国投安信期货DIC ESNENCEHUTUR安如泰山信守承诺遥感专题：遥感数据与巴西甘蕨产量的相关性分析国投安信农产品巴西是世界上最重要的产据国。不过由于无法实地调研，如何对巴西的甘菌产量进行预估是需要解决的间题。遵感技术在农业中的应用非常广泛，我们可以借助遥感数据对已西的甘蔗产量进行预估。1.避感技术简介遥感技术指从人造卫对地面观测，逐过电碳波的传播与接收，感知目标的某些特性并加以进行分析的技本。实际应用中，通感技本被产泛应用于资源调登、地表环境监测、人类活动监测等多个方面。感数据在表业中也大有可为，可以通过遥感数据来监测衣作物的长势、估计衣作物的种植面积、监测病虫客等。NDVI是一-种常用的遵感数据指标，他是通过近红外波段与虹波段反射率经过计算得出的数据，NDVI是公认表征植被变化最有效的参数之一，可较好地反映植被绿度变化。植破一般是对近虹外光反射明显而较亮，而由于光合作用吸收虹光比较略，与其它地物在遥感影像上形成强烈差异，国此利用近妇外与妇波段的这个计算，植被的值明显偏高，可以很蓉易把植物区分并采。本文通过不同的遵感产品未来分析遵感数据与巴司甘产量的关系。主要目的是希型能够在新榨季开始前利用植被指数对产量微出有效的预估。2.MODIS道感数据与巴西中南部甘蔗产量的相关性分析关国航空航天局（NASA）分别子1999年和2002年发射了TERRA和AQUA卫星，用来蓬测地球环境。MODIS是搭载在TERRA和AQUA卫星上的一-个重要的传感器，波长范图为0.4微米到14.4微米，包含可见光到红外波段。影像分辨率为250米到1公重之间，每1至2日可完整扫描地球表面一-次。这重载们采用的两个产品为M0D13Q1与MCD12Q1其中，其中MOD13Q1提供植被指数EVI，数据频率为每16天一-次；MCD12Q1.051是土地类型数据，数据会与甘准产量间的关系。首先载们要对数据进行预处理，如去云、去除一要质量较意的数据等，筛速出相对较好的数据。然后筛速出土地类型为“农固”的数据，最后计算所统计地区EVI的最大、最小值、平均值、中位数等统计数据。载们速择的研究区域为巴函圣保多州，该州是巴函施主产区，产量占巴西中南部总产量的60%以上。载们把得到的EVI数据与巴西圣保多州的产量进行比较。时问上，载们速择了2012.01-2022.06的数据。进行数据处理后，我们得到时序列图，如图2所示。本报告版权局于国投安信期货有限公司不可作为投资像据，转最谐注明出处 图1：研究区域+图2：EVI中值的时间序列0.60.50.40.30.20.1做EVI中值的季节性图，如图3所示，可以看到EVI中值的季节性和巴西中南部甘蒸的生产情况比较符合。巴西中南部每年4月份甘蔗完全成熟，开始收割甘蔗。在图3中我们香到EVI在一-季度达到最大值，随后开始下降，一-直到10月份前后见底，然后开始回升。而巴西甘收割电是在10月份左右基本完成的，EVI和甘蒸种植的季节性基本符合。接下未我们比较EVI与产量的关系。定性未看，2021年巴西出现了严重的减产，2020年底与2020年4月份开始，这两个时间段EVI都处于同期最低水平，和减产是相呼应的。但是2021年1-3月EVI同比没有明显降低。我们计算每个月的EVI与产量的相关系数，结果如表1所示。可以者到，相关度最高的是上一-年的11月、12月，进入1月份之后相关性很差，这主要是国为我们选取的是研究区域内所有的农因，木能有些识别甘董，其他作物的遵感数据也在我们计其的指标中，国此效果不好。本报告版权居于国投安饰期货有限公司不可作为投奇优据，转放谐注明出处 图3：EVI中值的季节性0.70.40.3 0.2 0.1 1月1日2月1日3月1日4月1日5月1日6月1日1月1日8月1日9月1日10月1日11月1日12月1日O2021表1：各月EVI与产量的相关系数上年10月0.47上年11月0.58上年12月0.671月0.082月0.123月0.314月0.255月0.363.