王 婷，王 瑩，周 斌，李雨鴻，劉東明，李 晶，王 鵬

（1.遼寧省生態(tài)氣象和衛(wèi)星遙感中心，遼寧沈陽110166；2.遼寧省氣象服務(wù)中心，遼寧沈陽110166）

盤錦市地處遼河三角洲中心地帶，是全國重要的商品糧食生產(chǎn)基地。境內(nèi)地勢平坦，多水無山，有適宜的溫度條件和較長的生長期供水稻生長發(fā)育和籽粒成熟。盤錦年平均氣溫8.4℃，年平均降水量623.2 mm，年平均日照時數(shù)2 768.5 h，溫室條件適宜、熱量充足、生長期較長，具有充足的河水灌溉，土壤略偏堿性，這樣得天獨厚的條件使得盤錦的水稻成為享譽全國的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。盤錦水稻生產(chǎn)現(xiàn)代化水平逐年提高，種植技術(shù)取得了長足發(fā)展。

20世紀(jì)70年代遙感技術(shù)發(fā)展以來，遙感技術(shù)就被用來進(jìn)行土地利用類型監(jiān)測、農(nóng)作物長勢監(jiān)測、種植面積監(jiān)測及產(chǎn)量預(yù)測等方面[1-5]。我國在作物長勢遙感監(jiān)測方面已取得了一定的進(jìn)展，并建立了多個業(yè)務(wù)化運行的作物長勢遙感監(jiān)測系統(tǒng)[6-9]，且將遙感數(shù)據(jù)與作物生長模型進(jìn)行同化廣泛運用于農(nóng)作物長勢監(jiān)測中[10-11]。高分系列衛(wèi)星的發(fā)射在國土資源調(diào)查、災(zāi)害評估、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域發(fā)揮了重大的經(jīng)濟(jì)和社會價值[12-15]，尤其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)壹Z食安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

基于高分衛(wèi)星空間分辨率高、重訪周期高、寬覆蓋等優(yōu)點，本文應(yīng)用分辨率2 m的GF-6衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，采用面向?qū)ο蠼Y(jié)合目視解譯方法進(jìn)行2020年水稻種植面積提取，并利用GF-1 WFV遙感數(shù)據(jù)對盤錦水稻長勢進(jìn)行多時相動態(tài)遙感監(jiān)測，客觀地評估水稻種植與長勢，以期為水稻生產(chǎn)和管理決策提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源及評價方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

水稻面積監(jiān)測選取2020年覆蓋盤錦地區(qū)的3景高分六號衛(wèi)星2 m分辨率全色/8 m分辨率多光譜相機（PMS）影像；選取2020年覆蓋盤錦地區(qū)的3景高分一號衛(wèi)星16 m分辨率多光譜相機（WFV）影像用于盤錦水稻長勢動態(tài)監(jiān)測，并選取2019年同期3景高分一號WFV影像用于水稻長勢對比監(jiān)測（表1）。

1.2 高分?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)處理

應(yīng)用遙感圖像處理軟件ENVI（The Environment for Visualizing Images）對影像進(jìn)行預(yù)處理，主要包括輻射定標(biāo)、大氣校正、正射校正、影像融合、拼接，之后用相同坐標(biāo)系的矢量區(qū)域數(shù)據(jù)裁剪出盤錦市正射影像圖（Digital OrthophotoMap,縮寫DOM）（圖1）。

1.3 面積精度評價方法

將水稻遙感提取結(jié)果保存為矢量文件，在ArcGIS中使用幾何計算功能計算水稻面積。對比實測水稻面積，進(jìn)行面積一致性檢驗：式中：S1為水稻實際種植面積；S2為水稻遙感監(jiān)測面積。

1.4 植被長勢監(jiān)測方法

基于歸一化植被指數(shù)（NDVI）實現(xiàn)對作物長勢監(jiān)測：

式中：Bnir為近紅外波段反射率；Bred為紅光波段反射率。NDVI值越大，表示植被長勢越好。

表1 遙感影像參數(shù)

2 水稻種植面積遙感監(jiān)測評估

2.1 種植區(qū)提取

基于易康（eCognition）平臺，應(yīng)用面向?qū)ο蠓治龇椒ㄟM(jìn)行水稻種植面積提取。應(yīng)用ArcGIS軟件，根據(jù)前期實地考察經(jīng)驗，結(jié)合目視解譯進(jìn)行提取后處理，得到2020年盤錦水稻種植區(qū)（圖2），圖中可見盤錦水稻種植主要分布在大洼區(qū)，盤山縣北部和興隆臺區(qū)西部，其中大洼區(qū)水稻面積最大。

