楊鐸

摘? 要：該文在農(nóng)業(yè)一張圖的概念基礎(chǔ)上，深入探討了農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)的技術(shù)流程，基于天地圖調(diào)用高分辨率的影像地圖服務(wù)，研發(fā)了農(nóng)業(yè)一張圖系統(tǒng)，集成近10年的信息數(shù)據(jù)提供信息共享服務(wù)。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集、空間分析和決策過(guò)程匯聚于一個(gè)系統(tǒng)中，為農(nóng)作物分類與識(shí)別、監(jiān)測(cè)與展示提供新的技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)一張圖? 天地圖? 遙感監(jiān)測(cè)? 信息共享

中圖分類號(hào)：P208 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）01（a）-0005-02

某市農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)發(fā)展緩慢，農(nóng)作物監(jiān)測(cè)具有信息化程度較低、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)共享性差等問(wèn)題。為迫切解決上述問(wèn)題，把握區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)賴以持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)資源數(shù)量和質(zhì)量，科學(xué)制定發(fā)展規(guī)劃，需要一套較好的農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于農(nóng)業(yè)資源信息的采集、加工、分析、統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)、研究、決策，為農(nóng)作物監(jiān)測(cè)提供技術(shù)手段。

1? 總體設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)是信息系統(tǒng)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(zhì)量，因農(nóng)作物分布具有面積廣、地物復(fù)雜的特點(diǎn)，使用遙感監(jiān)測(cè)手段可加快農(nóng)作物數(shù)據(jù)的獲取速度;又因?yàn)檗r(nóng)作物的空間分布特性，需要精確、細(xì)致的空間定位信息，使用衛(wèi)星導(dǎo)航定位可為農(nóng)作物定點(diǎn)采樣提供高精度定位信息;農(nóng)作物各類信息的再加工和空間分析，有助于農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與管理、農(nóng)業(yè)區(qū)劃和決策，使用地理信息技術(shù)可使農(nóng)業(yè)資源管理、評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)和直觀。基于以上觀點(diǎn)，該文借助遙感、高精度定位、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，設(shè)計(jì)了農(nóng)業(yè)一張圖系統(tǒng)，該系統(tǒng)貫穿農(nóng)業(yè)資源信息采集、加工、分析、監(jiān)測(cè)、研究、統(tǒng)計(jì)、決策、上報(bào)的整個(gè)過(guò)程。農(nóng)業(yè)一張圖系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

2? 農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)

農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)的過(guò)程大部分是信息采集加工的過(guò)程，而農(nóng)作物信息的采集加工幾乎占據(jù)了從農(nóng)作物數(shù)據(jù)采集加工、分析、監(jiān)測(cè)到統(tǒng)計(jì)、決策等一整個(gè)業(yè)務(wù)流的70%時(shí)長(zhǎng)。該市農(nóng)作物還有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

（1）品類多樣，包括了水稻、大豆、玉米、蔗糖、桑蠶等主要經(jīng)濟(jì)作物。

（2）地形獨(dú)特，包括3種農(nóng)業(yè)地域類型區(qū)。東北部巖溶河谷丘陵糧食、經(jīng)作區(qū)，西北部峰叢洼地農(nóng)、林生態(tài)發(fā)展區(qū)，南部峰林谷地農(nóng)、林復(fù)合發(fā)展區(qū)。

農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工程，它需要一套嚴(yán)密的流程加以控制。根據(jù)以上條件，宜基于不同的農(nóng)作物建立農(nóng)作物種植面積監(jiān)測(cè)抽樣外推模型，選取不同農(nóng)業(yè)地域類型區(qū)的樣方點(diǎn)，利用農(nóng)作物特征庫(kù)中存儲(chǔ)的遙感特征信息和不同時(shí)期的農(nóng)作物種植區(qū)遙感數(shù)據(jù)，對(duì)農(nóng)作物種植情況進(jìn)行多時(shí)相的信息提取和面積監(jiān)測(cè)，為相關(guān)部門提供農(nóng)作物種植監(jiān)測(cè)參考信息。農(nóng)作物種植面積監(jiān)測(cè)流程如下。

（1）建立農(nóng)作物種植面積監(jiān)測(cè)抽樣外推模型;（2）利用抽樣外推模型，在全市農(nóng)作物監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)遙感監(jiān)測(cè)樣區(qū)和地面調(diào)查樣方;（3）進(jìn)行地面樣方調(diào)查，結(jié)合遙感影像特征建立農(nóng)作物遙感解譯標(biāo)志庫(kù);（4）采取自動(dòng)分類與人機(jī)交互方式進(jìn)行農(nóng)作物識(shí)別與分類;（5）利用地面樣方調(diào)查成果，對(duì)遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正;（6）計(jì)算全市農(nóng)作物種植面積的相對(duì)變化率。

2.1 布設(shè)農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)樣方

農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)樣方具有兩個(gè)方面的作用：一方面，農(nóng)作物種植樣本區(qū)提供了農(nóng)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)、生育期、植株高度等）;另一方面，樣本區(qū)的遙感數(shù)據(jù)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(nóng)作物地面觀測(cè)數(shù)據(jù)、遙感特征數(shù)據(jù)以及農(nóng)作物相關(guān)性研究的依據(jù)。樣方選擇應(yīng)具有典型性、代表性和全面性。為此利用GPS在終端采集系統(tǒng)上在全市設(shè)立了農(nóng)作物地面樣方數(shù)量178個(gè)，每個(gè)地面樣方100畝左右。根據(jù)地形狀況，適當(dāng)調(diào)整樣方大小，每個(gè)樣方不得小于300m×300m。

