Published January 1, 2023 | Version v1
Publication Open

The Application of Compact Polarization Decomposition in the Construction of a Dual-Polarization Radar Index and the Effect Evaluation of Rape Extraction

Creators

  • 1. Sun Yat-sen University
  • 2. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 4. Ministry of Agriculture and Rural Affairs
  • 5. Hunan Academy of Agricultural Sciences
  • 6. Rural Development Institute

Description

The rape planting plots are fragmented and have the same temporal variation characteristics as other land types, the rape planting area is cloudy and rainy, and the optical remote sensing images are limited, all make it difficult to extract the rape planting areas. Aiming at the above-mentioned problems, this study used microwave remote sensing data combined with the compact polarimetric technique to construct a dual-polarization radar index to classify rape planting areas and analyzed the influence of time series combinations on the extraction accuracy of rape in South China. First, based on m-χ compact polarimetric decomposition, a dual-polarization radar vegetation index (RVI) was constructed. Then, based on Sentinel-1 data, the dynamic time warping (DTW) threshold classification method was used to extract rape planting areas in six counties in the main rape-producing areas in the middle and lower reaches of the Yangtze River, China. Finally, a random forest algorithm was used to analyze and screen the optimal time series combination of the extracted regional rape planting areas. Among the 94 rape samples obtained in the field, 74 samples were accurately classified as rape, and the overall accuracy was 78.72%. Six ground samples were used to verify the accuracy of the rape planting area extraction results, and the F-1 score was 81.00%. The above-mentioned results indicated that the rape planting area extraction approach based on the RVI m-χ and DTW threshold classification methods yields high accuracy in regional rape planting area extraction from dual-polarization SAR data, and RVI m-χ is characterized by certain regional scalability and stability.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

قطع أراضي زراعة الاغتصاب مجزأة ولها نفس خصائص التباين الزمني مثل أنواع الأراضي الأخرى، ومنطقة زراعة الاغتصاب غائمة وممطرة، وصور الاستشعار البصري عن بعد محدودة، وكلها تجعل من الصعب استخراج مناطق زراعة الاغتصاب. بهدف حل المشاكل المذكورة أعلاه، استخدمت هذه الدراسة بيانات الاستشعار عن بعد بالموجات الدقيقة جنبًا إلى جنب مع تقنية الاستقطاب المدمجة لبناء مؤشر رادار ثنائي الاستقطاب لتصنيف مناطق زراعة الاغتصاب وتحليل تأثير مجموعات السلاسل الزمنية على دقة استخراج الاغتصاب في جنوب الصين. أولاً، بناءً على التحلل الاستقطابي المضغوط m - χ، تم إنشاء مؤشر الغطاء النباتي الراداري ثنائي الاستقطاب (RVI). بعد ذلك، استنادًا إلى بيانات Sentinel -1، تم استخدام طريقة تصنيف عتبة التواء الوقت الديناميكي (DTW) لاستخراج مناطق زراعة الاغتصاب في ست مقاطعات في المناطق الرئيسية المنتجة للاغتصاب في الروافد الوسطى والدنيا لنهر اليانغتسي، الصين. أخيرًا، تم استخدام خوارزمية غابات عشوائية لتحليل وفحص تركيبة السلاسل الزمنية المثلى لمناطق زراعة الاغتصاب الإقليمية المستخرجة. من بين 94 عينة اغتصاب تم الحصول عليها في الميدان، تم تصنيف 74 عينة بدقة على أنها اغتصاب، وكانت الدقة الإجمالية 78.72 ٪. تم استخدام ست عينات أرضية للتحقق من دقة نتائج استخراج منطقة زراعة الاغتصاب، وكانت درجة F -1 81.00 ٪. أشارت النتائج المذكورة أعلاه إلى أن نهج استخراج منطقة زراعة الاغتصاب القائم على طرق تصنيف عتبة RVI m - χ و DTW ينتج دقة عالية في استخراج منطقة زراعة الاغتصاب الإقليمية من بيانات SAR ثنائية الاستقطاب، ويتميز RVI m - χ بقابلية التوسع والاستقرار الإقليميين.

Translated Description (French)

Les parcelles de plantation de colza sont fragmentées et présentent les mêmes caractéristiques de variation temporelle que les autres types de terres, la zone de plantation de colza est nuageuse et pluvieuse, et les images de télédétection optique sont limitées, ce qui rend difficile l'extraction des zones de plantation de colza. Visant les problèmes susmentionnés, cette étude a utilisé des données de télédétection par micro-ondes combinées à la technique polarimétrique compacte pour construire un indice radar à double polarisation afin de classer les zones de plantation de colza et a analysé l'influence des combinaisons de séries temporelles sur la précision de l'extraction du colza dans le sud de la Chine. Tout d'abord, sur la base de la décomposition polarimétrique compacte m-χ, un indice de végétation radar à double polarisation (RVI) a été construit. Ensuite, sur la base des données de Sentinel-1, la méthode de classification du seuil de déformation temporelle dynamique (DTW) a été utilisée pour extraire les zones de plantation de colza dans six comtés des principales zones productrices de colza du milieu et du bas du fleuve Yangtsé, en Chine. Enfin, un algorithme de forêt aléatoire a été utilisé pour analyser et filtrer la combinaison optimale de séries chronologiques des zones régionales de plantation de colza extraites. Parmi les 94 échantillons de viol obtenus sur le terrain, 74 échantillons ont été classés avec précision comme viol, et l'exactitude globale était de 78,72 %. Six échantillons au sol ont été utilisés pour vérifier l'exactitude des résultats d'extraction de la zone de plantation de colza, et le score F-1 était de 81,00 %. Les résultats susmentionnés ont indiqué que l'approche d'extraction de la zone de plantation de colza basée sur les méthodes de classification des seuils RVI m-χ et DTW donne une grande précision dans l'extraction régionale de la zone de plantation de colza à partir des données SAR à double polarisation, et RVI m-χ est caractérisé par une certaine évolutivité et stabilité régionales.