2.2 面積監(jiān)測結(jié)果

基于ArcGIS軟件，實現(xiàn)水稻種植面積遙感監(jiān)測。經(jīng)過統(tǒng)計，得到2020年盤錦水稻種植面積為11.256萬hm2，其中：大洼縣水稻種植面積最大，為6.030萬hm2，占盤錦水稻種植面積的53.57%；盤山縣水稻種植面積為4.584萬hm2，占盤錦水稻種植面積的40.72%；興隆臺區(qū)水稻種植面積為0.604萬hm2，占盤錦水稻種植面積的5.37%；雙臺子區(qū)水稻種植面積為0.038萬hm2，占盤錦水稻種植面積的0.34%（表2）。

根據(jù)統(tǒng)計資料顯示，盤錦市2020年水稻種植面積為10.656萬hm2，計算得到誤差為5.32%。

表2 2020年盤錦市各區(qū)/縣水稻面積統(tǒng)計

3 植被長勢遙感監(jiān)測結(jié)果

3.1 2020年植被長勢動態(tài)監(jiān)測

選取2020年生長季覆蓋盤錦市的3景GF-1衛(wèi)星WFV影像，結(jié)合水稻種植監(jiān)測結(jié)果，通過計算獲得多時相NDVI值，獲得2020年盤錦水稻長勢監(jiān)測圖（圖3）。

2020年6月11日，盤錦水稻大部分地區(qū)NDVI＜0.3，6月水稻處于返青期，植被指數(shù)較低（圖3-a）；2020年6月28日，盤錦水稻大部分地區(qū)NDVI處于0.5～0.7，水稻長勢東部地區(qū)好于西部地區(qū)，此時水稻處于分蘗拔節(jié)期，植被覆蓋度增加，植被指數(shù)較高（圖3-b）；2020年9月18日，盤錦水稻大部分地區(qū)NDVI＞0.6，水稻處于乳熟至成熟期，水稻長勢較好，植被指數(shù)達(dá)到高峰期（圖3-c）。

3.2 2020與2019年水稻長勢對比分析

為對比2020和2019年同期水稻長勢情況，分別選取與2020年水稻生長季（6月、7月、9月）相近的高分影像，計算獲取2019年水稻長勢監(jiān)測圖，并對比分析同期NDVI指數(shù)差值（圖4），結(jié)果顯示：2019年6月4日，盤錦水稻大部分地區(qū)NDVI＜0.2（圖4-a），與2020年同期相比，88%的地區(qū)水稻長勢偏差（圖4-b）；2019年7月3日，盤錦大部分地區(qū)NDVI＞0.6（圖4-c），水稻長勢呈現(xiàn)東部好于西部地區(qū)，81%的地區(qū)水稻長勢好于2020年同期（圖4-d）；2019年9月23日，水稻已基本成熟，NDVI值大部分分布在0.4～0.6（圖4-e），與2020年同期相比水稻長勢略差（圖4-f）。

4 結(jié)論

高分遙感影像具有分辨率高、地物形狀及紋理清晰等特征。應(yīng)用高分影像可以高精度、寬范圍地監(jiān)測水稻種植面積和長勢，實現(xiàn)水稻信息的快速獲取，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門提供客觀、及時、準(zhǔn)確的農(nóng)情遙感監(jiān)測信息。本文以高分衛(wèi)星遙感影像為數(shù)據(jù)源，對盤錦市水稻面積進(jìn)行提取，并對水稻長勢進(jìn)行監(jiān)測評價，結(jié)果表明：1）基于分辨率2 m的高分六號衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，2020年盤錦水稻遙感監(jiān)測面積為11.256萬hm2，面積監(jiān)測精度為94.68%。2）盤錦水稻主要分布在大洼區(qū)、盤山縣北部和興隆臺區(qū)西部，其中大洼區(qū)水稻面積最大，為6.030萬hm2，占盤錦水稻種植面積的53.57%。3）對盤錦水稻長勢進(jìn)行多時相動態(tài)遙感監(jiān)測，6月份水稻處于返青期，植被指數(shù)較低；6月底至7月初，水稻處于分蘗拔節(jié)期，大部分地區(qū)NDVI為0.5～0.7，水稻長勢東部地區(qū)好于西部地區(qū)；9月份水稻處于乳熟至成熟期，水稻長勢較好，植被指數(shù)達(dá)到高峰期。2020年盤錦水稻長勢較好。4）對比2020和2019年同期水稻長勢情況，前期2020年水稻長勢優(yōu)于2019年；7月份降水偏少，生長旺盛期由于長期供水不足，致盤錦水稻81%的地區(qū)NDVI值比2019年偏低；8月份以后，隨著降水逐漸增多，彌補了前期水分不足的影響，水稻長勢明顯好轉(zhuǎn)。