遙感影像在大比例尺農(nóng)作物種植現(xiàn)狀調(diào)查中的精細(xì)研究

摘要 隨著國家不斷出臺惠農(nóng)、利農(nóng)政策，近些年農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)不斷在鄉(xiāng)村提升，而農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中起著關(guān)鍵的作用。利用遙感面向?qū)ο蠓诸惣夹g(shù)解譯農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀信息，結(jié)合實地調(diào)查應(yīng)用研究，總結(jié)了應(yīng)用該方法進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀調(diào)查的技術(shù)方法及其優(yōu)缺點，具有一定的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)種植;遙感解譯;面向?qū)ο蠓诸?/p>

中圖分類號 S 127 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）14-0235-04

Abstract With the promoting of peasants benefit policy， agricultural economy has enhanced in the country in recent years， and the crop planting structure plays a key role in the agricultural industry. Using objectoriented classification technology and combining with field survey， we summarized the agricultural planting status investigation technology method and its advantages and disadvantages， which showed certain application value.

Key words Agricultural planting; Remote sensing interpretation; Objectoriented classification

基金項目 中國地質(zhì)調(diào)查局項目“全國礦山環(huán)境恢復(fù)治理狀況遙感地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測”（DD20190705）;福建省地礦局項目“福建省農(nóng)業(yè)地質(zhì)（富硒土地）遙感綜合調(diào)查”（20121301）。

作者簡介 修曉龍（1977—），男，福建武平人，高級工程師，工程碩士，從事攝影測量與遙感、自然資源調(diào)查與監(jiān)測、地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測、遙感技術(shù)綜合應(yīng)用等工作。

收稿日期 2020-11-26;修回日期 2020-12-25

科學(xué)認(rèn)識和正確確定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)健康發(fā)展的重要問題，合理的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)有利于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的各因素之間保持相對的協(xié)調(diào)和穩(wěn)定，而認(rèn)識和確認(rèn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是對農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，逐級統(tǒng)計和實地調(diào)查是獲取研究區(qū)農(nóng)作物結(jié)構(gòu)普遍采用的傳統(tǒng)方式，統(tǒng)計數(shù)據(jù)系統(tǒng)全面但偏差較大，實地調(diào)查數(shù)據(jù)詳細(xì)可信但費時費力[1]。在國內(nèi)早在1979年陳述彭等[2]就開始倡導(dǎo)利用遙感技術(shù)對農(nóng)作物進(jìn)行估產(chǎn)。許多學(xué)者也利用3S技術(shù)[3]，對農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀開展了相關(guān)的研究。郭曉曉[4]運(yùn)用3S技術(shù)手段獲取黑龍港地區(qū)主要作物種植結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，研究了種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。對于田間地塊這樣較小尺度農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)監(jiān)測，主要采用高空間分辨率的衛(wèi)星影像（如SPOT5，QUICKBIRD等）或航片[5-7]。隨著科技技術(shù)的不斷更新發(fā)展，中國科學(xué)院遙感所吳炳方等[8]提出了以“中國農(nóng)情遙感速報系統(tǒng)”為基礎(chǔ)，面向全國的種植結(jié)構(gòu)快速調(diào)查方法。鑒于此，筆者以福建省三元區(qū)中村鄉(xiāng)為研究區(qū)，以遙感技術(shù)結(jié)合其他相關(guān)資源及實地調(diào)查，確認(rèn)該研究區(qū)的農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀情況，編制農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀圖，為研究區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)查提供了客觀的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省三明市三元區(qū)中村鄉(xiāng)（117.610°～117.691°E，26.162°～26.222°N）。全區(qū)地勢自西北向東傾斜，位于武夷山脈與戴云山脈之間的匯水區(qū)，沙溪河谷梅列盆地為市區(qū)，海拔最高1 500 m以上。研究區(qū)建有標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、煙田、優(yōu)質(zhì)稻、無公害蔬菜、優(yōu)質(zhì)水果基地。“金三元”水鄉(xiāng)漁村項目成為省級休閑漁業(yè)示范基地項目，三元油桃標(biāo)準(zhǔn)化示范區(qū)列為省級示范區(qū)。

2 技術(shù)路線與研究方法

2.1 技術(shù)路線

農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀調(diào)查主要以遙感解譯與實地查證相結(jié)合，開展遙感調(diào)查工作。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，在綜合研究的基礎(chǔ)上，形成1∶1萬農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀圖，為制定農(nóng)產(chǎn)品適宜種植區(qū)劃和土地資源開發(fā)利用及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)，具體流程如圖1所示[9]。

