多源遥感数据支撑的耕地质量监测与评价

【目的】耕地质量监测与评价可为土地整治、占补平衡、新增耕地质量评估和基本农田管护提供科学依据,多源遥感为实现长时序大范围的耕地质量监管提供了数据基础和技术支撑。【方法】文章从耕地质量的定义出发,研究了基于遥感技术耕地质量监测与评价的两种策略:(1)从地学特征、土壤特性、环境状况、建设水平和生物多样性等5个维度表达耕地质量的科学内涵,构建以多源遥感数据为基础的耕地质量监测与评价指标体系,并梳理利用遥感技术获取各关键指标因素的方法;(2)从系统思维的角度,利用长时间序列遥感数据监测作物长势间接反映耕地质量综合状况。【结果】以多源遥感支撑的耕地质量监测与评价体系可实现耕地质量信息的实时、大范围获取,对耕地质量监测与评价工作具有重要意义;遥感技术支撑的耕地质量监测与评价,逐渐向更高精度、更多样化和更融合的方向发展。【结论】该研究结果可为耕地质量的实时大范围监管和耕地资源的"三位一体"管护提供参考。     

1982-2001年间我国受旱和受旱成灾耕地的遥感提取研究

水分亏缺指数(WDI)是综合陆地表面温度和植被指数建立的区域干旱遥感监测评价指标.本研究利用1982-2001年NOAA AVHRR资料计算了全国20年间各旬WDI,提出基于WDI判断农田受旱及受旱成灾的标准,结合土地覆盖分类提取的耕地范围,提取我国1982-2001年间各年份受旱和受旱成灾耕地面积.结果表明:利用遥感手段提取农田受旱面积具有一定参考价值,遥感获取的农田受旱成灾面积与统计结果基本一致,是快速有效获取干旱成灾范围和成灾面积的方法.     

基于高分遥感的县域耕地质量监测

耕地作为土地资源的精华,其质量变化与农业可持续发展息息相关。目前耕地质量监测技术存在监测范围小、投入大、效率较低等问题,难以实现耕地质量快速监测。本研究以中国自主高分遥感卫星数据及其他耕地相关数据为基础,依据"状态-压力-响应(PSR)"框架,从生产压力指标(PPI),耕地状态指标(LSI),社会行为指标(SAI)三方面构建指标体系,利用遥感反演得到耕地质量评价指标,快速获取耕地质量分布信息。以广州市从化区为例,对监测的耕地质量评价结果与实际耕地质量评价结果进行比较,结果表明:利用本研究建立的监测模型获取的从化区耕地质量为11～16等的面积分别为98.89 hm~2、813.06 hm~2、4 994.10 hm~2、9 927.60 hm~2、5 630.21 hm~2和1 811.69 hm~2,总体精度达到77.84%,Kappa系数为0.720 9,模拟结果可靠。这为耕地质量评价提供了新的思路。     

耕地质量低空遥感-地面传感双重采集系统研究

【目的】将无人机(UAV)低空遥感检测系统与无人机-无线传感器网络(UAV-WSN)集成,实现通过一套系统进行低空遥感监测和地面长期监测的双重监测,为耕地质量的空间和时间变化提供监测数据。【方法】本研究探讨了现有UAV-WSN系统无法实现双重采集的问题,设计了一套用于耕地质量监测的低空遥感-地面传感双重采集系统,提出一套双重采集的工作流程,以及提升性能的基于航线的LEACH算法。仿真分析试验中调整UAV飞行高度和地面节点密度,以比较双重采集系统和UAV-WSN系统总飞行时间的不同。【结果】双重采集系统1次飞行同时采集2种监测数据,无需完成低空遥感监测数据采集后再次走遍所有地面节点,在低空遥感地面图像分辨率变化的情况下,总飞行时间比UAV-WSN系统快165 s;双重采集系统根据无人机航线和地面节点位置进行调整,在地块内节点数量变化的情况下,总飞行时间基本不变,比UAV-WSN系统快129～194 s。【结论】双重采集系统能够减少现场采样所需的总工作时长,降低采样工作的复杂程度,提升耕地质量监测的效率。     

