一种耕地资源调查方法、系统、介质、设备及终端

本发明属于耕地资源统计，尤其涉及一种耕地资源调查方法、系统、介质、设备及终端。

背景技术：

1、目前，耕地是人类赖以生存的基本资源和条件。进入21世纪，人口不断增多，耕地逐渐减少，人民生活水平不断提高，保持农业可持续发展首先要确保耕地的数量和质量。据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界土地面积为18.29亿公顷左右，人均耕地0.26公顷。耕地条件为：水田，筑有田埂，可以经常蓄水，用来种植水稻、莲藕、席草等水生作物的耕地。因天旱暂时没有蓄水而改种旱地作物的，或实行水稻和旱地作物轮种的，仍计为水田。旱地，指除水田以外的耕地，旱地包括水浇地和无水浇条件的旱地。水浇地，是指旱地中有一定水源和灌溉设施，在一般年景下能够进行正常灌溉的耕地。由于雨水充足在当年暂时没有进行灌溉的水浇地，也应包括在内。无灌溉条件的旱地，是指没有固定水源和灌溉设施，不能进行正常灌溉的旱地。

2、现有专利cn202011392500.6公开了一种耕地质量监测方法及系统，基于卫星图像及dssd_xception_coco模型实现监测区域内耕地面积、耕地用途的监测，获取耕地面积参数、耕地用途参数；基于巡检机器人实现耕地土壤的定点取样及理化性质检测，生成对应的土壤理化性质表；实现耕地周围天气环境、耕地作物种植流程的监测，获取耕地周围天气环境参数、耕地作物种植流程参数；基于预设的模型根据耕地面积参数、耕地用途参数和/土壤理化性质表和/耕地周围天气环境参数和/耕地作物种植流程参数实现耕地质量的评估，并获取对应的评估结果。但是，该技术基于卫星图像和现有数学模型对耕地质量监测，耗费成本较高，无法实现耕地质量全面实时监测，且准确性较低。

3、为了确保耕地安全，需要对耕地资源进行调查，为耕地规划提供可靠的数据参数。中国专利cn202111146998.2公开了一种自然资源综合调查信息提取方法，包括数据采集端以及数据分析端，数据采集端与数据分析端基于无线网络模块通信；数据采集端包括定位模块、数据采集模块以及数据传输模块；数据采集模块包括图像采集单元；所述图像采集单元用于采集各地点图像；并将其传输给数据分析端；数据分析端基于数据采集端传输的数据进行比对分析。通过数据采集端进行图像采集，将采集后的图像上传到分析端，分析端对数据进行分析，确定土地资源、湿地资源等等自然资源的分布情况。但是，现有技术多利用人工根据采集的数据，绘制工作底图，对耕地进行量算面积、撰写资源调查报告、编制土地利用现状图，容易出现偏差，且降低了工作效率和准确度。因此，亟需设计一种新的耕地资源调查系统。

4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

5、(1)现有技术基于卫星图像和现有数学模型对耕地质量监测，耗费成本较高，无法实现耕地质量全面实时监测，且准确性较低。

6、(2)现有技术中利用人工根据采集的数据，绘制工作底图，对耕地进行量算面积、撰写资源调查报告、编制土地利用现状图，容易出现偏差，且降低了工作效率和准确度。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种耕地资源调查方法、系统、介质、设备及终端。

2、本发明是这样实现的，一种耕地资源调查系统，所述耕地资源调查系统包括：

3、耕地数据获取模块，与数据预处理模块和中央控制模块连接，用于通过数据采集设备获取数据信息库中现有耕地的利用现状以及高分卫星影像数据；

4、数据预处理模块，与耕地数据获取模块和中央控制模块连接，用于通过数据预处理程序对获取的现有耕地的高分卫星影像数据进行预处理和深度处理；

5、耕地资源调查模块，与中央控制模块连接，用于通过数据编制程序将所有的数据绘制到工作仿真底图上，同时根据绘制完成的工作仿真底图，对耕地进行面积量算、撰写资源调查报告以及编制土地利用现状图；

