許志明 陳洪斌

摘要： 基于農(nóng)業(yè)地圖的概念，深入探討了農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)的技術(shù)流程?；诟叻直媛视跋竦貓D服務(wù)，利用農(nóng)業(yè)地圖系統(tǒng)輔助農(nóng)業(yè)資源信息的收集、處理、分析、統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)、研究和決策，為農(nóng)作物監(jiān)測(cè)提供技術(shù)手段。結(jié)果表明，該系統(tǒng)提高了作物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集的速度和效率，進(jìn)一步加強(qiáng)了農(nóng)業(yè)成果信息數(shù)據(jù)的共享，通過(guò)空間分析和決策，豐富了農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的手段。

關(guān)鍵詞： 農(nóng)業(yè)一張圖;天地圖;遙感監(jiān)測(cè)

【中圖分類號(hào)】TP753 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674-3733（2020）16-0214-02

前言：a市農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)發(fā)展緩慢。作物監(jiān)測(cè)存在著信息水平低、監(jiān)測(cè)手段單一、成果數(shù)據(jù)不規(guī)范、成果信息數(shù)據(jù)共享差等問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，掌握農(nóng)業(yè)資源的數(shù)量和質(zhì)量在該地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展規(guī)劃，采用農(nóng)業(yè)一個(gè)地圖系統(tǒng)，協(xié)助收集、處理、分析、統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)、研究和農(nóng)業(yè)資源信息的決策，為農(nóng)作物監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)手段。

1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)是信息系統(tǒng)的靈魂。高效的信息收集工具可以提高信息收集的速度和質(zhì)量。由于作物分布范圍廣、復(fù)雜，遙感監(jiān)測(cè)可以加快作物數(shù)據(jù)的采集。由于作物的空間分布特征，需要精確詳細(xì)的空間定位信息。利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位可以為農(nóng)作物定點(diǎn)采樣提供高精度定位信息;農(nóng)作物各種信息的再處理和空間分析有助于農(nóng)業(yè)資源的調(diào)查和管理、農(nóng)業(yè)區(qū)劃和決策。利用地理信息技術(shù)可以使農(nóng)業(yè)資源管理和評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)、直觀。本文以農(nóng)業(yè)一圖系統(tǒng)為輔助工具，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)資源信息收集、處理、分析、監(jiān)測(cè)、研究、統(tǒng)計(jì)、決策和報(bào)告的全過(guò)程。

遙感影像變化檢測(cè)是利用一定的算法確定遙感影像變化位置的過(guò)程，廣泛應(yīng)用于土地利用/覆被變化檢測(cè)、災(zāi)后評(píng)價(jià)、地形圖更新等領(lǐng)域。根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同，遙感影像變化檢測(cè)可分為影像法和矢量影像法。前者使用兩個(gè)時(shí)期的遙感影像進(jìn)行變化檢測(cè)，后者使用舊時(shí)期的矢量影像和新時(shí)期的遙感影像進(jìn)行變化檢測(cè)。目前，對(duì)圖像圖像方法進(jìn)行了大量的研究，形成了許多經(jīng)典的方法;然而，矢量圖像方法的研究較少，尚未形成一個(gè)成熟的方法體系。Walter提出了一種面向?qū)ο蟮腉IS矢量數(shù)據(jù)與遙感圖像變化檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了GIS矢量數(shù)據(jù)的更新;張繼賢等提出了一種基于知識(shí)庫(kù)的矢量和圖像變化檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了土地利用/覆蓋的變化檢測(cè);謝仁偉等通過(guò)構(gòu)造t分布，采用基于統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的矢量和遙感影像變化檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了土地利用變化檢測(cè)。監(jiān)測(cè)變化檢測(cè)方法需要人工選擇訓(xùn)練樣本，自動(dòng)化程度低。

2農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)

作物遙感監(jiān)測(cè)的過(guò)程大部分是信息收集和處理的過(guò)程，作物信息的收集和處理幾乎占據(jù)了從作物數(shù)據(jù)收集和處理、分析、監(jiān)測(cè)到統(tǒng)計(jì)、決策等整個(gè)業(yè)務(wù)流程的70%。這個(gè)城市的農(nóng)作物有幾個(gè)特點(diǎn)。

（1）種類繁多，包括水稻、大豆、玉米、蔗糖、蠶等主要經(jīng)濟(jì)作物。地形獨(dú)特，包括三種類型的農(nóng)業(yè)區(qū)：東北喀斯特山谷丘陵糧食經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)區(qū)、西北峰叢洼地農(nóng)業(yè)森林生態(tài)開發(fā)區(qū)、南峰森林山谷農(nóng)業(yè)森林綜合體開發(fā)區(qū)。

（2）作物遙感監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工程，需要嚴(yán)格的過(guò)程控制。根據(jù)上述情況，建議建立農(nóng)作物種植面積監(jiān)測(cè)的采樣和外推模型根據(jù)不同作物，選擇不同的農(nóng)業(yè)區(qū)域的采樣點(diǎn)，并使用遙感特征信息存儲(chǔ)在作物特性數(shù)據(jù)庫(kù)和作物種植地區(qū)不同時(shí)期的遙感數(shù)據(jù)中提取時(shí)段遙測(cè)信息和監(jiān)測(cè)作物種植的面積，從而為相關(guān)部門提供作物種植監(jiān)測(cè)信息參考信息。作物種植面積的監(jiān)測(cè)過(guò)程如下。