基于遥感抽样的新疆农区耕地利用率及其空间分异特征

耕地利用率能够反映人类活动对耕地的利用状况,以遥感数据和地面调查数据为主要数据源,采用遥感抽样、地理数学与3S技术相结合的方法对干旱区典型农业区的耕地利用率进行系统研究;结果表明:利用累计平方根法,并结合新疆农业综合区划及新疆地势资料,共将全疆分为12个耕地利用率类型区。天山北坡东部农区耕地利用率为91.6%,伊犁河中游河谷平原农区为91%,奇台山前农牧区和塔城盆地农牧区耕地利用率仅为80%。天山北坡东部农区土地利用效率较其他农区要高。根据遥感抽样方法测算得到的各分区的耕地利用率可见,各分区的耕地利用率大多在90%以下。基于遥感抽样的耕地利用率调查研究,可为进行耕地中非耕地成分的整理提供依据。     

湖南省中稻种植面积遥感监测方法研究

综合考虑大面积水稻种植区耕地地块破碎,种植结构复杂,插花、套种、错季种植现象明显,影像解译、分类难度大等特点,充分利用国产卫星GF-1数据,以湖南省中稻种植为例,通过精确作物识别与混合像元处理,实现像元尺度的中稻识别;结合国土资源土地调查数据,统计中稻的像元数量与丰度(种植面积比)水平,并扣除耕地图斑内的非耕地成份,建立中稻种植面积估算模型,最终得到精确到县级报告单元的种植面积估算结果。结果表明:通过遥感数据估算面积和地面样方调查计算结果的可决系数达到0.869 6,说明遥感监测方法在湖南省中稻种植面积估算中行之有效。GF-1卫星遥感数据的空间分辨率、波段覆盖范围、影像覆盖能力等能满足大面积农作物种植面积监测要求,基于抽样技术的地面调查与遥感影像分类相结合提取作物种植面积信息的方法可用于省级、区域级的粮食种植面积遥感监测。     

利用差分GPS系统测算田块耕地系数

1耕地系数与遥感监测 在耕地面积遥感监测中,卫星图像的空间分辨率通常在5-30 m,对于1 m以上、5 m以下的地物难以精确识别.采用差分GPS测量系统对样地地块各种地类分布实行测绘,可以获取耕地面积占样地总面积的精确耕地面积系数,利用耕地系数[1]对遥感获得的面积进行修正,从而得到较为准确的耕地面积数据.     

基于遥感监测的地面抽样方法研究——以四川水稻播面变化为例

论述了四川省水稻遥感监测地面样方布设的方法,通过分析四川省特殊的地理位置,结合遥感影像,科学合理地探讨了可运行化的地面抽样方法,即采用分层抽样统计与地面典型抽样统计相结合的方法,利用差分GPS(精度为亚米级)建立四川省水稻监测地面样方,提高监测精度,在95%的置信区间里,可以达到90%的准确率,服务于全省水稻播种面积大尺度遥感监测。     

基于3S的森林植被面积空间抽样方法

以辽宁省为例,应用中分辨率成像光谱仪影像(MODIS)数据进行森林信息提取,并选取森林面积为研究对象,采用网格单元作为抽样单元,应用随机、系统、分层的抽样方法对辽宁省森林面积进行抽样估算,在获得最优抽样方法的基础上进行第2阶段抽样,设计不同样本容量水平下的森林面积空间抽样方法试验。结果表明:以县森林面积覆盖百分比为分层标志的分层抽样方法抽样效率最高,在第2阶段抽样估算的8种样本容量水平下,当样本容量为8时,抽样精度达到95%,并且所需样本数量最少,达到了森林面积抽样精度要求。应用此方法能够减少森林资源调查成本和工作量,可以结合遥感、地理信息系统和全球定位系统技术(3S技术),进行大区域范围森林面积的监测。     

HJ-1号卫星数据与统计抽样相结合的冬小麦区域面积估算

【目的】探讨利用HJ-1号卫星遥感数据进行冬小麦种植面积测量的可行性,并进一步结合统计抽样的方法,估算区域冬小麦种植面积,解决单靠遥感进行冬小麦种植面积测量时多期影像信息误差积累和生长差异性影响的问题。【方法】以北京市为研究区,采用多时相HJ-1号卫星遥感数据与分层抽样相结合的方法进行冬小麦种植面积测量:利用多时相HJ-1号卫星遥感数据获取冬小麦遥感识别结果(56506.67hm2),结合耕地地块数据建立入样总体,以耕地地块内冬小麦遥感识别面积作为分层标志进行分层随机抽样,反推得到北京市冬小麦面积总量(59680hm2)。【结果】多时相冬小麦遥感识别结果MAE为0.17,bias为-0.05,抽样反推区域总量面积提高了约5%,在一定程度上纠正了HJ-1号卫星多期遥感影像提取冬小麦区域面积偏低的问题。【结论】本文方法能够准确测量出区域冬小麦总量面积,具有较强的应用性和普适性,为采用HJ-1号卫星遥感数据进行农作物种植面积遥感测量进行了先期的方法探讨,深化了该遥感数据源的应用。     