6、管理模型构建模块，与中央控制模块和耕地数量管理模块连接，用于通过模型构建程序构建耕地数量管理模型，并根据预处理和深度处理后的高分卫星影像数据集对耕地数量管理模型进行训练，得到最终的耕地数量管理模型；

7、耕地数量管理模块，与中央控制模块连接，用于通过耕地数量管理模型对获取的现有耕地的利用现状进行分析，输出现有耕地的数量分布图。

8、进一步，所述耕地资源调查系统还包括：

9、无线通信模块，与耕地数据获取模块、数据预处理模块和中央控制模块连接，用于通过无线通信装置将获取的现有耕地的利用现状以及预处理和深度处理后的高分卫星影像数据集发送至中央处理器进行数据的分析和分类储存；

10、中央控制模块，与耕地数据获取模块、数据预处理模块、无线通信模块、耕地资源调查模块、管理模型构建模块、耕地数量管理模块、数据云存储模块和更新显示模块连接，用于通过中央处理器对所述耕地资源调查系统耕地数据进行压缩处理，并接收所述耕地资源调查系统各个模块的信息反馈，同时协调控制所述耕地资源调查系统各个模块的正常运行；

11、数据云存储模块，与中央控制模块连接，用于通过云数据库服务器存储获取的现有耕地的利用现状、现有耕地的高分卫星影像数据、数据预处理结果、耕地资源调查结果、耕地数量管理模型以及现有耕地的数量分布；

12、更新显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器对获取的现有耕地的利用现状、现有耕地的高分卫星影像数据、数据预处理结果、耕地资源调查结果、耕地数量管理模型以及现有耕地的数量分布的实时数据进行更新显示。

13、进一步，所述数据信息库中现有耕地的利用现状包括：各个地区中耕地类型的边界线，修正变化的地物界线、丈量线状地物以及各个地区中耕地的走向趋势；

14、所述通过数据预处理模块利用数据预处理程序对获取的所述现有耕地的高分卫星影像数据进行预处理和深度处理包括：

15、根据获取的所述现有耕地的高分卫星影像数据建立高分卫星影像数据集，并通过图像去噪程序对所述高分卫星影像数据集中的高分卫星影像进行去噪；

16、在高分卫星影像增强处理完成后，将彩色的高分卫星影像转变成对应的灰度图，并根据二值化程序将所述高分卫星影像灰度图转变成二值图；

17、根据所述高分卫星影像的二值图对高分卫星影像图进行分割；在高分卫星影像图分割完成后，再对图像进行区域化处理，得到目标区域；

18、在耕地高分卫星影像图的目标区域中，通过特征提取程序进行特征提取，得到耕地高分卫星影像特征。

19、进一步，所述通过图像去噪程序对所述高分卫星影像数据集中的高分卫星影像进行去噪处理包括：

20、在所述高分卫星影像数据集中提取耕地高分卫星影像根，并建立耕地高分卫星影像增强处理数据集；通过局部像素块匹配算法选出pca的耕地高分卫星影像训练样本集，并且通过主成分分析对耕地高分卫星影像中的噪声进行滤出；对系数收缩重构耕地遥感影像的残余噪声方差进行估计，将去噪完成后的耕地高分卫星影像输入到适应双边滤波器中，输出降噪后的耕地高分卫星影像；

21、所述将彩色的高分卫星影像转变成对应的灰度图包括：

22、根据增强处理完成后的高分卫星影像，建立耕地高分卫星影像灰度化处理集，求出增强处理完成后的高分卫星影像的像素点；根据高分卫星影像的像素点，求出每个高分卫星影像像素点的r、g、b三个分量，求出r、g、b三个分量的平均值；将r、g、b三个分量的平均值，作为像素点的三个分量；

