近年来，新疆棉花年产量超过全国总产量的90%，约占全球总产量的20%。新疆总面积约166万平方公里，占我国陆地总面积的六分之一，拥有高度异质性的独特的“沙漠-绿洲”景观，南北疆气候差异明显。准确而精细的棉田分布图对于新疆棉田管理、病虫害防治以及产量预测等工作至关重要。然而，现有的大部分研究仅在县域、州市等小区域尺度，全疆范围高分辨率棉田制图的研究仍然有限。
遥感技术具有快速、无损、客观、大时空范围覆盖等优势，可有效克服传统田间调查的诸多不足，是开展大范围作物精准制图与监测管理的重要技术手段。空天地一体化的遥感技术与人工智能深度融合，是当前智慧农业领域研究的关键核心技术与前沿热点，将引领现代农业高质量规模化发展，助推乡村振兴战略和农业农村现代化建设。
该研究利用哨兵2号（Sentinel-2）光学遥感影像、哨兵1号（Sentinel-1）合成孔径雷达影像等多源遥感数据，提取地物的光谱、纹理、结构、物候等多种特征，辅以地形和气候变量，采用“两步法”策略绘制2018-2021年全疆10米分辨率棉田分布图。其中，棉花-非棉花分类模型在当年和相邻年测试样本集上的总体精度分别可达95%和90%。“两步法”制图策略在多年连续棉田制图方面被证明是可靠且高效的，2018-2021年全疆10米分辨率棉田分布图与官方统计年鉴在县域尺度上具有较高一致性。
相关研究成果以《2018-2021年全疆10米分辨率棉田分布图》为题，发表在《科学数据》（Scientific Data）上。相关数据集已在第三方平台Zenodo公开发布，可为我国棉田管理和相关政策制定提供基础数据和科学依据。研究工作得到中国科学院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目、国家自然科学基金、新疆兵团科技项目、中国科学院青年创新促进会优秀会员项目等的支持。
图1. 基于遥感技术与人工智能的棉花智慧监测管理技术框架
图2. 新疆主棉区典型样地的时空变化