大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，屬于農(nóng)作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。針對(duì)傳統(tǒng)大田冬小麥產(chǎn)量估測(cè)方法存在人力和時(shí)間花費(fèi)大、監(jiān)測(cè)范圍和樣本量有限、測(cè)報(bào)信息滯后的問(wèn)題，提出了一種冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，它是利用冬小麥開(kāi)花期的歸一化差值植被指數(shù)、比值植被指數(shù)和綠度植被指數(shù)三種衛(wèi)星遙感植被指數(shù)進(jìn)行冬小麥產(chǎn)量估測(cè)的方法。其優(yōu)點(diǎn)是利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行大田冬小麥產(chǎn)量估算，并考慮了遙感光譜特征與冬小麥生長(zhǎng)之間的定量關(guān)系，從而可及時(shí)、大范圍、低成本、合理的實(shí)現(xiàn)冬小麥產(chǎn)量的估測(cè)，所形成的冬小麥遙感估產(chǎn)專(zhuān)題信息圖，信息量大、直觀、易于理解和使用，對(duì)于大田冬小麥產(chǎn)量信息認(rèn)知及其種植規(guī)劃可起到明顯參考作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大田冬小麥估產(chǎn)方法，具體是一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方 法，屬于農(nóng)作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 農(nóng)作物遙感估產(chǎn)是指基于農(nóng)作物特有的波譜特征原理，在利用遙感探測(cè)技術(shù)獲取 農(nóng)作物不同生育期不同光譜特征的基礎(chǔ)上，依據(jù)遙感光譜特征信息與長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)間定量關(guān)系 及其相關(guān)性，間接地估測(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量的一系列方法。
[0003] 衛(wèi)星遙感技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、低成本等特點(diǎn)，能夠及時(shí)獲取大范圍農(nóng)田作物信 息，如作物類(lèi)型、種植分布、長(zhǎng)勢(shì)狀況以及農(nóng)田水分、溫度信息等。利用遙感技術(shù)進(jìn)行農(nóng)作物 產(chǎn)量估測(cè)，可以為農(nóng)業(yè)管理部門(mén)制定農(nóng)作物生產(chǎn)管理措施和糧食政策提供有效信息參考， 輔助"三農(nóng)"整體經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此，農(nóng)作物遙感估產(chǎn)的方法研究一直是政府部門(mén)和學(xué) 術(shù)界關(guān)注的重點(diǎn)及熱點(diǎn)。
[0004] 長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的冬小麥估產(chǎn)方式主要采用的是依靠人工對(duì)麥田實(shí)地抽樣調(diào)查方 式，雖然它能夠小范圍、精確的估測(cè)冬小麥產(chǎn)量，但對(duì)于縣域或縣域以上的大面積冬小麥產(chǎn) 量的估測(cè)，傳統(tǒng)的估測(cè)方法不僅需花費(fèi)大量的人力物力成本，且由于取樣時(shí)間間隔長(zhǎng)、取樣 范圍和樣本量有限，很難及時(shí)獲得大范圍的產(chǎn)量數(shù)據(jù)信息，在很大程度上影響到冬小麥管 理措施的制定或糧食政策的調(diào)整，較難帶動(dòng)或引導(dǎo)農(nóng)民獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，迫切需 要快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、大范圍、低成本的遙感估測(cè)方法來(lái)解決大面積冬小麥產(chǎn)量估測(cè)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，該方法可以大范圍、及時(shí)、低 成本的估測(cè)大田冬小麥的產(chǎn)量狀況。
[0006] 解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，它 是利用三種衛(wèi)星遙感植被指數(shù)在冬小麥開(kāi)花期進(jìn)行產(chǎn)量估測(cè)的方法，主要算法為，WYield =aXNDVI+bXRVI+cXGVI+d，WYield為冬小麥估測(cè)產(chǎn)量（計(jì)算單位為公斤/畝），NDVI為 遙感歸一化差值植被指數(shù)，RVI為遙感比值植被指數(shù)，GVI為遙感綠度植被指數(shù)，a、b、c和d 均為算法系數(shù)。
