蔣 怡，董秀春，王 昕，李宗南，魏 來，任國業(yè)，劉忠友

(四川省農(nóng)業(yè)科學院遙感應用研究所，四川 成都 610066)

四川是中國13個糧食主產(chǎn)區(qū)之一，近年來四川農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)變化快，糧油作物種植面積及空間分布發(fā)生較大變化。及時準確的作物種植空間信息對農(nóng)業(yè)部門進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理以及糧食安全預警有重要作用。中國自1999年開始開展全國范圍的大宗作物業(yè)務(wù)化遙感監(jiān)測工作[1-3]，包括每年種植面積變化監(jiān)測、定期作物種植面積本底調(diào)查等；早期受限于國產(chǎn)遙感衛(wèi)星的傳感器波段、分辨率等性能，主要使用國外Landsat、SPOT、Rapideye、Sentienl等系列衛(wèi)星影像[4-5]。隨著我國高分重大專項實施，國產(chǎn)遙感衛(wèi)星的傳感器性能不斷提升，國產(chǎn)高分遙感影像逐步成為農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測的主要數(shù)據(jù)源[6-7]。2018年6月2日我國首顆精準農(nóng)業(yè)遙感衛(wèi)星“高分六號”發(fā)射成功，該星突破國產(chǎn)遙感衛(wèi)星傳統(tǒng)多波段設(shè)置，增加了黃邊、紅邊等觀測波段，極大提高遙感識別多種作物類型的精度，同時兼具高分辨率和寬覆蓋的特點，突破國外同類數(shù)據(jù)重訪周期長的問題，大幅提高對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、草原等資源監(jiān)測能力，為農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展、生態(tài)布局調(diào)整等重大需求提供遙感數(shù)據(jù)支撐。四川地處中國西南腹地，受多云霧天氣影響，可獲取優(yōu)質(zhì)無云遙感影像的時間窗口少，對影像覆蓋面及重訪周期要求更高。高分六號遙感衛(wèi)星通過在軌測試后，對四川農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測工作有極大推動。本文通過2019年3月份高分六號遙感多光譜影像，快速獲取四川盆地油菜種植空間分布信息，評估四川盆地油菜種植現(xiàn)狀，為四川農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

四川省位于中國西南，地處長江上游，總面積48.6萬km2。全省地貌東西差異大，地形復雜多樣，地勢呈西高東低的特點，可分為四川盆地、川西北高原和川西南山地三大部分。本研究以四川盆地油菜種植區(qū)為研究區(qū)，具體位于28°39′N～32°40′N，102°39′E～108°12′E(圖1)，涉及四川省120個縣(市)，占全省總面積27.25%。該區(qū)域氣候溫暖濕潤，冬暖夏熱，大部分地區(qū)年降水量900～1200mm，屬亞熱帶濕潤季風氣候。盆地西部為川西平原，中部為紫色丘陵區(qū)，東部為川東平行嶺谷區(qū)，農(nóng)業(yè)利用方式為一年兩熟制，是四川省水稻、小麥及油菜等作物種植的主要區(qū)域。

1.2 數(shù)據(jù)來源

1.2.1 遙感影像數(shù)據(jù) 高分六號衛(wèi)星配置的2m全色/8m多光譜高分辨率相機觀測寬幅為90km，16m多光譜中分辨率寬幅相機的觀測幅寬為800km。16m多光譜中分辨率寬幅相機較高分一號衛(wèi)星增加了4個波段，包括：海岸藍波段(0.4～0.45μm)，黃光波段(0.59～0.63μm)，紅邊波段1(0.69～0.73μm)和紅邊波段2(0.73～0.77μm)。研究使用的遙感數(shù)據(jù)為2019年3月11日油菜遙感監(jiān)測最優(yōu)時期內(nèi)高分六號遙感多光譜影像。該時期研究區(qū)內(nèi)油菜普遍處于開花期，在光譜影像中易于識別。遙感影像RGB分別對應B4,B5,B3波段，即近紅外波段、紅邊波段和紅光波段，對原始影像進行正射校正、幾何糾正、分幅裁剪等預處理，得到空間分辨率為15m的影像數(shù)據(jù)。

