基于遥感影像矢量提取图的变化监测技术探讨

许志明 陈洪斌

摘要： 基于农业地图的概念，深入探讨了农作物遥感监测的技术流程。基于高分辨率影像地图服务，利用农业地图系统辅助农业资源信息的收集、处理、分析、统计、监测、研究和决策，为农作物监测提供技术手段。结果表明，该系统提高了作物监测数据采集的速度和效率，进一步加强了农业成果信息数据的共享，通过空间分析和决策，丰富了农业发展规划的手段。

关键词： 农业一张图;天地图;遥感监测

【中图分类号】TP753 【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）16-0214-02

前言：a市农业信息化建设发展缓慢。作物监测存在着信息水平低、监测手段单一、成果数据不规范、成果信息数据共享差等问题。为了解决上述问题，掌握农业资源的数量和质量在该地区农业可持续发展的科学发展规划，采用农业一个地图系统，协助收集、处理、分析、统计、监测、研究和农业资源信息的决策，为农作物监测提供了技术手段。

1系统简介

数据是信息系统的灵魂。高效的信息收集工具可以提高信息收集的速度和质量。由于作物分布范围广、复杂，遥感监测可以加快作物数据的采集。由于作物的空间分布特征，需要精确详细的空间定位信息。利用卫星导航定位可以为农作物定点采样提供高精度定位信息;农作物各种信息的再处理和空间分析有助于农业资源的调查和管理、农业区划和决策。利用地理信息技术可以使农业资源管理和评价结果更加科学、直观。本文以农业一图系统为辅助工具，实现了农业资源信息收集、处理、分析、监测、研究、统计、决策和报告的全过程。

遥感影像变化检测是利用一定的算法确定遥感影像变化位置的过程，广泛应用于土地利用/覆被变化检测、灾后评价、地形图更新等领域。根据数据源的不同，遥感影像变化检测可分为影像法和矢量影像法。前者使用两个时期的遥感影像进行变化检测，后者使用旧时期的矢量影像和新时期的遥感影像进行变化检测。目前，对图像图像方法进行了大量的研究，形成了许多经典的方法;然而，矢量图像方法的研究较少，尚未形成一个成熟的方法体系。Walter提出了一种面向对象的GIS矢量数据与遥感图像变化检测方法，实现了GIS矢量数据的更新;张继贤等提出了一种基于知识库的矢量和图像变化检测方法，实现了土地利用/覆盖的变化检测;谢仁伟等通过构造t分布，采用基于统计检验的矢量和遥感影像变化检测方法，实现了土地利用变化检测。监测变化检测方法需要人工选择训练样本，自动化程度低。

2农作物遥感监测

作物遥感监测的过程大部分是信息收集和处理的过程，作物信息的收集和处理几乎占据了从作物数据收集和处理、分析、监测到统计、决策等整个业务流程的70%。这个城市的农作物有几个特点。

（1）种类繁多，包括水稻、大豆、玉米、蔗糖、蚕等主要经济作物。地形独特，包括三种类型的农业区：东北喀斯特山谷丘陵粮食经济生产区、西北峰丛洼地农业森林生态开发区、南峰森林山谷农业森林综合体开发区。

（2）作物遥感监测是一项费时费力的工程，需要严格的过程控制。根据上述情况，建议建立农作物种植面积监测的采样和外推模型根据不同作物，选择不同的农业区域的采样点，并使用遥感特征信息存储在作物特性数据库和作物种植地区不同时期的遥感数据中提取时段遥测信息和监测作物种植的面积，从而为相关部门提供作物种植监测信息参考信息。作物种植面积的监测过程如下。

①作物种植面积监测采样外推模型的建立。

②利用采样外推模型，将遥感监测样区和地面调查样区布置在全市农作物监测区内。

③根據遥感影像特征开展地面样本调查，建立作物遥感解译标记数据库。

④作物自动分类与人机交互的识别与分类。

⑤利用地面样本调查结果，对遥感监测结果进行了修正。

⑥计算全市农作物种植面积相对变化率。

其中，相邻两年全市农作物种植面积相对变化率计算公式为：

R=（Sn-Sn-1）/Sn-1×100%

式中，Sn为监测年农作物种植面积，Sn-1为上一监测年农作物种植面积。

①作物遥感监测样品布置图。农作物遥感监测样方具有两个方面的作用：

作物种植样区提供作物地面观测数据样本（位置、叶面积指数、植被指数、生长期、株高等）;另一方面，样区遥感数据为研究其光谱特征、纹理等方面提供了信息。以上信息是作物地面观测数据、遥感特征数据和作物相关性研究的基础。样本选择应具有典型性、代表性和综合性。为了解决这一问题，在终端采集系统中利用GPS在全市建立了178个作物地面样本，每个样本约100亩。根据地形条件，样本量应适当调整，每个样本量不应小于300m×300m。

②设置遥感监测时间窗。考虑到作物不同的物候生长特征，可以选择适合作物生长期的遥感影像，分析作物样本区域的遥感特征，开展不同监测频率的遥感监测。例如，水稻一年监测两次，早稻在5月10日至20日，晚稻在8月10日至25日;甘蔗一年一次，5月10-20日;玉米一年两次，春玉米在4月20-30日，秋玉米在8月20-30日;每年5月10日至20日养蚕一次。

③监测方法。

基于作物遥感特征数据库，充分利用国内的高分辨率卫星图像数据（高分-2号 北京-2号），结合地面的抽样调查结果，使用适当的方法来识别和分类在不同时期作物种植区域，提取的空间分布和数量指定作物种植区域的相邻两年监测区域，并对全市主要农作物种植面积的相对变化率进行计算和监测。

3应用案例

有效进行动态监测，分析和比较多的资源和环境条件和生产活动的变化，和集成数据收集、空间分析和决策过程常见的信息流，这可以极大地提高工作效率和经济效益，并提供技术支持解决资源和环境问题，确保可持续发展。督促经营者制定农业发展、生态建设和环境治理规划，明确资源开发和保护的规模、强度和范围，引导生产经营者做到开发与保护并重注意保护。

农业生产环境与农业产量密切相关。利用遥感技术对农业生产环境如大气环境、水环境和自然生态环境进行监测。其中大气环境监测主要是对大气成分的监测和对大气变化的实时监测。水环境是分析水资源和不同水质的变化。自然生态环境监测主要指对农村生态变化、城市发展和森林覆盖率的监测。矿区生态破坏和森林覆盖率监测。

参考文献

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