自1980年以来,由于自然因素和社会经济发展等,江汉平原水稻种植不管是在空间布局还是类型构成等方面都产生了复杂变化,从而使得在大范围长时间尺度上快速、准确地获取该地区这一复杂的水稻种植结构极具挑战性。要解决这一问题,关键在于不同时期不同类型的水稻遥感精确识别及其时空变化特征的客观分析。本文以素有江汉平原产粮大县之称的江陵县为研究对象,以长时间序列的遥感影像数据集为主要信息源,依据不同类型水稻的生长发育过程特征,采用遥感多特征指数进行水稻类型表达可视化和水稻信息图像特征增强,据此再应用机器视觉识别技术,对1987-2018年间研究区内的早稻、中稻(含虾稻)和晚稻一共3种类型的水稻进行分类识别提取。在此基础上,采用几何重心位移和作物分布空间转移矩阵等方法,对该区域水稻种植结构及其时空变化特征进行分析研究。所得结果显示:(1)通过不同水稻类型在成熟期的RVI指数与移栽期的NDVI指数和LSWI指数的信息复合,结合适宜的RGB配色方案设计,使得双季稻、中稻和虾稻等不同水稻类型不仅都表现出独特的图像色彩特征,而且与易混地物之间也产生了明显的色差。据此在HSV颜色空间中,采用机器视觉颜色聚类的方法实现了各类水稻的遥感信息提取,其总体分类精度和Kappa系数分别为93.35%和90.79%,均高于基于时序NDVI图像分类法的水稻识别结果。(2)近30年来,江陵县水稻种植结构以2008年为节点呈现出明显的阶段性变化特征。前十年(1987-1996),全县水稻总面积小幅上升,水稻种植结构由双季稻和一季中稻构成;在随后的十年(1996-2008)间,水稻面积急剧下降,直至2008年水稻种植面积降至最低值,同时该年的水稻种植结构极为单一,只有一季稻。最近10年(2008-2018年),水稻种植结构渐趋复杂,不仅包括传统的早、晚稻和一季中稻,还增加了较多的虾稻;水稻总面积也明显增加,这主要得益于当地中稻面积的显著增加,近2年其种植面积远远大于上个世纪八、九十年代。江陵县双季稻面积在1987-2018年间是先有所上升,然后开始逐年下降,直至2008年锐减到几乎可以忽略不计,此后,双季稻面积有所增加,但是仍然少于上个世纪八、九十年代。一季稻在江陵县水稻种植结构中历来占据在主导地位,不过其面积变化是以1996年为节点,呈现出先减少再逐渐增加的态势,并在2008年以后明显增加。另外,近2年江陵县的晚稻种植,不仅大多来自于早稻收割后形成的再生稻,而且其面积也小于虾稻的种植面积。(3)江陵县一季中稻在各乡镇之间的分布较为均衡,其面积重心最接近江陵县的地理重心;江陵县双季稻空间分布的区域差异较大,该县双季稻面积重心不仅远离该县的地理重心,并且在1987—2018年间总体上逐渐往东北方向移动,其中又以双季晚稻的重心偏移最为明显。近30年,江陵县双季稻和一季稻的净增类型转换基本都发生在它们与其它地类之间,但是2008年是特殊年份,该县的双季稻种植基本消失,而且大部分主要是转移到一季稻。(4)从江陵县水稻时空变化驱动因子定性分析来看,社会经济因素是最直接原因,市场经济的调节和农村人口劳动力转移直接影响水稻面积的变化。从驱动因子定量分析来看,2008年以前影响江陵县水稻种植的核心因素是棉花种植面积、农业总产值和农业机械总动力,但是2008年以后的核心影响因素主要由有效灌溉面积、农村从业人口、蔬菜瓜果类面积、旱涝保收面积和农业机械总动力组成。