基于遙感影像矢量提取圖的變化監測技術探討

王玉琴

摘? 要：本文在農業一張圖的概念基礎上，深入探討了農作物遙感監測的技術流程，基于天地圖調用高分辨率的影像地圖服務，采用農業一張圖系統，輔助農業資源信息的采集、加工、分析、統計、監測、研究、決策，為農作物監測提供技術手段。

關鍵詞：農業一張圖? 天地圖? 遙感監測? 信息共享

某市農業信息化建設發展緩慢，農作物監測具有信息化程度較低、監測手段單一、成果數據不規范、成果信息數據共享性差等問題。為迫切解決上述問題，把握區域內農業賴以持續發展的農業資源數量和質量，科學制定發展規劃，采用農業一張圖系統，輔助農業資源信息的采集、加工、分析、統計、監測、研究、決策，為農作物監測提供技術手段。

1? 系統簡介

數據是信息系統的靈魂，高效的信息采集工具能夠提升信息收集的速度和質量，因農作物分布具有面積廣、地物復雜的特點，使用遙感監測手段可加快農作物數據的獲取速度;又因為農作物的空間分布特性，需要精確、細致的空間定位信息，使用衛星導航定位可為農作物定點采樣提供高精度定位信息;農作物各類信息的再加工和空間分析，有助于農業資源調查與管理、農業區劃和決策，使用地理信息技術可使農業資源管理、評價結果更加科學和直觀。本文應用農業一張圖系統，輔助農業資源信息采集、加工、分析、監測、研究、統計、決策、上報的整個過程。

2? 農作物遙感監測

農作物遙感監測的過程大部分是信息采集加工的過程，而農作物信息的采集加工幾乎占據了從農作物數據采集加工、分析、監測到統計、決策等整個業務流的70%時長。而該市農作物還有幾個特點：

（1）品類多樣，包括了水稻、大豆、玉米、蔗糖、桑蠶等主要經濟作物。地形獨特，包括三種農業地域類型區。東北部巖溶河谷丘陵糧食、經作區，西北部峰叢洼地農、林生態發展區，南部峰林谷地農、林復合發展區。

（2）農作物遙感監測是一項費時費力的工程，它需要一套嚴密的流程加以控制。根據以上條件，宜基于不同的農作物建立農作物種植面積監測抽樣外推模型，選取不同農業地域類型區的樣方點，利用農作物特征庫中存儲的遙感特征信息和不同時期的農作物種植區遙感數據，對農作物種植情況進行多時相的信息提取和面積監測，為相關部門提供農作物種植監測參考信息。農作物種植面積監測流程如下：

（1）建立農作物種植面積監測抽樣外推模型;

（2）利用抽樣外推模型，在全市農作物監測區內布設遙感監測樣區和地面調查樣方;

（3）進行地面樣方調查，結合遙感影像特征建立農作物遙感解譯標志庫;

（4）采取自動分類與人機交互方式進行農作物識別與分類;

（5）利用地面樣方調查成果，對遙感監測結果進行修正;

（6）計算全市農作物種植面積的相對變化率。

（1）布設農作物遙感監測樣方

農作物遙感監測樣方樣方具有兩個方面的作用：一方面，農作物種植樣本區提供了農作物地面觀測數據樣本（位置、葉面積指數、植被指數、生育期、植株高度等）;另一方面，樣本區的遙感數據提供了研究其光譜特征、紋理等方面的特征信息。以上信息是農作物地面觀測數據、遙感特征數據以及農作物相關性研究的依據。樣方選擇應具有典型性、代表性和全面性。為此利用GPS在終端采集系統上在全市設立了農作物地面樣方數量178個，每個地面樣方100畝左右。根據地形狀況，適當調整樣方大小，每個樣方不得小于300米*300米。

（2）設置遙感監測時間窗口

考慮到農作物的不同物候生長特性，宜選取適合于農作物生長時期的遙感影像，對農作物樣本區遙感特征進行分析，并進行遙感監測，其監測頻率也不一樣。如：水稻一年監測兩次，早稻監測時間為每年的5月10日～20日，晚稻檢測時間為每年的8月10日至25日;甘蔗一年監測一次，監測時間為每年的5月10～20日;玉米一年監測兩次，春玉米監測時間為每年的4月20日～30日，秋玉米監測時間為每年的8月20日～30日;蠶桑一年監測一次，監測時間為每年的5月10～20日等。

（3）監測方法

基于農作物遙感特征庫，充分利用國產高分辨率衛星影像數據（高分二號、北京二號），結合地面樣方調查結果，使用適宜的方法對不同時期的農作物種植區進行識別與分類，提取監測區內相鄰兩年指定農作物種植面積的空間分布及數量，計算監測全市主要農作物種植面積相對變化率。

3? 應用案例

可以有效地對多時期的資源環境狀況及生產活動變化進行動態監測和分析比較，也可將數據收集、空間分析和決策過程綜合為一個共同的信息流，明顯地提高工作效率和經濟效益，為解決資源環境問題及保障可持續發展提供技術支持。促使管理者制定農業發展規劃、生態建設規劃、環境治理規劃等等，明確資源開發的規模、強度和保護的項目、范圍，以規劃引導生產經營者既追求發展又要重視保護。

4? 結語

農業一張圖系統將3S技術應用于農業遙感監測。調用天地圖廣西影像底圖服務為野外數據采集和室內數據分析提供了基礎的底圖服務支撐，帶有GPS位置定位導航功能的移動端為數據采集提供了精確的位置信息，使用高分辨率的國產遙感影像，為大面積的農作物監測縮短了作業周期。系統將數據采集、空間分析和決策過程匯聚于一個系統中，提升了農作物監測獲取數據的速度和效率，使得農業成果信息數據共享進一步加強，空間分析和決策豐富了農業發展規劃的手段。

參考文獻

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