基于遥感技术的耕地面积动态监测研究

对耕地面积实施监测,遥感技术是一种非常有效的方法。通过分析相应时相的TM和中巴遥感影像的波谱特征,采用波段比值法,结合野外调查,对北京地区30年来耕地的变更情况进行了监测。监测分析表明,北京市耕地面积从30年前的614941hm2减少到现在的388902hm2,呈较严重的递减趋势。本课题的研究成果为北京市土地管理和土地利用规划提供了重要的依据。     

基于无人机可见光遥感影像的耕地精准分类方法研究

无人机可见光遥感具有使用成本低、操作简单、实时获取遥感影像、地面分辨率高等优势。提出了一种利用无人机可见光遥感影像进行耕地精准分类的方法,以广东省惠州市惠东县铁涌镇石桥村部分耕地的可见光遥感影像为研究对象,对耕地的面积信息、形状信息以及位置信息进行监测和提取,采用面向对象法对影像中两种基于可见光波段的植被指数、纹理信息、形状信息进行分析,研究出分类提取耕地信息的较佳方案。经过反复实验确定分割尺度45、合并尺度90为分割参数,同时利用波段信息和纹理信息对未种植作物耕地和其他地物进行分离。该方法总体精度为89.23%,Kappa系数为0.72。实验结果表明利用无人机可见光遥感数据对耕地进行分类虽然存在一些细碎地块被错提、误提的情况,但总体精度仍然保持在一个很高的水准,可以为耕地作物分类提供参考,为实现精准农业提供精准的数据基础。     

耕地遥感识别研究进展与展望

快速、准确获取耕地数量及其分布信息是研究耕地时空格局和生态效应的基础，也是及时制定应对粮食问题对策的迫切需求。近年来，随着卫星遥感技术的迅猛发展，遥感以其宏观性、实时性以及经济性为耕地信息快速获取提供了可能性。本文归纳了遥感技术应用于识别耕地信息的研究进展，总结了国内外耕地信息提取研究中常用的数据源、分类算法、时相选择、分类对象，讨论了上述四大类在提取耕地信息过程中的优缺点。随着传感器数量不断增加，遥感影像时间分辨率、空间分辨率及光谱分辨率不断提高，分类算法的不断涌现，基于多源遥感数据，集成智能分类算法识别耕地将成为必然的发展趋势。     

"3S"为基础的面积框对地抽样调查技术在农业调查中的应用

综合国内外农业遥感领域对地抽样调查技术,详细说明目前世界上主要采用3S技术(RS、GIS、GPS)的面积框抽样技术,以及主要代表国家的应用效果.描述了分层抽样统计学原理和主要采用的抽样方法.归纳了国内农业对地抽样技术的发展水平和存在的三个主要问题:一是侧重于农业遥感监测技术方法的研究,遥感抽样调查研究偏弱;二是遥感抽样调查研究科学性不足,多采用随意抽样或典型柚样,偏离了抽样调查的随机性特点;三是遥感技术与传统统计抽样方法结合不够.     

运用TM遥感图象监测扬中市土地利用状况的变化

用两个时期的ＬａｎｄｓｔａＴＭ遥感图象，经多种技术的图象处理，特别是图象自动分类识别和两个时期遥感图象交叉分析处理，对江苏省扬中市的土地利用现状进行了动态监测，发现扬中市的土地利用类型发生明显变化，城市的扩展使耕地锐减，利用遥感技术对土地利用状况进行了经常性的动态监测很有必要。     