基于sentinel2的EVI与巴西甘蒸产量的相关性分析我们还可以使用sentinel2卫星遵感数据，和上文使用的modis传感器相比，sentinel2的分辨率更高。我们之前使用的modis产品的分辨率是250米，而Sentinel2的波段共有13个，每个波段的像素大小为10、20、60米不等，分辨率更高。卫星的分辨率决定了遵感影像数据的清晰度，分辨率越大清晰度越高，用分辨率更高的sentinel2有助于我们识别衣作物。首先，我们速择巴西圣保多州的--块区域，通过此区域内的sentinel2遵感数据计算--年内的ndvi值。然后遇过查找文献，我们可以得到巴西甘施的大致ndvi曲线特征。最后，通过比较研究区域内各个点的ndvi曲线与巴西甘施的曲线特征，我们可以筛选出符合甘施曲线特征的区域。本报告服权易于国投安估期货商限公司不可作为投资像据，转放谐注明出处 其次，在选定的研究区域内，我们利用HarmonizedLandsatSentinel-2产品进行数据分析。该项目是从NASA/USGSLandsat8和ESA（欧洲航天局）Sentinel-2联合获取输入数据，生成协调的、可用于分析的表面反射率数据产品，每两到三天进行--次观测。Landsat8收渠30米空间分辨率的数据，周期为16天，SenBi能条28到20米空间分辨率的数据，周期5天。集合而成的HLS可以收渠30米空间分辨率的地表观测数据，周期为2-3天。我们将利用HLS产品计算eVi，并计算与产量的相关性。研究区域遵择的是巴西圣保多州RibeiraoPreto附近区域，RibeiraoPreto是圣保多州的主要甘蒸种植地。图4：研究区域MinaUberiandraguariValaUberabeAraxdRibeiraodas NevesBelo HorizorShoJoeFrancTrsLagoddo Rio PreteRibeirAracatutPretoonselheiLafaieteatanduvaDouradosMariliaoRoClarLondrinBotucati下载并处理逢感数据后，可以得到研究区域的卫至图像，如图5所示，时间是2021年2月3日。计算ndvi后得到图6，越接近绿色ndvi值越大，越接近蓝色ndvi值越小，可以发现研究区城ndvi值较大，表明植被虚盖面积较大。图5：研究区域卫星图像本报告版权局于回投实修期货有限公司不可作为投资像指，或请注明出处 图6：研宽区域NDVI我们还可以下载其他时间段该地点的遵感数据，得到--个ndvi时间序列曲线。我们在2021年12个月中各取-天，下载了12个数据。这样可以得到该区域2021年的ndvi时间序列曲规，如图7所示，在侧的曲线条示中间红色方格处ndvi的变化。图7：2021年不同地点的ndvi曲线本报告版权局于回投实修期货有限公司不可作为投资像指，柠我请注明出处 为了得到巴西甘蒸ndvi曲綫的特征，我们查找了一-些文缺。《High-resolutionmapofsugarcanecultivation inBrazilusingaphenology-basedmethod》中比较详烟地展描绘了巴西甘菌的ndvi曲战，如图8-图10所示。图8的曲线分为两部分，灰色和红色的曲线表示12-18个月成熟的甘菌，蓝色和红色的曲战表示宿根菌。时间上按照新植燕的生长过程进行分类。图9主要传达了两个信息：第一一：已西甘落收割时间跨度较长，中南部地区的收到从每年的4月开始一一直持续至12月，国此存在不同的“承行“的曲线，表示在不同时间点收割的甘落。图9的上半部分列举了这些典线，这些都是可能的甘蔗ndvi曲线形状。第二，文缺的作者认为，ndvi曲线最大值与最小值的差可以作为甘落曲线的特征值，他认为差值大于0.3甘燕的重要特征。图10展示了巴西不同类型植被的ndvi曲线，文缺作者认为甘蒸区别于其他植被的特征有两点：第一，甘蒸的生长周期为12-18个月，明显长于其他作物。