Translated Description (Spanish)

Las parcelas de plantación de colza están fragmentadas y tienen las mismas características de variación temporal que otros tipos de tierras, el área de plantación de colza está nublada y lluviosa, y las imágenes ópticas de teledetección son limitadas, lo que dificulta la extracción de las áreas de plantación de colza. Con el objetivo de abordar los problemas mencionados anteriormente, este estudio utilizó datos de teledetección por microondas combinados con la técnica polarimétrica compacta para construir un índice de radar de doble polarización para clasificar las áreas de plantación de colza y analizó la influencia de las combinaciones de series temporales en la precisión de extracción de la colza en el sur de China. En primer lugar, a partir de la descomposición polarimétrica compacta m-χ, se construyó un índice de vegetación por radar de doble polarización (RVI). Luego, con base en los datos de Sentinel-1, se utilizó el método de clasificación de umbrales de distorsión dinámica del tiempo (DTW) para extraer áreas de plantación de colza en seis condados en las principales áreas productoras de colza en los tramos medio y bajo del río Yangtze, China. Finalmente, se utilizó un algoritmo de bosque aleatorio para analizar y seleccionar la combinación óptima de series de tiempo de las áreas de siembra de colza regional extraídas. Entre las 94 muestras de violación obtenidas en el campo, 74 muestras se clasificaron con precisión como violación y la precisión general fue del 78,72%. Se utilizaron seis muestras de tierra para verificar la precisión de los resultados de extracción del área de plantación de colza, y la puntuación F-1 fue del 81.00%. Los resultados mencionados anteriormente indicaron que el enfoque de extracción del área de plantación de colza basado en los métodos de clasificación de umbral RVI m-χ y DTW produce una alta precisión en la extracción del área de plantación de colza regional a partir de datos SAR de doble polarización, y RVI m-χ se caracteriza por cierta escalabilidad y estabilidad regional.

Files

10144298.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8befd4c69f6cde2223ecde25bbeef0e3
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطبيق تحلل الاستقطاب المضغوط في بناء مؤشر رادار ثنائي الاستقطاب وتقييم تأثير استخراج الاغتصاب
Translated title (French)
L'application de la décomposition de polarisation compacte dans la construction d'un indice radar à double polarisation et l'évaluation de l'effet de l'extraction du viol
Translated title (Spanish)
La aplicación de la descomposición de polarización compacta en la construcción de un índice de radar de polarización dual y la evaluación del efecto de la extracción de violación

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4379377701
DOI
10.1109/jstars.2023.3283011

Is supplement to
https://openalex.org/W3178516037 (Other)
https://openalex.org/W3045348154 (Other)
https://openalex.org/W2392295380 (Other)
https://openalex.org/W2385623625 (Other)
https://openalex.org/W2382423801 (Other)
https://openalex.org/W2372348061 (Other)
https://openalex.org/W2370438650 (Other)
https://openalex.org/W2366940739 (Other)
https://openalex.org/W2361404876 (Other)
https://openalex.org/W2351979363 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1843853251
  • https://openalex.org/W1970582325
  • https://openalex.org/W1970744877
  • https://openalex.org/W1984670836
  • https://openalex.org/W1996061706
  • https://openalex.org/W1997305839
  • https://openalex.org/W2003323862
  • https://openalex.org/W2011721770
  • https://openalex.org/W2110121947
  • https://openalex.org/W2159622146
  • https://openalex.org/W2163642873
  • https://openalex.org/W2230432153
  • https://openalex.org/W2361479269
  • https://openalex.org/W2487649765
  • https://openalex.org/W2570150535
  • https://openalex.org/W2597000936
  • https://openalex.org/W2622259492
  • https://openalex.org/W2785681726
  • https://openalex.org/W2794395526
  • https://openalex.org/W2803114652
  • https://openalex.org/W2811183809
  • https://openalex.org/W2886935200
  • https://openalex.org/W2889690884
  • https://openalex.org/W2890942070
  • https://openalex.org/W2891659900
  • https://openalex.org/W2896280724
  • https://openalex.org/W2919016474
  • https://openalex.org/W2922412082
  • https://openalex.org/W2947716040
  • https://openalex.org/W2955098767
  • https://openalex.org/W2963943821
  • https://openalex.org/W3001400602
  • https://openalex.org/W3001402238
  • https://openalex.org/W3004906816
  • https://openalex.org/W3011181897
  • https://openalex.org/W3037944168
  • https://openalex.org/W3047601730
  • https://openalex.org/W3081143020
  • https://openalex.org/W3085122065
  • https://openalex.org/W3110968815
  • https://openalex.org/W3119404649
  • https://openalex.org/W3128344449
  • https://openalex.org/W3149460842
  • https://openalex.org/W3157184041
  • https://openalex.org/W3184682299
  • https://openalex.org/W3201969845
  • https://openalex.org/W4206941194
  • https://openalex.org/W4281768076
  • https://openalex.org/W4292975570