意大利研究结合雷达和光学卫星跟踪奥尔特雷波帕维斯葡萄园的生长情况

意大利的研究人员利用光学和雷达卫星数据对波河流域的葡萄园进行了详细的监测研究，重点研究了这些技术如何跟踪整个季节的生物量变化和关键生长阶段。这项工作由 Andrea Bergamaschi 及其同事于 2025 年 6 月提交，是首次将双偏振雷达植被指数 (DpRVI) 与传统光学指数相结合用于葡萄园分析的研究之一。

研究区域位于伦巴第大区奥尔特雷波帕维斯丘陵的圣玛丽亚德拉韦尔萨附近，该地区以葡萄园广布而闻名。研究小组选择了 12 个葡萄园地块，其行列方向为东西向或南北向，以避免雷达数据的几何偏差。使用地理信息系统绘制了这些地块的地图，并通过地面勘测和高分辨率卫星图像进行了验证。

为了捕捉整个生长季节，研究小组使用了 12 幅哨兵-1 雷达图像和 6 幅无云层的哨兵-2 光学图像，时间跨度为 2023 年 3 月至 8 月。哨兵-1 提供的雷达数据可以不受天气或阳光的影响进行采集，而哨兵-2 提供的多光谱光学数据则对植物的健康和结构非常敏感。使用欧空局的 SNAP 软件对雷达数据进行处理，生成 DpRVI 值，该值反映了葡萄树的结构特征。光学指数，如归一化植被指数（NDVI）、SVHI（哨兵-2 植被健康指数）和 LAI（叶面积指数）则是通过哨兵-2 图像计算得出的。

研究人员比较了 DpRVI 与光学指数在整个生长季节的时间演变。光学指数呈现出相似的趋势：早春数值较低，6 月左右达到峰值，然后随着季节的推移逐渐下降。这些指数高度相关，因为它们来自相似的光谱波段，主要反映叶片叶绿素含量和植物绿度。

相比之下，DpRVI 值的变化更大，与光学指数的相关性不强。这表明基于雷达的指数捕捉到了葡萄园结构的不同方面，如冠层几何形状和含水量，而不仅仅是绿度。DpRVI 的变化趋势在整个季节呈抛物线状，峰值一般出现在 6 月至 8 月间，具体取决于葡萄园的方位和卫星通过的方向。

为了估算生物量的动态变化，研究小组使用了累积度日（CDD），这是一种衡量一段时间内累积热量的指标，与葡萄树的生长速度密切相关。生物量的估算采用了既定的异速方程，该方程将温度累积与植物生长联系起来。DpRVI 值很好地跟踪了这些生物量估算值，特别是对于上升的卫星路径，东西向葡萄园的平均皮尔逊相关系数达到 0.72。

研究还考察了降水是否会影响 DpRVI 值，但发现在观测期间，降水事件与雷达指数波动之间没有明显的关系。

一个值得注意的发现是，由于葡萄园独特的行列结构和雷达图像的散射行为，DpRVI 可以帮助将葡萄园与其他作物区分开来。这种能力对于区域作物绘图和监测很有价值。

这项研究与意大利 PNRR-NODES 项目的更广泛努力相一致，旨在通过基于自然的解决方案和先进的监测技术促进可持续农业。通过将合成孔径雷达（SAR）与光学遥感相结合，葡萄园管理者可以获得更可靠的工具来跟踪作物健康状况、预测产量以及适应气候变化的影响，如温度上升和物候期的变化。

作者指出，虽然他们的研究结果很有希望，但还需要进一步的工作来完善这些方法。未来的研究可以纳入更多的雷达频率（如 X 波段），使用全偏振合成孔径雷达数据以更好地辨别植物结构，应用先进的物候模型，并纳入激光雷达或田间传感器等地面实况测量数据进行验证。

这项联合分析展示了结合雷达和光学卫星数据进行精准葡萄栽培的潜力--自上世纪 90 年代末以来，随着种植者寻求更高效的精细化葡萄园管理方法，这一领域发展迅速。随着气候多变性对奥尔特雷波帕维斯等传统葡萄酒产区的压力增大，遥感技术可能会成为欧洲主要葡萄酒生产国对葡萄园进行可持续管理的重要工具。