23、所述根据所述高分卫星影像的二值图对高分卫星影像图进行分割包括：

24、在耕地高分卫星影像图中确定待分割区域，在待分割区域中确定种子像素；根据确定的种子像素，确定生长的起点；在确定的生长点的周围求出图像的像素，并将与生长点相同的像素对应的图像合并到生长点区域；不断重复上述过程中，直至将待分割的区域处理完成，同时将得到的区域进行合并处理；

25、所述在耕地高分卫星影像图的目标区域中，通过特征提取程序进行特征提取，得到耕地高分卫星影像特征包括：

26、在耕地高分卫星影像图建立检测区域，并将建立的区域划分成小区域；求出每个小区域中的像素，并将每个小区域的像素与周围的像素进行比较；对像素点对应的位置进行标记，得到中心像素点的lbp值；确定每一小区域的直方图，并对直方图进行归一化处理；同时将每个小区域的直方图连接为特征向量。

27、进一步，所述通过管理模型构建模块利用模型构建程序构建耕地数量管理模型，并利用高分卫星影像数据集对耕地数量管理模型进行训练，得到最终的耕地数量管理模型包括：

28、获取现有耕地的高分卫星影像数据，并采用one-stage目标检测算法确定所述现有耕地的高分卫星影像的耕地区域以及非耕地区域；

29、根据所述现有耕地的高分卫星影像的耕地区域以及非耕地区域，利用机器学习算法构建耕地目标区域对应的one-stage_inception_v2_coco模型；

30、利用coco数据集预训练inception_v2深度神经网络，利用高分卫星影像数据集对模型进行训练，微调模型的各项参数，得到最终的耕地数量管理模型。

31、进一步，所述最终的耕地数量管理模型使用的核函数为径向基核函数，表达式如下：

32、k(xi,x)＝exp(-γ||xi-x||2)；

33、其中，k(xi,x)为核函数，xi为高分卫星影像数据集中的耕地高分卫星影像特征向量，x为支撑向量，γ为核函数半径。

34、本发明的另一目的在于提供一种应用所述的耕地资源调查系统的耕地资源调查方法，所述耕地资源调查方法包括以下步骤：

35、步骤一，通过耕地数据获取模块利用数据采集设备获取数据信息库中现有耕地的利用现状以及高分卫星影像数据并进行预处理和深度处理；

36、步骤二，通过耕地资源调查模块利用数据编制程序将所有的数据绘制到工作仿真底图上，同时根据绘制完成的工作仿真底图，对耕地进行面积量算、撰写资源调查报告以及编制土地利用现状图；

37、步骤三，通过管理模型构建模块利用模型构建程序构建耕地数量管理模型，并根据预处理和深度处理后的高分卫星影像数据集对耕地数量管理模型进行训练，得到最终的耕地数量管理模型；

38、步骤四，通过耕地数量管理模块利用耕地数量管理模型对获取的现有耕地的利用现状进行分析，并输出现有耕地的数量分布图。

39、本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用所述的耕地资源调查方法的步骤。

40、本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述的耕地资源调查方法的步骤。

41、本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的耕地资源调查系统。

42、结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

43、第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：

44、本发明提供的耕地资源调查系统中，通过数据采集模块获取数据信息库中现有的耕地的利用现状和高分卫星影像图和数据，可以获取全面的数据，为耕地资源调查提供了可靠的数据参考；通过耕地资源调查模块利用数据编制程序将所有的数据绘制到工作仿真底图上，同时根据绘制完成的工作仿真底图，对耕地进行量算面积、撰写资源调查报告、编制土地利用现状图，提高了相应的工作效率和准确度。另外，本发明通过通信模块将压缩完成的数据传递到中央处理器中，利用中央处理器对所有的数据进行处理，提高了数据的处理效率；通过管理模型构建模块利用模型构建程序构建耕地数量管理模型，并利用耕地数量管理模型对获取的现有耕地的利用现状进行分析，并输出现有耕地的数量分布图，节省了耕地资源调查的工作量并提高了工作效率。

45、第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

46、本发明提供的耕地资源调查系统可以获取全面的数据，为耕地资源调查提供了可靠的数据参考，同时还提高了耕地资源调查的工作效率和准确度。