本文源自：期貨日報

預計明年中南部地區增加200萬噸左右

遙感技術在農業中的應用非常廣泛，我們可以借助遙感數據對巴西的甘蔗產量進行預估。另外，巴西的產糖量還取決于制糖比例，結合甘蔗產量與制糖比，可以測算巴西的食糖產量。巴西是世界上重要的產糖國，本文通過不同的遙感產品來分析遙感數據與巴西甘蔗產量的關系，主要目的是希望能夠在新榨季開始前利用植被指數對巴西食糖產量做出有效的預估。

　　基于MODIS遙感數據測算的甘蔗產量

遙感技術指從人造衛星或飛機對地面觀測，通過電磁波的傳播與接收，感知目標的某些特性并加以分析。在實際應用中，遙感技術被廣泛應用于資源調查、地表環境監測、人類活動監測等多個方面。遙感數據在農業中也大有可為，可以通過遙感數據來監測農作物的長勢、估計農作物的種植面積、監測病蟲害等。

NDVI是一種常用的遙感數據指標，是通過近紅外波段與紅外波段反射率經計算得出的數據，是公認表征植被變化最有效的參數之一，可較好地反映植被綠度變化。

美國航空航天局（NASA）分別于1999年和2002年發射了TERRA和AQUA衛星，用來遙測地球環境，MODIS是搭載在衛星上的一個重要的傳感器，波長范圍為0.4—14.4微米，包含可見光到紅外波段。影像分辨率在250米至1公里，1—2日可完整掃描地球表面一次。本文分析基于兩個數據：MOD13Q1與MCD12Q1，其中MOD13Q1提供植被指數EVI，數據頻率為每16天一次；MCD12Q1是土地類型數據，對土地進行分類，我們選用其中的“農田”土地類型，分析“農田”的遙感數據與甘蔗產量的關系。

圖為EVI中值季節性

我們選擇的觀察區域為巴西圣保羅州，該州是巴西甘蔗主產區，甘蔗產量占巴西中南部甘蔗總產量的60%以上。我們把得到的EVI數據與巴西圣保羅州的甘蔗產量進行比較。時間上，我們選擇了2012年1月至2022年6月。

進行數據處理后，我們得到時間序列進行季節性分析，可以發現，EVI中值的季節性和巴西中南部甘蔗的生產情況比較符合。巴西中南部每年4月開始收割甘蔗，而EVI在一季度達到最大值，隨后開始下降，一直到10月前后見底，然后開始回升。另外，計算每個月的EVI與產量的相關系數，可以發現，相關性最高的是11月、12月；進入次年1月之后相關性很差。

表為各月EVI與產量的相關系數

　　基于Sentinel-2數據測算的甘蔗產量

我們還可以使用Sentinel-2衛星遙感數據，和上文使用的MODIS傳感器相比，Sentinel-2的分辨率更高。衛星的分辨率決定了遙感影像數據的清晰度，分辨率越高清晰度越高，用分辨率更高的Sentinel-2數據有助于我們識別農作物。

首先，我們選擇巴西圣保羅州的一塊區域，通過此區域內的Sentinel-2遙感數據計算一年內的NDVI值。其次，通過查找文獻，可以得到巴西甘蔗的大致NDVI曲線特征。最后，通過比較研究區域內各個點的NDVI曲線與巴西甘蔗的曲線特征，篩選出符合甘蔗曲線特征的區域。

在選定的區域內，利用Harmonized Landsat Sentinel-2 (HLS)產品進行數據分析。HLS是從NASA/USGS Landsat 8和ESA（歐洲航天局）Sentinel-2聯合獲取輸入數據，生成協調的、可用于分析的表面反射率數據產品，2—3天進行一次觀測。集合而成的HLS可以收集30米空間分辨率的地表觀測數據，周期為2—3天。我們利用HLS產品計算EVI，并計算其與產量的相關性。

為了得到巴西甘蔗NDVI曲線的特征，我們查找了一些文獻，文獻顯示：一是巴西甘蔗收割時間跨度較長，中南部地區的收割從每年的4月開始一直持續至12月，因此存在不同的平行曲線，表示在不同時間點收割的甘蔗。二是NDVI曲線最大值與最小值的差可以作為甘蔗曲線的特征值。三是甘蔗的生長周期為12—18個月，明顯長于其他作物。四是收割后甘蔗的NDVI會出現斷崖式下跌。

