专利名称：基于点位数据和遥感影像数据的区域耕地质量监测方法
技术领域：
本发明涉及遥感监测技术和农业资源应用技术领域。尤其涉及一种基于点位数据 和遥感影像数据的区域耕地质量监测方法。
背景技术：
随着经济发展、城市化进程加快以及农业利用结构调整，耕地资源的数量和质量 变化都受到了影响。决策者不仅要了解耕地资源的数量，更要了解耕地质量的变化特征及 规律，以保证耕地资源的可持续利用，确保粮食生态安全。因此迫切需要进行长期、稳定、全 面、科学的耕地质量监测。自我国1984年开始耕地质量监测以来的沈年内，耕地质量监测都是通过设立监 测点，持续定期地通过科学而合理的空间取样，来调查影响耕地质量的主要指标或属性，并 结合其他数据的分析，对耕地质量的变化作出评估。虽然利用定位监测资料可以发现耕地 土壤肥力、土壤污染等指标的变化，但是受监测点制约，一方面监测范围较小，另一方面监 测周期长，不能实时地实现对耕地质量的监测。而且对于耕地质量的空间分布特征，则利用 区域定位监测点数据通过地统计学的插值方法来预测未采样点的属性值，从而揭示区域耕 地质量的空间分布特征。但是这种将点的监测结果扩展到区域的方法其精度无法保证，不 能代表耕地质量大区域的空间分布特征。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何提供一种能够从本质上全面地反映耕地质量的 等级分布，且能获得较好的区分度的区域耕地质量监测方法。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于点位数据和遥感影像数据的区域耕 地质量监测方法，包括以下步骤Si、获取归一化植被指数NDVI时间序列数据，并对该数据进行平滑处理；S2、利用所述数据提取分类特征，并根据该分类特征采用决策树分类方法对作物 种植模式进行分类；S3、在不同种植模式下进行NDVI时间序列主成分分析，并提取多个主成分；S4、利用耕地质量监测点的点位数据，对反映耕地质量的指标进行主成分分析，并 提取所述主成分，利用所提取的主成分计算耕地质量指数，进行监测点的耕地质量的定量 评价；S5、利用所述点位数据，对不同种植模式下的耕地质量指数与进行主成分分析所 得到的几个主成分分别进行相关性分析，若得到各种植模式下的耕地质量指数均与一主成 分有一定程度的正相关关系，则将该主成分作为第一主成分进行耕地质量的监测；S6、利用所述点位数据，建立耕地质量指数与不同种植模式下的第一主成分建立
权利要求
1.一种基于点位数据和遥感影像数据的区域耕地质量监测方法，其特征在于，包括以 下步骤51、获取归一化植被指数NDVI时间序列数据，并对该数据进行平滑处理；52、利用所述数据提取分类特征，并根据该分类特征采用决策树分类方法对作物种植 模式进行分类；53、在不同种植模式下进行NDVI时间序列主成分分析，并提取多个主成分；54、利用耕地质量监测点的点位数据，对反映耕地质量的指标进行主成分分析，并提 取所述主成分，利用所提取的主成分计算耕地质量指数，进行监测点的耕地质量的定量评 价；55、利用所述点位数据，对不同种植模式下的耕地质量指数与进行主成分分析所得到 的几个主成分分别进行相关性分析，若得到各种植模式下的耕地质量指数均与一主成分有 一定程度的正相关关系，则将该主成分作为第一主成分进行耕地质量的监测；56、利用所述点位数据，建立耕地质量指数与不同种植模式下的第一主成分建立回归 模型，得到耕地质量等级分布图。
2.如权利要求1所述的基于点位数据和遥感影像数据的区域耕地质量监测方法，其特 征在于，步骤S4中，耕地质量定量评价时利用主成分分析提取主成分，用下式将提取的主 成分进行加权平均后得到每个耕地质量监测点的耕地质量指数，其中将各主成分的特征值 作为权重其中，Tint是利用主成分的特征值对提取的主成分加权平均后所得到的反映耕地质量 的指数，λ i是提取的主成分pCi的特征值，i表示第i个主成分，η表示所提取的主成分的 个数。
3.如权利要求1所述的基于点位数据和遥感影像数据的区域耕地质量监测方法，其特 征在于，步骤S3中的所述主成分分析针对各种植模式的NDVI时间序列分别进行，分析时首 先针对每种种植模式提取6个主成分，这6个主成分从不同方面反映了农用地生产力的状 况，然后对各种植模式下第1个主成分的特征向量进行分析来认识第1个主成分代表的物 理意义，主成分的名次按特征值或贡献率大小的顺序从大到小排列。
4.如权利要求1所述的基于点位数据和遥感影像数据的区域耕地质量监测方法，其特 征在于，步骤Sl中，利用权重滑动平均滤波法Savizky-Golay对NDVI时间序列数据进行平 滑滤波。
5.如权利要求1所述的基于点位数据和遥感影像数据的区域耕地质量监测方法，其特 征在于，利用中分辨率成像光谱仪MODIS获得NDVI时间序列数据。
6.如权利要求1所述的基于点位数据和遥感影像数据的区域耕地质量监测方法，其特 征在于，所述反映耕地质量的指标包括气候因素和土壤因素。
7.如权利要求1 6任一项所述的基于点位数据和遥感影像数据的区域耕地质量监测 方法，其特征在于，所述回归模型为线性回归模型。
全文摘要
本发明公开了一种基于点位数据和遥感影像数据的区域耕地质量监测方法，包括S1、获取NDVI时间序列数据，并进行平滑处理；S2、提取分类特征，并根据分类特征对作物种植模式分类；S3、在不同种植模式下进行NDVI时间序列主成分分析，并提取多个主成分；S4、利用点位数据，对反映耕地质量的指标进行主成分分析，提取主成分，计算耕地质量指数，进行监测点的耕地质量的定量评价；S5、利用点位数据，对不同种植模型下耕地质量指数与NDVI时间序列主成分分别进行相关性分析；S6、利用点位数据建立耕地质量指数与不同种植模式下的第一主成分建立回归模型，得到耕地质量等级分布图。该方法能从本质上全面反映耕地质量等级分布，且能获得好的区分度。
文档编号G06K9/62GK102073869SQ20101062179
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者刘建光, 周连第, 孙丹峰, 张微微, 李红, 王雅 申请人:中国农业大学