范围高分辨率棉田制图的研究仍然有限。
遥感技术具有快速、无损、客观、大时空范围覆盖等优势，可有效克服传统田间调查的诸多不足，是开展大范围作物精准制图与监测管理的重要技术手段。空天地一体化的遥感技术与人工智能深度融合，是当前智慧农业领域研究的关键核心技术与前沿热点，将引领现代农业高质量规模化发展，助推乡村振兴战略和农业农村现代化建设。
图1． 基于遥感技术与人工智能的棉花智慧监测管理技术框架
图2． 新疆主棉区典型样地的时空变化
该研究利用哨兵2号（Sentinel－2）光学遥感影像、哨兵1号（Sentinel－1）合成孔径雷达影像等多源遥感数据，提取地物的光谱、纹理、结构、物候等多种特征，辅以地形和气候变量，采用“两步法”策略绘制2018－2021年全疆10米分辨率棉田分布图。其中，棉花－非棉花分类模型在当年和相邻年测试样本集上的总体精度分别可达95％和90％。“两步法”制图策略在多年连续棉田制图方面被证明是可靠且高效的，2018－2021年全疆10米分辨率棉田分布图与官方统计年鉴在县域尺度上具有较高一致性。
相关研究成果以《2018－2021年全疆10米分辨率棉田分布图》为题，发表在《科学数据》（Scientific Data）上。相关数据集已在第三方平台Zenodo公开发布，可为我国棉田管理和相关政策制定提供基础数据和科学依据。研究工作得到中国科学院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目、国家自然科学基金、新疆兵团科技项目、中国科学院青年创新促进会优秀会员项目等的支持。
