用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，包括如下步驟：步驟P1：對省域內(nèi)糧食作物的種植面積抽樣調(diào)查；步驟P2：遙感影像選擇與預處理；步驟P3：糧食作物遙感識別；步驟P4：混合像元的處理；步驟P5：建立糧食作物種植面積估算模型，對區(qū)縣級行政單元的大宗糧食作物種植面積進行估算。
【專利說明】用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及遙感監(jiān)測方法，特別涉及一種用于地市及縣兩級糧食補貼核算的糧食種植面積遙感估算方法。
【背景技術】
[0002]糧食直接補貼政策是近年來我國最為重要的政府支農(nóng)政策之一，旨在“進一步加大國家惠農(nóng)、支農(nóng)政策力度，更好地調(diào)動農(nóng)民種糧積極性，保護種糧農(nóng)民利益”。隨著對農(nóng)民補貼資金的不斷增加，政府對補貼資金的管理也需要加強。目前我國各省均啟動了以糧食種植面積基礎的補貼政策。為了實施糧食種植的補貼，需要對地市及縣級行政單元的糧食種植面積進行核算。目前主要是采用統(tǒng)計上報方式，由各縣上報糧食種植面積，然后由省級財政部門根據(jù)上報的糧食種植面積核算補貼金額。
[0003]通過統(tǒng)計方式估算農(nóng)作物種植面積是目前統(tǒng)計部門的主要手段，但是由于樣本布設、地面調(diào)查和統(tǒng)計誤差，以及主觀方面因素，數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證。而且由于該數(shù)據(jù)是用于計算各縣自己的糧食補貼金額，因此存在明顯的虛報現(xiàn)象，使國家財政資金存在較大的浪費現(xiàn)象。因此必須發(fā)展一種客觀、可靠的監(jiān)測方法，而遙感技術因其在時間與空間尺度上的優(yōu)越性，在快速準確監(jiān)測大宗糧食作物種植面積方面具備優(yōu)勢。然而由于糧食補貼一般在區(qū)縣級行政單元上進行，因而要求具有在區(qū)縣級尺度具有較高的準確性(優(yōu)于85%)，使利用遙感方法監(jiān)測大區(qū)域內(nèi)精確到區(qū)縣級的大宗糧食作物種植面積成為一項難度較大又急需解決的任務。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，能夠有效降低在大范圍內(nèi)靠地面調(diào)查獲取作物種植面積信息的成本，同時也能夠有效地避免地面調(diào)查過程中因人工參與而產(chǎn)生的主觀影響，為我國糧食補貼政策的執(zhí)行提供客觀、準確的基礎信息。
[0005]本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:一種用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，包括如下步驟:
[0006]步驟Pl:對目標省域內(nèi)糧食作物的種植面積進行抽樣調(diào)查；
[0007]步驟P2:遙感影像選擇與預處理；
[0008]步驟P3:糧食作物遙感識別；
[0009]步驟P4:混合像元的處理；
[0010]步驟P5:建立糧食作物的種植面積估算模型，對地市及縣兩級行政單元的糧食作物的種植面積進行估算。
[0011]上述用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，在步驟Pl中:以研究區(qū)歷史農(nóng)作物種植面積和種植比例結(jié)構(gòu)為基礎，建立省域范圍的面積抽樣框架，并根據(jù)糧食作物的種植結(jié)構(gòu)、期望精度與可靠性計算樣本量，并采用系統(tǒng)布樣方式進行布樣，具體包括如下步驟:
[0012]步驟PlOl:利用地理信息系統(tǒng)工具建立覆蓋省域范圍的矩形格網(wǎng)，矩形格網(wǎng)尺寸大小為:長度和寬度均為5公里，刪除跨越省界的矩形格網(wǎng)單元，按照自上而下、自左而右的順序?qū)γ總€矩形格網(wǎng)單元進行編號，使得每個矩形格網(wǎng)單元具有唯一的編號；
[0013]步驟P102:利用研究區(qū)最近5年的糧食作物的種植面積和種植比例結(jié)構(gòu)，計算樣本量，樣本量計算公式如下:
【權利要求】
1.用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟Pl:對目標省域內(nèi)糧食作物的種植面積進行抽樣調(diào)查； 步驟P2:遙感影像選擇與預處理； 步驟P3:糧食作物遙感識別； 步驟P4:混合像元的處理； 步驟P5:建立糧食作物的種植面積估算模型，對地市及縣兩級行政單元的糧食作物的種植面積進行估算。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，其特征在于，在步驟Pl中:以監(jiān)測省份農(nóng)作物種植面積和種植比例結(jié)構(gòu)歷史數(shù)據(jù)為基礎，建立省域范圍的面積抽樣框架，并根據(jù)糧食作物的種植結(jié)構(gòu)、期望精度與可靠性計算樣本量，并采用系統(tǒng)布樣方式進行布樣，具體包括如下步驟: 步驟PlOl:利用地理信息系統(tǒng)工具建立覆蓋省域范圍的矩形格網(wǎng)，矩形格網(wǎng)尺寸大小為:長度和寬度均為5公里，刪除跨越省界的矩形格網(wǎng)單元，按照自上而下、自左而右的順序?qū)γ總€矩形格網(wǎng)單元進行編號，使得每個矩形格網(wǎng)單元具有唯一的編號； 步驟P102:利用研究區(qū)最近5年的糧食作物的種植面積和種植比例結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，計算樣本量，樣本量計算公式 如下:
