一种基于地理信息服务平台的小麦种植面积变化监测方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于地理信息服务平台的小麦种植面积变化监测方法，包括步骤：(1)收集小麦面积监测区域的背景数据库；(2)根据统计学分层抽样原理，设计小麦面积变化监测的抽样统计方法；(3)根据小麦面积监测整体抽样设计布设地面调查样方：(4)通过解译结果测算同一地面样方不同数据源提供的不同时期影像的小麦面积。本发明以传统的小麦面积地面样方调查方法为基础，充分利用现有的地理信息公共服务平台，结合遥感信息技术，达到小麦面积变化监测的目的。
【专利说明】一种基于地理信息服务平台的小麦种植面积变化监测方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于地理信息服务平台的小麦种植面积变化监测方法，属于卫星遥感农业的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]地理信息共同服务平台具有促进测绘成果广泛应用、推进地理信息资源共建共享、转变地理信息服务方式等现实意义，在政府管理决策、产业发展、人民生活等方面发挥着越来越重要的作用。山东省地理信息公共服务平台——“天地图山东”集成了山东省最新的基础地理信息资源和交通、旅游、农业等部门的专题数据资源，是山东省可靠权威、丰富实用的空间信息数据库。“天地图山东”运行于互联网、移动通信网等公共网络，以门户网站和服务接口两种形式向公众、专业部门、政府部门提供24小时不间断地理信息服务。谷歌地球是一款美国谷歌公司开发的虚拟地球软件。谷歌地球影像数据主要来源于DigitalGlobe、EarthSat> BlueSky等以卫星、航拍、GIS/GPS、地理数据等相关业务为主的公司，能够提供可达到5年前军用级水平的三维地图和匹配真实地球物理信息的高精度画面，并且Google公司一直积极地对其全球影像数据库进行更新。
[0003]小麦是我国主要农作物之一，其历年种植面积分别占总耕地面积的22%~30%、粮食作物总面积的22 %~27 %，主要分布在河南、河北、山东、山西、陕西、江苏、四川、安徽等省份。小麦播种面积是计算其总产量的关键因子之一。及时了解小麦面积，进行小麦的产量估测，对于加强小麦病虫害的防治和生产管理及有关粮食决策的制定有重要意义。
[0004]传统的小麦面积获取采用地面样方调查结合统计的方法实现，这种方法受人为因素影响较大，且耗时费力，难以满足相关管理、决策部门对其现势性信息的需求。遥感技术具有宏观、动态、快速、准确等优势，决定了遥感技术能被快速应用于农业领域，近年来应用卫星遥感信息监测农作物面积、估产已从理论研究走向应用阶段。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明公开一种基于地理信息服务平台的小麦种植面积变化监测方法，该方法利用现有的地理信息公共服务平台，结合遥感信息技术监测小麦面积。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]—种基于地理信息服务平台的小麦种植面积变化监测方法，
[0008](I)收集小麦面积监测区域的背景数据库，所述背景数据库包括地形数据、农业区划数据、历史遥感数据、作物物候数据和区域交通数据；
[0009](2)根据统计学分层抽样原理，设计小麦面积变化监测的抽样统计方法:在监测区的背景数据库的支持下，以往年小麦总面积为总体，以农业区划为分层抽样单元，再以地面调查样方框架为二次抽样单元进行二次抽样，所述地面调查样方框架是指在地面布设固定大小的样方单元；例如所述地面调查样方框架为400mX400m样方单元；
[0010](3)根据小麦面积监测整体抽样设计布设地面调查样方:[0011]以步骤(2)中的抽样单元进行外业调查，所述外业调查是指野外实地调查各地物所对应的遥感影像特征，包括颜色和纹理，确定小麦及其它地物的影像特征；利用现有的地理信息公共服务平台进行小麦面积解译，该处是利用ArcGIS软件对地理信息公共服务平台上的影像进行解译，最后量算小麦监测面积并进行精度评定，所述精度评定是将遥感图像解译分类结果与地面真值、先前的试验舆图、航空相片进行对比评价的过程；
[0012](4)通过步骤(3)解译结果测算同一地面样方不同数据源提供的不同时期影像的小麦面积。
[0013]根据本发明优选的，所述的遥感影像源自谷歌地球或“天地图山东”地理信息公共服务平台。通过野外实地调查，结合遥感解译专家背景知识库，建立小麦影像解译标志，为以后小麦种植面积的解译提供基础工作。从两种地理信息服务平台上获取影像数据，利用两种不同的影像数据对小麦种植面积分别进行目视解译，结合地面实际调查获得道路、林地、沟渠等地物分布，最后利用GIS软件对数据进行综合分析，分别求得两种数据源的小麦分类变化结果。
[0014]本发明的优势在于:
[0015]本发明以传统的小麦面积地面样方调查方法为基础，充分利用现有的地理信息公共服务平台，结合遥感信息技术，达到小麦面积变化监测的目的。
[0016]本发明所述的一种基于地理信息公共服务平台的小麦种植面积变化监测方法，优点在于可以充分利用公共服务平台信息，成本低；利用不同数据源的遥感影像进行对比分析，比较直观，简单易操作，更有利于政府部门生产管理。提出了一种改进的小麦面积动态变化监测方法，有效提高了小麦面积动态变化监测的工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明所述方法的流程框图；