2.2 研究方法

2.2.1 資料收集。根據(jù)實際調(diào)查比例尺需要，農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀遙感調(diào)查主要采用分辨率不低于1 m的遙感影像數(shù)據(jù)。該研究區(qū)收集了2011、2001、2004年多期遙感影像（表1）及土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。

2.2.2 遙感影像處理。對研究區(qū)收集的遙感影像采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并基于ERDAS軟件平臺對其進(jìn)行正射糾正、調(diào)色、鑲嵌等數(shù)字圖像處理，再按工作區(qū)范圍對其進(jìn)行影像裁切。

2.2.3 遙感信息提取。為了快速、準(zhǔn)確地在遙感影像上對農(nóng)作物種植信息進(jìn)行提取，運(yùn)用高分辨率遙感數(shù)據(jù)在1∶5萬土地利用數(shù)據(jù)庫分類出耕地和園地等地塊的基礎(chǔ)上，采取基于面向?qū)ο蠓诸惙椒ㄅc人機(jī)交互解譯相結(jié)合的方式對研究區(qū)內(nèi)的農(nóng)作物種植現(xiàn)狀進(jìn)行遙感解譯，并通過野外驗證農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀進(jìn)行解譯成果的修正。

面向?qū)ο蟮姆诸惙椒夹g(shù)流程為：首先對研究區(qū)參加分類的影像進(jìn)行分割;然后對分割后獲得的影像對象進(jìn)行特征提取;根據(jù)提取出來的特征值，對照解譯標(biāo)志（表2）建立分類規(guī)則;采用面向?qū)ο蟮姆椒▽Ψ诸愔R進(jìn)行有效的組織，最后選擇分類器或者專家規(guī)則進(jìn)行分類[10]，如圖2如示。將得到的結(jié)果再進(jìn)行人工判讀修改調(diào)整錯誤圖斑邊界，得到解譯成果。

2.2.4 野外驗證。

由于多源遙感影像可解譯能力及地物特征多樣等特點，仍需要大量的野外實地調(diào)查來修正解譯成果。野外調(diào)查依據(jù)農(nóng)作物種植特點，采用GPS野外調(diào)查法，對有疑似的圖斑進(jìn)行100%驗證，其他圖斑抽查驗證，但保證所調(diào)查圖斑涵蓋所有種植類型。具體野外調(diào)查如圖3如示。

2.2.5 圖件編制。對調(diào)查后的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，再在MAPGIS軟件平臺進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀圖的編制，圖件按《第二次全國土地調(diào)查培訓(xùn)教材》[11]要求編制。由于農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀還未有國家標(biāo)準(zhǔn)的符號庫，在編圖前需要先建立農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀符號庫，如表3如示。

3 綜合分析

經(jīng)調(diào)查后統(tǒng)計分析，研究區(qū)農(nóng)作物種植總面積達(dá)736.29 hm2，約占全區(qū)土地總面積的14%。主要種植的農(nóng)作物有水稻、桃、茶葉、蔬菜、毛竹苗圃、西瓜、紅堤、芋頭、花生、玉米等，以水稻和桃為主，種植面積達(dá)641hm2，約占該區(qū)農(nóng)作物種植總面積的87%（水稻35.38%、桃51.62%），該區(qū)農(nóng)作物種植情況如表4所示。

4 結(jié)論

（1）該調(diào)查以先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)為研究手段，充分發(fā)揮遙感信息量大、周期短、不受地形和交通條件的限制等優(yōu)勢，在實際生產(chǎn)應(yīng)用中極大地降低了外業(yè)工作強(qiáng)度，提高了工作效率[12]。

（2）由于農(nóng)作物種植現(xiàn)狀解譯比較細(xì)，而某些地塊上農(nóng)作物在影像的光譜信息極為相似或存在同譜異物、同物異譜的情況，單一的根據(jù)影像特征很難解譯出所種植的農(nóng)作物類型，因此必須收集大量的農(nóng)業(yè)、地質(zhì)等相關(guān)的資料來加以輔助解譯，加強(qiáng)野外驗證來提高調(diào)查精度。

（3）農(nóng)作物種植現(xiàn)狀遙感解譯與時相、季節(jié)有極大的關(guān)系，對于某些地塊不同季節(jié)種植的農(nóng)作物有所不同，調(diào)查時必須先確定調(diào)查時點，且采用的遙感影像的時相與調(diào)查時點不一致時，解譯成果會出現(xiàn)一些誤差。

（4）在編制農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀圖時，由于農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀沒有規(guī)范的符號庫，需要先創(chuàng)建農(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀符號庫來對其進(jìn)行符號化表達(dá)。

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