1.2.2 樣方調(diào)查數(shù)據(jù) 四川油菜移栽時間是11月上旬和中旬，收割時間次年為4月中下旬至5月。通過野外實地調(diào)查，在全省54個市縣區(qū)建立78個油菜樣方作為解譯標志。

1.3 油菜分類及精度評價

對預處理完成的高分六號遙感影像采用B4,B5,B3波段數(shù)據(jù)進行 RGB假彩色顯示，選取油菜、小麥、林地、居民地、水體等地物的感興趣區(qū)，采用最大似然法對油菜進行分類，提取油菜空間信息。通過ArcGIS創(chuàng)建漁網(wǎng)工具，將驗證區(qū)矢量數(shù)據(jù)重采樣至與影像一致的分辨率，并與影像配準，使得誤差小于1個像元，然后計算誤差混淆矩陣，得到油菜分類精度。

1.4 油菜連片規(guī)模種植現(xiàn)狀評估

生成種植區(qū)內(nèi)規(guī)則公里網(wǎng)格，統(tǒng)計每個網(wǎng)格內(nèi)油菜的種植面積比例，網(wǎng)格內(nèi)油菜種植面積比例小于等于5%的區(qū)域為Ⅰ區(qū)，比例大于5%且小于等于15%的區(qū)域為Ⅱ區(qū)，比例大于15%且小于等于25%的區(qū)域為Ⅲ區(qū)，比例大于25%且小于等于35%的區(qū)域為Ⅳ區(qū)，比例大于35%的區(qū)域為Ⅴ區(qū)。Ⅳ區(qū)和Ⅴ區(qū)可視為油菜優(yōu)勢種植區(qū)域。

表1 油菜遙感分類精度

2 結(jié)果與分析

2.1 基于高分六號遙感影像的油菜空間信息精度驗證

通過地面調(diào)查樣方數(shù)據(jù)驗證研究區(qū)內(nèi)的油菜分類精度，見表1。油菜的遙感分類總體精度達到82%以上，表明高分六號遙感影像在四川盆地油菜分類中具備較高的精度，適用于大范圍業(yè)務(wù)化工作。

2.2 油菜連片規(guī)模種植現(xiàn)狀評估

油菜的空間分布結(jié)果見圖3。通過遙感解譯，2019年四川盆地油菜種植面積約為103.24萬hm2。其中Ⅰ區(qū)種植面積約為10.38萬hm2，Ⅱ區(qū)種植面積約為37.24萬hm2，Ⅲ區(qū)種植面積約為30.00萬hm2，Ⅳ區(qū)種植面積約為14.04萬hm2，Ⅴ區(qū)種植面積約為12.17萬hm2，分別占四川盆地油菜面積的10.06%，36.07%，29.06%，13.02%和11.79%。根據(jù)圖3，四川盆地油菜主要分布在成都、德陽、綿陽、雅安、眉山、樂山、廣安等市，內(nèi)江隆昌縣、南充南部縣、宜賓屏山縣也有成片種植。

3 討論與結(jié)論

(1)四川盆地油菜種植面積遙感結(jié)果較客觀反映目前四川盆地油菜種植情況。由于云霧影響，研究所采用的高分六號遙感影像未能完全覆蓋四川盆地，遙感解譯結(jié)果只能說明部分區(qū)域的種植情況。

(2)四川是糧油大省，隨著近年來川菜風靡、消費升級和國際貿(mào)易形勢的變化，油菜產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢十分突出。特別隨著2018年四川省將川糧(川油)納入“10+3”產(chǎn)業(yè)體系，同時實施“天府菜油”行動，使得四川油菜產(chǎn)業(yè)迎來新的發(fā)展機遇。研究通過高分六號遙感數(shù)據(jù)及監(jiān)測結(jié)果可為四川農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及種植結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化提供參考，對推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，促進農(nóng)民持續(xù)增收和優(yōu)質(zhì)油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)揮重要作用。