根據以上得到的曲線特征，可以在巴西圣保羅選取一處符合標準的區域作為研究區域。我們選取2013—2021年的數據，計算每個月EVI的平均值并與巴西產量進行相關性分析，可以看到相關性有顯著的提升。這個方法也有不足，主要是選定區域比較小，不能反映全域的生長情況，另外，樣本區域的選擇主觀性較強。我們可以用同樣的方法選擇多個區域，擴大樣本數量，有助于反映整體的生長情況。在預測新榨季產量的時候，可以利用多個區域內的NDVI均值來進行分析，這樣能大致反映巴西主產區的甘蔗生長情況，從而對新榨季的甘蔗產量有一個預估。

表為巴西甘蔗產量與月平均EVI的關系

　　從最新的11月巴西甘蔗種植數據來看，目前甘蔗的NDVI指標回歸到了歷史平均水平附近。從歷史數據看，和當前NDVI值比較相近的年份是2014年和2016年，這兩年中巴西中南部的甘蔗產量分別達到了5.73億噸和6.07億噸，因此我們預計明年巴西中南部的甘蔗產量將會達到5.7億噸。

另外，目前甘蔗的蔗齡比較低，而且今年巴西的天氣情況較好，主產區降雨充沛，也沒有出現霜凍情況，預計明年單產會有顯著提升。這和遙感數據得到的結果是相呼應的。

圖為基于HLS的EVI中值

遙感指標對巴西新榨季糖產量的預估

巴西甘蔗不僅產糖，還可以制乙醇。巴西純乙醇與混合動力汽車的市場份額為93%，巴西汽油中必須添加27%的無水乙醇。2021年，巴西乙醇大約提供巴西7%的能源供應。從這一系列數據中我們可以看出甘蔗對于巴西能源系統的重要性，這種重要性反過來又作用在糖價上。巴西汽車燃料市場通過影響乙醇市場，進而影響糖廠的制糖比選擇，再傳導到巴西食糖產量，最終對國際糖價產生重要影響。

今年巴西含水乙醇的總銷量偏差，本榨季的累計銷量同比減少了4.18%。含水乙醇銷量差的主要原因是乙醇相對于汽油的性價比較低，消費者更愿意消費汽油而不是乙醇。

比較巴西歷史制糖比與含水乙醇的市場份額可以發現，乙醇市場份額的下降幾乎都伴隨著制糖比的抬升。這不是偶然的，乙醇市場份額下降后，利潤降低使得糖廠更愿意生產糖，從而提高制糖比例。因此，如果巴西乙醇的市場維持低迷，明年的制糖比將維持高位。

從糖醇比看，預計明年制糖比維持高位。而糖醇比價是美糖價格的重要影響因素，當糖醇比價比較高的時候，甘蔗制糖的收益更高，巴西糖廠會把更多的甘蔗用來制糖，從而增加國際市場供給，導致糖價下跌。反之，當糖醇比價較低的時候，糖價上漲的動力較足。

從歷史上看，糖醇比價與美糖期貨價格有較強的正相關性。特別是當糖醇比價處于高位的時候，往往是糖價的中長期高點。糖醇比價是一個反映糖價相對于乙醇價格溢價程度的指標，當糖醇比價達到歷史高點的時候，表明糖價相對于能源價格出現超漲。

比如在2016年年底的時候，美糖價格達到26美分/磅，糖醇比價達到歷史高點，隨后開始的新榨季巴西大幅調高制糖比例，美糖見頂。2020年年初的時候，糖醇比價也較高，但這更多是由于原油價格超跌導致的。

總體來看，遙感指標與甘蔗產量之間具有較好的相關性，時間段為每年年初前后，我們可以通過遙感指標對巴西新榨季糖產量進行有效預估。11月的遙感數據顯示，目前甘蔗的NDVI水平回歸到了歷史平均水平附近，預計明年巴西中南部的甘蔗產量將達到5.7億噸。另外，由于目前糖醇比價較高，預計明年巴西的制糖比例將繼續維持在較高水平。綜合測算，預計明年巴西中南部地區產糖量增加200萬噸左右。