县域耕地质量等别监测分区布点研究

为准确掌握耕地质量等别空间分布特征，提高县域耕地质量监测效率，完善其监测体系，本研究以广州市从化区为例，基于耕地质量监测成果以及土壤、环境因子等数据，通过空间统计学、空间叠加等方法对县域耕地质量等别监测分区布点进行研究。结果表明，考虑土壤、地貌、土地利用水平、土地经济效益以及耕地质量渐变类型等因素，从化区共划分为26个耕地质量监测区。依据空间分层抽样原理，结合研究区内国家标准样地、沟渠、道路、村庄、基本农田等因素在空间上对监测样点进行调整，最终确定了111个监测样点。经统计检验表明，监测样点在总体耕地分等单元中具有较高的代表性。以此建立的县域耕地质量监测体系可为自然资源部门的耕地质量监测监管提供技术支持。     

汾河源头区土地利用的遥感解译研究

对汾河源头土地利用的动态变化情况进行分析,采用30年来的遥感影像,应用地理信息系统与遥感技术,解译出各个年代的土地利用类型后统计出各种类型的面积,从而分析研究区土地利用的动态变化情况÷结果表明：研究区内林地、草地和耕地为主要土地利用类型,所占比重最大,合计占90％以上;30年来,土地利用类型的主要变化趋势是耕地与草地减少,多转化为林地和居住地,林地与居民建设用地增加。     

遥感技术在农业科技服务领域的应用

【目的】遥感技术具有大范围、周期性获取地表信息的特点,被广泛应用于农业作物面积制图、农作物长势监测与产量估计和农情监测等农业生产和管理的各个环节。【方法】在阐述了地块级、业务化的农业遥感服务概念和内容的基础上,分析了国内外地块级、业务化的农业遥感服务现状。【结果】由于中国实行农民联产承包责任制,地块较为破碎,管理较为精细,对地块级遥感监测的需求不大等原因,使得中国地块级、业务化的农业遥感服务尚处于起步阶段。【结论】随着中国逐步推广农村土地流转,实施大范围的机械化农业,业务化、精细化的农业遥感监测具有广阔的前景。     

从作物轮作角度评价华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异

为从作物轮作角度分析华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异,针对华南典型赤红壤农区构建作物轮作系统遥感分类体系,基于空间分析、文献支持、野外实地调查、农户访谈与专家知识,建立不同作物轮作系统与耕地质量等级之间的关联关系;基于Sentinel-1与Sentinel-2时间序列遥感数据、利用决策树制图方法,开展作物轮作系统遥感制图,并在不同空间尺度分析耕地质量空间差异与规律。结果表明,作物轮作系统与耕地质量之间存在关联关系,总体而言,水田轮作系统由于化肥投入较低、对土壤干扰较小、长时间被水面覆盖,不易引起土壤酸化等耕地质量问题,耕地质量等级较高;蔬菜、果园系统由于化肥投入较高,耕地质量一般较低,具体表现为土壤酸化、土壤重金属污染等问题。研究区蔬菜轮作系统比例最高,其次为果园系统。研究区耕地质量总体一般,主要为三等地,呈现出明显的空间分异。本研究初步探明作物轮作与耕地质量的关联关系,并将作物轮作遥感制图结果应用于耕地质量空间差异研究,由于耕地质量特征较难直接通过遥感反演获取,通过监测地表作物种植情况进而反演耕地质量具有理论可行性,未来有必要深入解析作物轮作、地形地貌、气象水文等要素与耕地质量的关联关系,构建大数据驱动的耕地质量时空差异评估技术体系,支撑跨尺度耕地质量监测与评价研究。     

西南山区耕地质量动态监测样点布控体系研究——以重庆丰都为例

[目的]以重庆市丰都县为例,建立西南山区耕地质量动态监测样点布控体系,为西南山区耕地保护提供依据,也为我国其他地区国土部门制定耕地质量保护政策提供参考.[方法]根据区域背景分析将监测区域划分为自然质量、利用水平、经济水平、土地利用特征4个背景分区,最终划定监测控制均质区,以“以点带面”的方法反映监测区域耕地质量的总体变化趋势.[结果]研究区域共划分7个监测控制类型区,在监测控制大区的基础上划分33个监测控制区,布控111个固定监测样点,分别分布于不同监测控制区、不同耕地质量区和不同土地利用类型上;17个土地利用工程活动区域内布局42个动态监测样点,构建了耕地质量动态监测样点布控体系.[结论]划定的监测控制区符合西南山区土地利用及耕地质量分布特点,并具有均质特点;采取多信息、多时段立体采集长期固定监测点的方法,能更科学合理地监测区域内耕地质量变化;根据西南山区土地利用工程项目特点布控动态监测样点更科学.