2.2 設(shè)置遙感監(jiān)測(cè)時(shí)間窗口

考慮到農(nóng)作物的不同物候生長(zhǎng)特性，宜選取適合于農(nóng)作物生長(zhǎng)時(shí)期的遙感影像，對(duì)農(nóng)作物樣本區(qū)遙感特征進(jìn)行分析，并進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)頻率也不一樣。比如：水稻一年監(jiān)測(cè)2次，早稻監(jiān)測(cè)時(shí)間為每年的5月10～20日，晚稻檢測(cè)時(shí)間為每年的8月10～25日;甘蔗一年監(jiān)測(cè)1次，監(jiān)測(cè)時(shí)間為每年的5月10～20日;玉米一年監(jiān)測(cè)2次，春玉米監(jiān)測(cè)時(shí)間為每年的4月20～30日，秋玉米監(jiān)測(cè)時(shí)間為每年的8月20～30日;蠶桑一年監(jiān)測(cè)1次，監(jiān)測(cè)時(shí)間為每年的5月10～20日等。

2.3 監(jiān)測(cè)方法

基于農(nóng)作物遙感特征庫(kù)，充分利用國(guó)產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)（高分二號(hào)、北京二號(hào)），結(jié)合地面樣方調(diào)查結(jié)果，使用適宜的方法對(duì)不同時(shí)期的農(nóng)作物種植區(qū)進(jìn)行識(shí)別與分類，提取監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)相鄰兩年指定農(nóng)作物種植面積的空間分布及數(shù)量，計(jì)算監(jiān)測(cè)全市主要農(nóng)作物種植面積相對(duì)變化率，具體如圖2所示。

3? 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

農(nóng)業(yè)一張圖系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，遵循OGC標(biāo)準(zhǔn)，以rest服務(wù)方式提供農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)信息服務(wù)。系統(tǒng)包括了農(nóng)業(yè)資源分析、農(nóng)作物種植監(jiān)測(cè)、區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃研究、現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)、信息采集和上報(bào)等子模塊，同時(shí)提供桌面瀏覽器端和移動(dòng)端應(yīng)用，以滿足室內(nèi)數(shù)據(jù)分析和室外數(shù)據(jù)采集用戶的需要。桌面瀏覽器端集成了了國(guó)土、水利、氣候等與農(nóng)業(yè)密切相關(guān)的信息，調(diào)用天地圖影像底圖服務(wù)，為用戶提供在線的、實(shí)時(shí)的地圖使用服務(wù)，同時(shí)將近10年的農(nóng)作物信息以及作物遙感監(jiān)測(cè)、農(nóng)情監(jiān)測(cè)信息展示在網(wǎng)絡(luò)地圖上。移動(dòng)端提供野外導(dǎo)航和農(nóng)業(yè)信息采集功能，提供農(nóng)作物基本信息采集和上傳功能。以下是農(nóng)業(yè)一張圖系統(tǒng)的部分功能。

（1）農(nóng)業(yè)資源分析。農(nóng)業(yè)資源分析，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)專題數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)空間疊加與耦合，它承載了耕地、氣候、誰(shuí)資源、交通等多種圖件，為農(nóng)業(yè)日常業(yè)務(wù)處理和領(lǐng)導(dǎo)決策提供了形象直觀、功能齊全和集中統(tǒng)一的管理平臺(tái)。（2）樣方監(jiān)測(cè)。樣方監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了樣方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上圖與查詢。（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。將每年上報(bào)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，然后以柱狀圖、餅狀圖、折線圖的形式表現(xiàn)出來(lái)。（4）區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。利用GIS空間分析技術(shù)，對(duì)地理空間進(jìn)行多維度的分析，為區(qū)域農(nóng)業(yè)分析決策提供新的解決辦法，便于制定決策、進(jìn)行科學(xué)和政策的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)。圖3為樣方檢測(cè)。

4? 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)一張圖系統(tǒng)將3S技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)。調(diào)用天地圖影像底圖服務(wù)為野外數(shù)據(jù)采集和室內(nèi)數(shù)據(jù)分析提供了基礎(chǔ)的底圖服務(wù)支撐，帶有GPS位置定位導(dǎo)航功能的移動(dòng)端為數(shù)據(jù)采集提供了精確的位置信息，使用高分辨率的國(guó)產(chǎn)遙感影像，為大面積的農(nóng)作物監(jiān)測(cè)縮短了作業(yè)周期。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集、空間分析和決策過(guò)程匯聚于一個(gè)系統(tǒng)中，提升了農(nóng)作物監(jiān)測(cè)獲取數(shù)據(jù)的速度和效率，使得農(nóng)業(yè)成果信息數(shù)據(jù)共享進(jìn)一步加強(qiáng)，空間分析和決策豐富了農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的手段。

參考文獻(xiàn)

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