[0007] 遙感歸一化差值植被指數(shù)NDVI為衛(wèi)星遙感影像的近紅外波段反射率（RNIK)和紅 光波段反射率（R KED)之差與近紅外波段反射率和紅光波段反射率之和的比值，即，NDVI = (RNIK-RKED)/(RNIK+RKED)，取值范圍 0· 30 ?0· 82。
[0008] 遙感比值植被指數(shù)RVI為衛(wèi)星遙感影像的近紅外波段反射率（RNIK)和紅光波段反 射率（R KED)之比，即，RVI = (RNIK)/RKED，取值范圍1?8。
[0009] 遙感綠度植被指數(shù)GVI為衛(wèi)星遙感影像的綠光波段反射率（ReKEEN)和紅光波段反 射率（R ked)之差與綠光波段反射率和紅光波段反射率之和的比值，即，GVI = (R_n-Rked)/ (Rgreen+Rred)，取值范圍 _〇· 2 ?〇· 3。
[0010] 本發(fā)明中算法系數(shù)a、b、C和d取值分別為803. 62、-4· 57、79. 09和4· 53。
[0011] 在遙感數(shù)據(jù)處理軟件ERDAS IMAGINE中，先對(duì)冬小麥開(kāi)花期的衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行 幾何校正和大氣校正預(yù)處理，然后運(yùn)行Modeler模塊，分別輸入預(yù)處理后的冬小麥開(kāi)花期 的衛(wèi)星遙感影像和本發(fā)明中的冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)算法，經(jīng)過(guò)運(yùn)算即可得到區(qū)域大田冬 小麥遙感估產(chǎn)信息1。產(chǎn)量分級(jí)依據(jù)WYield值的大小劃分為4級(jí)，WYield在350公斤/畝 以下為產(chǎn)量較低，在350公斤/畝?400公斤/畝之間為產(chǎn)量中等，在400公斤/畝?450 公斤/畝之間為產(chǎn)量較高，在450公斤/畝以上為高產(chǎn)。
[0012] 在地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS中，將區(qū)域大田冬小麥遙感估產(chǎn)信息1制作成冬小麥 開(kāi)花期遙感估產(chǎn)專(zhuān)題信息圖，如說(shuō)明書(shū)附圖所示，并添加行政邊界2、圖標(biāo)題3、圖例4、指北 針5、比例尺6標(biāo)識(shí)。方便使用者領(lǐng)會(huì)和應(yīng)用大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)專(zhuān)題信息圖。利用 ArcGIS軟件對(duì)區(qū)域大田冬小麥遙感估產(chǎn)信息1進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可得到不同產(chǎn)量等級(jí)的冬小麥種 植面積信息數(shù)據(jù)。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種在大田冬小麥開(kāi)花期進(jìn)行大田冬小麥產(chǎn)量 遙感估測(cè)的方法，優(yōu)點(diǎn)在于：1、利用冬小麥開(kāi)花期衛(wèi)星遙感影像和本發(fā)明的遙感估產(chǎn)算法， 便可得到縣域大田冬小麥產(chǎn)量數(shù)據(jù)和空間分布信息；2、由于利用實(shí)時(shí)、寬幅的衛(wèi)星遙感數(shù) 據(jù)，實(shí)現(xiàn)了冬小麥產(chǎn)量估測(cè)信息由點(diǎn)向面的擴(kuò)展，加大了對(duì)大田冬小麥產(chǎn)量估測(cè)范圍，增強(qiáng) 了估測(cè)的時(shí)效性和廣域性；3、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)低成本、較易獲取，使得冬小麥估產(chǎn)的實(shí)際調(diào)查 工作量減少，節(jié)約了人力和資源成本；4、制作的冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)專(zhuān)題信息圖，信息量 大、直觀、便于基層農(nóng)業(yè)技術(shù)人員的認(rèn)知和運(yùn)用，對(duì)于大田冬小麥生產(chǎn)措施制定和訂單農(nóng)業(yè) 開(kāi)展參考作用明顯。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖是利用本發(fā)明制作的大豐市冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)專(zhuān)題信息圖