[0018]图2是实施例1中谷歌地球影像；
[0019]图3是实施例1中天地图山东影像；
[0020]图4是实施例1中谷歌地球影像分类结果；
[0021]图5是实施例1中天地图山东影像分类结果。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例进一步对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0023]实施例1、
[0024]一种基于地理信息服务平台的小麦种植面积变化监测方法，
[0025](I)收集小麦面积监测区域的背景数据库，所述背景数据库包括地形数据、农业区划数据、历史遥感数据、作物物候数据和区域交通数据；
[0026](2)根据统计学分层抽样原理，设计小麦面积变化监测的抽样统计方法:在监测区的背景数据库的支持下，以往年小麦总面积为总体，以农业区划为分层抽样单元，再以地面调查样方框架为二次抽样单元进行二次抽样，所述地面调查样方框架是指在地面布设固定大小的样方单元；所述地面调查样方框架为400mX400m样方单元；
[0027](3)根据小麦面积监测整体抽样设计布设地面调查样方:[0028]以步骤(2)中的抽样单元进行外业调查，所述外业调查是指野外实地调查各地物所对应的遥感影像特征，包括颜色和纹理，确定小麦及其它地物的影像特征；利用现有的地理信息公共服务平台进行小麦面积解译，该处是利用ArcGIS软件对地理信息公共服务平台上的影像进行解译，最后量算小麦监测面积并进行精度评定，所述精度评定是将遥感图像解译分类结果与地面真值、先前的试验舆图、航空相片进行对比评价的过程；
[0029](4)通过步骤(3)解译结果测算同一地面样方不同数据源提供的不同时期影像的小麦面积。
[0030]所述的遥感影像源自谷歌地球或“天地图山东”地理信息公共服务平台。
[0031]利用本发明所述的方法以山东省垦利县胜坨镇小麦样方为例，对其小麦种植面积变化进行监测。
[0032]如图1-5所示。
[0033]小麦面积变化监测地面样方的选取应远离村庄、工矿用地、水域等非耕地区域。选取一个地面样方进行试验验证，编号为DM01，DMOl位于山东省垦利县胜坨镇，样方大小约为400m X 400m，地势平坦。
[0034]谷歌地球地理信息影像服务系统提供的样方DMOl地区的影像拍摄时间为2010年11月，此时的小麦已经出苗，即将进入越冬期，可以作为2011年小麦面积影像判读依据；山东地理信息公共服务平台提供的样方DMOl地区的影像拍摄时间为2012年4月，此时小麦进入抽穗期，地物影像特征较明显可以作为2012年小麦面积影像判读依据。
[0035]图2、3分别是两个地理信息影像服务系统提供的DMOl的两个相邻年份的快视图，所述的快视图是指快速可视的图像表达。
[0036]从地物地貌的影像特征出发，遵循影像特征、影像解译图以及地面实况相一致的解译原则，对影像进行解译分类，两幅影像的解译分类的结果如图4、5所示。
[0037]对比两个分类结果，可以看出2012年样方DMOl的小麦种植面积比上一年小麦种植面积减小，减小变化区域为图4中白色显示区域，变化原因是原来的小麦种植区域改种其他作物。通过图上编绘量算，2012年样方DMOl小麦种植面积比2011年减小5762平方米，样方总面积为169022平方米，样方小麦种植面积变化率为-3.41%。农业部小麦种植面积遥感监测工作提供的成果资料显示，2011-2012年样方DMOl小麦面积的变化率为-3.44%,与本次试验结果差别不大。
【权利要求】
1.一种基于地理信息服务平台的小麦种植面积变化监测方法，包括步骤如下: (1)收集小麦面积监测区域的背景数据库，所述背景数据库包括地形数据、农业区划数据、历史遥感数据、作物物候数据和区域交通数据； (2)根据统计学分层抽样原理，设计小麦面积变化监测的抽样统计方法:在监测区的背景数据库的支持下，以往年小麦总面积为总体，以农业区划为分层抽样单元，再以地面调查样方框架为二次抽样单元进行二次抽样，所述地面调查样方框架是指在地面布设固定大小的样方单元； (3)根据小麦面积监测整体抽样设计布设地面调查样方: 以步骤(2)中的抽样单元进行外业调查，所述外业调查是指野外实地调查各地物所对应的遥感影像特征，包括颜色和纹理，确定小麦及其它地物的影像特征；利用现有的地理信息公共服务平台进行小麦面积解译，该处是利用ArcGIS软件对地理信息公共服务平台上的影像进行解译，最后量算小麦监测面积并进行精度评定，所述精度评定是将遥感图像解译分类结果与地面真值、先前的试验舆图、航空相片进行对比评价的过程； (4)通过步骤(3)解译结果测算同一地面样方不同数据源提供的不同时期影像的小麦面积。
2.根据权利要求1所述的一种基于地理信息服务平台的小麦种植面积变化监测方法，其特征在于，所述的遥感影像源自谷歌地球或“天地图山东”地理信息公共服务平台。
【文档编号】G06Q50/02GK104036425SQ201410168118
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】王猛, 姚慧敏, 隋学艳, 朱振林, 王勇 申请人:山东省农业可持续发展研究所