贵州农业产业遥感调查监测与3S技术在茶产业中的应用

贺 书，曾 洁

(贵州省第一测绘院 信息遥感分院，贵州 贵阳 550025)

贵州省位于云贵高原东部，地势呈西高东低之势，自中部向北、东、南三面倾斜，平均海拔1 100 m左右。境内高原山地居多，其中92.5%的面积为山地和丘陵，是全国唯一一个没有平原支撑的省份，素有八山一水一分田之说。贵州山地特色农业品类丰富，发展迅速，在乡村振兴中发挥着重要作用。贵州省88个县(市、区)中，近半数县(市、区)均有茶叶的种植、加工和销售，最近5年贵州茶叶产销量稳居全国前列，茶产业已成为贵州省重要农业支柱产业[1]。但目前贵州各类农业产业数据底数不清、管理模式还较粗放，老旧的台账化管理已经无法满足当前信息化社会发展的需求。3S技术在测绘、基础建设方面应用较早，随着技术的推广，在农业、林业方面也得到越来越广泛的应用[2-5]。龚龑等[6]针对无人机遥感油菜估产问题，提出基于全约束混合像元分析方法的油菜估产模型，进行油菜估产研究。为充分利用现代遥感与地理信息技术，在贵州省范围内开展农业产业结构调整遥感调查监测工作，将各类农作物种植地块空间化、信息化，从而为相关职能部门科学布局农业产业，分析研判农业产业形势提供基础数据和支撑依据。

1 贵州农业产业遥感调查监测内容与方法

1.1 监测对象与范围

基于贵州省农业产业结构调整的发展需求，根据实际目标，监测对象主要涉及贵州省12个特色优势产业，粮食、经济作物在33.3 hm2以上集中连片坝区的分布发展情况(表1)。

表1 监测对象采集范围

1)12个特色优势产业涉及21个对象。分别为茶产业，食用菌产业，蔬菜产业，牛羊产业中的牛、羊，特色林业中的竹、油茶，水果产业中的猕猴桃、百香果、蓝莓、火龙果，生猪产业，中药材产业中的钩藤、太子参、薏苡，刺梨，生态渔业，辣椒产业，生态家禽产业的鸡、鸭、鹅。监测内容为种植面积或养殖规模及分布情况。

2)粮食、经济作物涉及4个监测对象。分别为水稻、玉米、酒用高粱、烤烟。监测内容为种植面积及分布情况。

1.2 监测方法与技术路线

所有监测对象均为贵州省范围监测，数据以空间矢量化形式展现，其中猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅，生态渔业以养殖场点状形式上图，其余监测对象均以面状图斑方式上图。

结合收集到的2020年最新专题资料以及影像数据进行核实和生产工作，通过平板、图纸等手段进行外业调查与核实。利用2019年农业产业结构调整遥感监测成果数据、2020年最新坝区范围数据和最新农业专题资料，经过处理、提取，基于数字正射影像，结合项目的监测范围和对象、外业采集的监测对象样本，按照监测内容及指标相关要求，采用多源信息辅助判读解译、外业调查与核实等技术手段，获取监测对象的空间地理位置、主要作物类型等属性信息，建立2020年农业产业结构调整遥感监测数据库(图1)。

图1 遥感监测总体技术路线

根据不同监测对象分为两个技术方法：一是对于采集为图斑的监测对象，结合收集到的2020年最新专题资料以及影像数据进行内业图斑预勾绘，同时通过平板、图纸等手段进行外业调查与核实，进行数据整理，形成成果。二是对于采集为点的监测对象，内业可根据各地农业、林业、产投公司等单位提供的资料信息将空间位置标注，对不清楚位置的再交由外业进行实地采集，完善成果数据。

2 3S技术在茶产业监测中的应用路径

2.1 遥感影像及茶特征信息应用

茶为多年生植物，种植行间距较宽且较为规整，在影像表现上具有一定特征信息，通过事先采集一定数量靶向样本点，结合计算机深度学习语言，由计算机初步提取符合茶种植影像特征信息的茶叶种植区域(图2)，结合2020年度最新的卫星影像资料、贵州省0.2 m分辨率航空正射影像、行业部门专题矢量数据等资料，对初选出来的茶叶种植区域进行人工判读勾绘，进一步确定茶叶种植图斑的范围和面积。

图2 茶种植地块影像纹理特征

利用遥感影像可为调查监测工作提供更加精准、直观的定位，为内业生产、外业调查人员提供便利的参考底图，外业人员可快速、高效地准确定位调查核查图斑，从而大大提高外业工作效率。

2.2 地理信息系统应用

运用地理信息系统的叠加分析功能，叠加遥感影像，结合各地委办局提供的行业专题资料，对能够提取和勾绘的图斑进行预生成，将整理好的种植地块基本位置信息以及提取出的交通、水系、城镇、地名等数据叠加后，以县(区)为单位进行裁剪、分层、整饰后制作成外业工作底图(图3)。

图3 贵州省茶种植空间分布

外业调绘人员利用移动GIS设备，在相关人员配合下，对茶叶种植地块进行实地核查，厘清种植地块的种类、经营主体、是否套种等相关属性信息，并拍照取证留存。

外业调查工作完成后，内业进行数据整理、上图。内业利用GIS软件对茶叶种植图斑进行编辑和拓扑处理、录入调查属性数据;以遥感影像为基础，根据外业采集数据、影像、照片对地块边界进行修饰完善;同时整理相关属性字段，并进行编号;检查种植地块之间的完整性和拓扑关系，为后续建立数据库、统计分析做好充分准备。

2.3 卫星定位系统应用

茶产业种植大县，单纯依靠专业技术人员进行调查采集耗时耗力，这时可充分发动各乡镇、村委基层人员，利用智能手机自带定位模块，开发农业产业种植采集APP(图4)进行填报上传，技术人员利用“内外业协同系统”将基层人员采集上传的茶种植信息从服务器端下载后，根据采集人员所摄照片(视频)及定位点，结合最新遥感影像，对茶叶种植图斑进行勾绘和修正，对于仍无法确定边界的种植作物图斑，可利用贵州省卫星连续运行参考站系统(GZ-CORS)，进行RTK作业采集图斑边界拐点。或者利用亚米级GPS接收机，进行图斑位置定位，采集茶叶图斑边界。

图4 监测采集系统APP操作界面

3 结语

随着现代测绘地理信息技术的不断革新，3S技术在农业领域的应用广度和深度不断被扩展，以此次监测调查农作物种植种类和面积为契机，国土测绘部门应加大同农业部门的共商共建，为下一步农作物长势监测、产量估算、病虫防治、生态宜种评估等方面合作打下坚实的基础，此外双方应各自发挥优势，充分利用北斗卫星导航系统、第三次全国国土调查、农村土地承包经营权等资料，有效地将“智慧国土”与“现代农业”相结合，进一步发挥3S技术在基础性调查监测中的强大作用。