①作物種植面積監(jiān)測(cè)采樣外推模型的建立。

②利用采樣外推模型，將遙感監(jiān)測(cè)樣區(qū)和地面調(diào)查樣區(qū)布置在全市農(nóng)作物監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)。

③根據(jù)遙感影像特征開展地面樣本調(diào)查，建立作物遙感解譯標(biāo)記數(shù)據(jù)庫(kù)。

④作物自動(dòng)分類與人機(jī)交互的識(shí)別與分類。

⑤利用地面樣本調(diào)查結(jié)果，對(duì)遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了修正。

⑥計(jì)算全市農(nóng)作物種植面積相對(duì)變化率。

其中，相鄰兩年全市農(nóng)作物種植面積相對(duì)變化率計(jì)算公式為：

R=（Sn-Sn-1）/Sn-1×100%

式中，Sn為監(jiān)測(cè)年農(nóng)作物種植面積，Sn-1為上一監(jiān)測(cè)年農(nóng)作物種植面積。

①作物遙感監(jiān)測(cè)樣品布置圖。農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)樣方具有兩個(gè)方面的作用：

作物種植樣區(qū)提供作物地面觀測(cè)數(shù)據(jù)樣本（位置、葉面積指數(shù)、植被指數(shù)、生長(zhǎng)期、株高等）;另一方面，樣區(qū)遙感數(shù)據(jù)為研究其光譜特征、紋理等方面提供了信息。以上信息是作物地面觀測(cè)數(shù)據(jù)、遙感特征數(shù)據(jù)和作物相關(guān)性研究的基礎(chǔ)。樣本選擇應(yīng)具有典型性、代表性和綜合性。為了解決這一問(wèn)題，在終端采集系統(tǒng)中利用GPS在全市建立了178個(gè)作物地面樣本，每個(gè)樣本約100畝。根據(jù)地形條件，樣本量應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，每個(gè)樣本量不應(yīng)小于300m×300m。

②設(shè)置遙感監(jiān)測(cè)時(shí)間窗?？紤]到作物不同的物候生長(zhǎng)特征，可以選擇適合作物生長(zhǎng)期的遙感影像，分析作物樣本區(qū)域的遙感特征，開展不同監(jiān)測(cè)頻率的遙感監(jiān)測(cè)。例如，水稻一年監(jiān)測(cè)兩次，早稻在5月10日至20日，晚稻在8月10日至25日;甘蔗一年一次，5月10-20日;玉米一年兩次，春玉米在4月20-30日，秋玉米在8月20-30日;每年5月10日至20日養(yǎng)蠶一次。

③監(jiān)測(cè)方法。

基于作物遙感特征數(shù)據(jù)庫(kù)，充分利用國(guó)內(nèi)的高分辨率衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)（高分-2號(hào) 北京-2號(hào)），結(jié)合地面的抽樣調(diào)查結(jié)果，使用適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)識(shí)別和分類在不同時(shí)期作物種植區(qū)域，提取的空間分布和數(shù)量指定作物種植區(qū)域的相鄰兩年監(jiān)測(cè)區(qū)域，并對(duì)全市主要農(nóng)作物種植面積的相對(duì)變化率進(jìn)行計(jì)算和監(jiān)測(cè)。

3應(yīng)用案例

有效進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，分析和比較多的資源和環(huán)境條件和生產(chǎn)活動(dòng)的變化，和集成數(shù)據(jù)收集、空間分析和決策過(guò)程常見(jiàn)的信息流，這可以極大地提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，并提供技術(shù)支持解決資源和環(huán)境問(wèn)題，確保可持續(xù)發(fā)展。督促經(jīng)營(yíng)者制定農(nóng)業(yè)發(fā)展、生態(tài)建設(shè)和環(huán)境治理規(guī)劃，明確資源開發(fā)和保護(hù)的規(guī)模、強(qiáng)度和范圍，引導(dǎo)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者做到開發(fā)與保護(hù)并重注意保護(hù)。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境與農(nóng)業(yè)產(chǎn)量密切相關(guān)。利用遙感技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境如大氣環(huán)境、水環(huán)境和自然生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是對(duì)大氣成分的監(jiān)測(cè)和對(duì)大氣變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。水環(huán)境是分析水資源和不同水質(zhì)的變化。自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)主要指對(duì)農(nóng)村生態(tài)變化、城市發(fā)展和森林覆蓋率的監(jiān)測(cè)。礦區(qū)生態(tài)破壞和森林覆蓋率監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn)

[1]郭琳，王飛，張寅，等.農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)信息與電氣技術(shù)，2013，29（3）：132-138.

[2]蔣裕良，覃勇榮，賀慶梅，等.學(xué)院景觀植物調(diào)查及區(qū)系地理分析[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（1）：180-184.

[3]陳懷亮，李穎，張衛(wèi)紅.農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)化應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2015，38（1）：95-102.

[4]丁紅娟，沈明霞，盧之慧.基于遙感和GIS技術(shù)的農(nóng)田管理系統(tǒng)[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（4）：899-902.