耦合哨兵 - 1/2 数据迈向全国尺度种植模式制图自动化：中国 10 米分辨率小麦轮作系统地图绘制研究

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《Agricultural Systems》：Towards automation of national scale cropping pattern mapping by coupling Sentinel-1/2 data: A 10-m map of crop rotation systems for wheat in China

【字体：大中小】 时间：2025年04月08日 来源：Agricultural Systems 6.1

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　　为解决全球作物种植模式（CP）数据缺乏、大尺度自动绘制困难等问题，来自多单位的研究人员开展了小麦种植模式自动制图研究。他们生成了中国 10 米分辨率小麦种植模式图（ChinaCP-Wheat10m），其精度高且与普查数据吻合好，为相关研究开辟了新方向。

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　　小麦作为世界上种植面积最大的谷物作物，通过轮作系统对农业集约化发展贡献显著。描述作物轮作的种植模式（CP）的最新信息，对可持续农业系统的发展至关重要。然而，多数国家缺乏可用的 CP 数据，也没有高分辨率的 CP 地图，这限制了我们对地理针对性作物轮作的认识，不利于可持续管理。由于缺乏地面真实数据集、作物轮作系统复杂以及现有算法适用性有限，大规模自动绘制 CP 地图颇具挑战。

本研究有三个目标：一是提出小麦种植模式自动绘制方法；二是通过在中国的应用评估其能力；三是探究中国小麦轮作系统的分布模式。研究引入了一种新框架，基于多源图像耦合模式和季节间变化提出 CP 指数，从而实现农业自动制图。通过融合哨兵 - 1 合成孔径雷达（Sentinel-1 SAR，S1）和哨兵 - 2 多光谱成像仪（Sentinel-2 MSI，S2）数据，开发出一种强大的算法（WPSS），绘制出中国首张 10 米分辨率的小麦种植模式（ChinaCP-Wheat10m）分布图。

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ChinaCP-Wheat10m 地图显示，小麦主要分布在长江以北、太行山以东地区，淮河将冬小麦 - 水稻或旱作作物的种植区分开，呈现出独特的空间格局。2020 年中国小麦播种面积达 206,919 平方公里，全国 90% 以上的小麦种植采用复种方式。超过一半（51.39%）的小麦种植通过与玉米轮作实现集约化生产，其次是水稻（21.12%）和其他旱作作物（18.90%）。单作春小麦（6.86%）和冬小麦（1.73%）的比例较小。通过 17,627 个广泛分布的参考点验证了 WPSS 的可靠性，总体精度达到 92.57%，并且与农业普查数据高度吻合（R² = 0.96）。

该研究开启了从作物类型识别向全国尺度作物轮作地图自动生成转变的新方向，有助于推进可持续发展目标（SDGs）中减少贫困和饥饿的进程。中国生成的处理代码和小麦 CP 记录可从以下链接下载：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.28668173.v1

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