3.根據(jù)權利要求2所述的用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，其特征在于，在步驟P2中:根據(jù)作物物候期，確定合適時相的環(huán)境星CCD數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，并對選定的環(huán)境星CXD數(shù)據(jù)進行預處理，具體包括如下步驟: 步驟P201:參考研究區(qū)歷史物候數(shù)據(jù)，分別在作物播種期后30天、拔節(jié)期、開花期和收獲前期獲取4景影像；步驟P202:以1:10萬地形圖為參考影像，應用二次多項式方法對環(huán)境星CXD影像進行幾何精校正，誤差控制在I個像元以內(nèi)； 步驟P203:對環(huán)境星CCD影像進行輻射定標處理，定標采用如下公式進行
4.根據(jù)權利要求3所述的用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，其特征在于，在步驟P3中:利用最大似然分類或支持向量機分類方法，以步驟P104所述的地面樣方調(diào)查結(jié)果為訓練樣本，對環(huán)境星CXD影像進行分類，識別不同的糧食作物，具體包括如下步驟: 步驟P301:調(diào)入地面調(diào)查樣本矢量數(shù)據(jù)，利用地理信息系統(tǒng)工具將其分成兩個面積相等的部分，即將樣本分成兩個樣本庫；分別將不同的糧食作物多邊形提取出來，并對每個多邊形進行編號，使得每個多邊形具有唯一標識號；按照多邊形的唯一標識號，將糧食作物的多邊形分為2個部分，奇數(shù)記錄為第I部分，偶數(shù)記錄為第2部分，同時刪除面積小于8100平方米的多邊形； 步驟P302:選取步驟P301所得的兩個樣本庫中的任何一部分，作為農(nóng)作物遙感分類的訓練樣本庫，從中選取地塊較大且色彩穩(wěn)定的多邊形，作為光譜訓練集，然后利用光譜訓練工具，訓練出不同農(nóng)作物的光譜特征； 步驟P303:采用最大似然法或支持向量機進行影像分類，將每個像元賦為某種農(nóng)作物，最終得到影像的農(nóng)作物分類結(jié)果，并對分類結(jié)果進行重編碼，把一種作物對應的像元值設為1，其他作物設為O，得到該作物純像元分布數(shù)據(jù)集；對每種作物重復此步驟，分別得到每種作物純像元分布數(shù)據(jù)集，從而得到不同農(nóng)作物的分布圖。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，其特征在于，在步驟P4中:在步驟P3分類的基礎上，對于多種農(nóng)作物交錯區(qū)域的混合像元，建立基于光譜特征的分解模型，計算不同像元內(nèi)各種作物的面積百分比，具體包括如下步驟: 步驟P401:對P206所獲影像進行非監(jiān)督分類，獲取不同農(nóng)作物的種植區(qū)域，并去除步驟P303所獲得的純象元區(qū)域，得到混合像元分布區(qū)； 步驟P402:從步驟P3的光譜訓練特征中讀取不同作物的光譜特征平均值，計算每種農(nóng)作物和裸地RV1、NDV1、EVI的均值，建立線性混合像元分解模型，計算公式為:
6.根據(jù)權利要求5所述的用于地市及縣兩級糧食補貼核算的種植面積遙感估算方法，其特征在于，在步驟Ρ5中:以步驟Ρ1、步驟Ρ3和步驟Ρ4為基礎，建立糧食作物種植面積估算模型，對地市及縣兩級行政單元的糧食作物種植面積進行估算，具體包括如下步驟: 步驟Ρ501:根據(jù)不同像元的面積比例，統(tǒng)計不同地市及縣兩級行政單元內(nèi)不同糧食作物的像元數(shù)據(jù)，并根據(jù)像元大小計算不同地市及縣兩級行政單元內(nèi)各種作物的毛種植面積； 步驟Ρ502:利用不同地市及區(qū)縣內(nèi)的耕地系數(shù)(耕地占圖斑面積的比例，來自耕地數(shù)據(jù)集)，估算每個地市及縣兩級行政單元內(nèi)各種作物的凈種植面積: 凈種植面積=毛種植面積*耕地系數(shù)； 步驟Ρ503:用回歸估算模型，抽樣得到的作物的種植成數(shù)與分類得到的作物的種植成數(shù)相互修正，計算各地市及縣兩級行政單元內(nèi)各種糧食作物的種植面積； 步驟Ρ504:統(tǒng)計匯總得到全省各種糧食作物的種植面積。
【文檔編號】G06F19/00GK103761447SQ201410054798
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權日:2014年2月18日
【發(fā)明者】李強子, 張煥雪, 杜鑫, 劉吉磊, 王紅巖 申請人:中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所