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明： (1) 在大豐市冬小麥開(kāi)花期間，查詢(xún)并訂購(gòu)到4月26日大豐市的環(huán)境衛(wèi)星遙感影像 (空間分辨率為30米），該遙感影像包含近紅外波段、紅光波段、綠光波段和藍(lán)光波段4個(gè) 光譜波段，符合本發(fā)明所使用的衛(wèi)星遙感影像要求。進(jìn)行幾何校正和大氣校正預(yù)處理后待 用； (2) 與衛(wèi)星過(guò)境日同步，在大豐市布設(shè)15個(gè)地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)定位于冬小 麥連片種植面積大于100米X 100米的中心位置，采集地面控制點(diǎn)GPS信息（為遙感影像 的預(yù)處理提供地面參數(shù)信息），每個(gè)地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間距離在2公里左右。如果訂購(gòu)的是已經(jīng) 過(guò)幾何校正和大氣校正的影像數(shù)據(jù)，則不需要布設(shè)地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)； (3) 在遙感數(shù)據(jù)處理軟件ERDAS IMAGINE中，運(yùn)行Modeler模塊，輸入預(yù)處理后的大豐 市衛(wèi)星遙感影像和本發(fā)明中的冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)算法，算法中系數(shù)a、b、c和d取值分 別為803. 62、-4. 57、79. 09和4. 53,經(jīng)過(guò)產(chǎn)量分級(jí)運(yùn)算即可得到大田冬小麥遙感估產(chǎn)信息 1 ; (4) 在地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS中，調(diào)入大田冬小麥遙感估產(chǎn)信息1，添加行政邊界2、 圖標(biāo)題3、圖例4、指北針5、比例尺6標(biāo)識(shí)，制作成大豐市冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)專(zhuān)題信息 圖，如說(shuō)明書(shū)附圖所示，即可發(fā)布與使用。利用ArcGIS軟件對(duì)區(qū)域大田冬小麥遙感估產(chǎn)信 息1進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可得到大豐市不同產(chǎn)量等級(jí)的冬小麥種植面積信息數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，其特征在于：利用三種遙感植被指數(shù)在冬小 麥開(kāi)花期進(jìn)行產(chǎn)量估測(cè)，主要算法為，WYield = aXNDVI+bXRVI+cXGVI+d，WYield為冬小 麥估測(cè)產(chǎn)量，NDVI為遙感歸一化差值植被指數(shù)，RVI為遙感比值植被指數(shù)，GVI為遙感綠度 植被指數(shù)，a、b、c和d均為算法系數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，其特征在于：所述的 遙感歸一化差值植被指數(shù)NDVI為衛(wèi)星遙感影像的近紅外波段反射率（R NIK)和紅光波段反 射率（M之差與近紅外波段反射率和紅光波段反射率之和的比值，即，NDVI = (Rnik-Rked)/ (RNIr+R·)，取值范圍 〇· 30 ?〇· 82。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，其特征在于：所述 的遙感比值植被指數(shù)RVI為衛(wèi)星遙感影像的近紅外波段反射率（R NIK)和紅光波段反射率 (RKED)之比，即，RVI = RNIK/RKED，取值范圍 1 ?8。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，其特征在于：所述的 遙感綠度植被指數(shù)GVI為衛(wèi)星遙感影像的綠光波段反射率（R eKEEN)和紅光波段反射率（Rked) 之差與綠光波段反射率和紅光波段反射率之和的比值，即，GVI = (R_n-Rked) AR_n+Rked)， 取值范圍-0.2?0.3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，其特征在于：所述的 算法系數(shù)a、b、c和d取值分別為803. 62、-4. 57、79. 09和4. 53。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥開(kāi)花期遙感估產(chǎn)方法，其特征在于：所述的 冬小麥估測(cè)產(chǎn)量WYield的計(jì)算單位是公斤/畝，WYield的等級(jí)劃分為4級(jí)：WYield在350 公斤/畝以下為產(chǎn)量較低，在350公斤/畝?400公斤/畝之間為產(chǎn)量中等，在400公斤/ 畝?450公斤/畝之間為產(chǎn)量較高，在450公斤/畝以上為高產(chǎn)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104123409SQ201410330798
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】李衛(wèi)國(guó), 王慶林 申請(qǐng)人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院