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遥感指数预测大豆单产相关性探究

2025-01-23 黄玉萍,农产品东证期货杨建江

课题背景：大豆作为重要的粮食和油料作物，其产量受种植面积、单产等因素影响，而生长期间的天气和长势监测对价格波动有重要影响。遥感技术具有大尺度、高效率的优点，可用于实时监测大豆种植区域，构建遥感指数与大豆长势、单产之间的联系，辅助种植管理和价格预测。
研究数据及处理平台：本研究使用谷歌地球引擎（GEE）平台，结合中分辨率成像光谱仪（MODIS）数据、农田数据图层（CDL）、气象数据（ERA5）和气候数据（TerraClimate）进行大豆生长监测和相关分析。
遥感植被指数：计算了归一化植被指数（NDVI）、净初级生产力（NPP）、光合有效辐射（PAR）、植被光能利用率（LUE）和叶片面积指数（LAI）等指标，用于反映大豆生长状况。
相关性分析：
- 单产与遥感指数相关性：7、8月的NDVI和NPP与大豆单产值相关性最高，NDVI对单产变化具有指示性。
- 优良率与遥感指数相关性：LUE和NPP与优良率的相关性相对较高，但不同产地的相关性差异较大。
遥感数据预测单产：
- 单产预测：以NDVI和优良率为自变量，使用随机森林算法预测年单产值，参与预测时间序列越长预测效果越好，6-8月数据已能较好预测。
- 月间单产调整方向预测：使用逻辑回归方法预测单产调整方向，8-9月数据的预测准确率最高。
总结：遥感技术可有效监测大豆生长状况，NDVI和NPP等指数对单产变化有指示性，结合优良率可预测年度单产值和月间单产调整方向，7-9月是进行预测的最佳时期。
风险提示：模型效果随训练数据变化，带有不确定性。