第二：收割后，甘落的ndvi会出现断崖式下跌。图8：甘蒸NDVI曲线特征（一）12 month cycle12-18 month cyclecommon0.8-0.70.60.40.3TilleringGrand growthharvestingRipening &0.21235678910111213Month图9：甘蒸NDVI哟线特征（二）harvesting periodyeari-1lyearilyeari+10.80.60.7 0.4South-Central0.30.8(Apr. to Dec0.20.7 0.60.4 0.30.2Northeast(Jan, to Apr,)(Sep.to Dec,)JulySepNovJanMarMayJulySepNovJanDate本报告版权局于回投实修期货有限公司不可作为投资像指，格或请注明出处 图10：甘黛NDVI曲线特征（三）(b)0.80.6SugarcaneOne-seasoncropNDVITwo-season crop0.4PastureForest0.20.0JanMarMayJulySepNovDate通过文缺中提到的这要ndvi曲线特征，载们可以在避感图像中速定合透的区域作为研究区域，如图11崇色区域所示。图11：选定的研究区域T通过卫至产品数据库，我们可以得到研究区城的地表观测数据，经过去云等数据处理后计算evi，得到季节性图，如图12所示。本报告版权易于国投失饰期货商限公司不可作为投资像指，柠或请注明出处 图12：EVI的季节图0.7 0.b0.50.40.50.20.1 01月2.月5月4月SR6R78R9月10月11月12,月201320142015201620L72018201920202021选取2013-2021年的数据，我们计算每个月evi的平均值并与巴西中南部产量进行相关性分析，结果如表2所示，相关性较第一个方法大幅提升。值得注意的是，观察图12可以发现，2019年的曲线与其他曲线的形状不同。与文缺中的曲线图对比可以发现，2019年的曲线evi全年呈上升趋势，当年可能没有进行收割。如果我们去月份相关性由0.6.上升至0.94，4月份evi由0.78_上升至0.88。可以看到，调整后的evi与产量的相关性进一步提升。表2：月平均EVI与产量的相关系数月份相关性剔除2019年后相关性上年10月0.47 0.47 上年11月0.50 0.50 上年12月0.71 0.71 1月0.50 0.81 2月0.90 0.90 3月0.60 0.94 4月0.78 0.88本报告版权局于回投实饰期货有限公司不可作为投资像提，转报请注明出处 这个也方法也有不足，主要体现在选定区域比较小，不能反映全域的生长情况。另外样本区域的遗择主观性较强。我们可以用同样的方法选择多个区域，扩大样本数量，有助于反映整体的生长情况。我们在区域内，利用ndvi曲战特持征进择了37处地点，得到各点的ndvi及统计数据如图13所示。在预测新将手产量的时候，或们可以用多个区域内的ndvi均值来做分析，这样能大致反映巴西主产区的世蔗生长情况，从而对新棉季的甘焦产量有一个预估。图13：扩展研究区域后到的NDVI曲线2S-percentile363329282322Hay2021M20214.总结本文主要利用ndvi的曲线特征定位甘蔗种植区域，分析区域内的遂感数据与巴西甘菌产量的相关性。结果显示逢感指标与甘蔗产量之间具有较好的相关性，时间段为上一年12月底至次年4月。固此我们可以在每年年初前后对4月份开始的巴西新样季产量有一个有效的预估，这对于我们报提未来行情的走势有支要费助。黄维高级分析师F03096483Z0017474本报告版权易于国投饰期货商限公司不可作为投资像指，格或请注明出处 免责声明国投安信期货有限公司是经中国证监会批准设立的期货经营机构，已具备期货投资咨询业务资格。“客户”）使用。本公司不会因接收人收到本报