本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冬小麥種植比例的計(jì)算方法及裝置。

背景技術(shù)：

農(nóng)作物精確的空間分布信息是保證糧食安全的重要依據(jù)、對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及糧食產(chǎn)量的估算至關(guān)重要。作為世界上最主要的糧食作物之一，冬小麥的收獲面積占全球糧食作物面積的30％，其產(chǎn)量占全球糧食產(chǎn)量的26％。因此，開(kāi)發(fā)一種快速準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)冬小麥種植比例的方法，對(duì)農(nóng)情監(jiān)測(cè)具有重要的意義。

目前，冬小麥面積制圖已經(jīng)開(kāi)展了大量的工作。早期的研究將基于行政單元(省、市、縣等)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為基于網(wǎng)格像元的空間信息，以此來(lái)獲取冬小麥的空間分布信息。另一些研究側(cè)重于利用非監(jiān)督分類(lèi)和監(jiān)督分類(lèi)等多種技術(shù)方法，如k-均值分類(lèi)、決策樹(shù)分類(lèi)和回歸樹(shù)分類(lèi)法，基于不同地物的光譜特征，來(lái)進(jìn)行冬小麥面積制圖。其他研究利用作物的物候特征，采用多時(shí)相的遙感影像來(lái)建立歸一化植被指數(shù)時(shí)序數(shù)據(jù)，選取傅里葉分析或聚類(lèi)分析等技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行冬小麥面積制圖。

然而，這些方法多基于高分辨率遙感影像，且高度依賴于訓(xùn)練樣本的數(shù)量、質(zhì)量及其光譜特征，從而使得方法的普適性受到了很大的影響。另外，由于傳感器空間分辨率上的限制和我國(guó)破碎化程度較高的耕地現(xiàn)狀，一個(gè)像元內(nèi)往往會(huì)包含幾種不同的地物類(lèi)型，導(dǎo)致大量混合像元的產(chǎn)生?？墒牵F(xiàn)有的這些方法并未考慮混合像元的問(wèn)題，對(duì)于冬小麥和其他作物間作種植的情況識(shí)別誤差較大，降低了作物面積的估算精度。

因此，如何簡(jiǎn)易高效準(zhǔn)確的獲得冬小麥的種植比例成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供一種冬小麥種植比例的計(jì)算方法及裝置。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種冬小麥種植比例的計(jì)算方法。所述方法包括：

根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)；

對(duì)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)進(jìn)行疊加得到對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集，提取所述歸一化植被指數(shù)集中純冬小麥的歸一化植被指數(shù)集和非冬小麥對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集；

根據(jù)所述純冬小麥的歸一化植被指數(shù)集得到冬小麥的時(shí)間序列曲線，并根據(jù)所述非冬小麥對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集得到非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線；

根據(jù)所述純冬小麥的時(shí)間序列曲線和非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線，計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例。

可選的，所述根據(jù)所述純冬小麥的時(shí)間序列曲線和所述非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線，計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例，具體包括：

所述冬小麥的種植比例pf的運(yùn)算公式為：

其中，δp代表純冬小麥像元在所述冬小麥的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δz代表非冬小麥像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δn代表任一像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

其中，所述關(guān)鍵物候期包括抽穗期和收獲期。

可選的，所述根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)，具體包括：

獲取所述研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)ndvi：

其中，ρnir為所述近紅外波段的反射率，ρred為所述紅光波段的反射率。

可選的，所述根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)之后，還包括：

根據(jù)所述研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)，確定所述研究區(qū)域內(nèi)若干個(gè)非冬小麥。

可選的，所述對(duì)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)進(jìn)行疊加得到對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集之后，還包括：

采用savitzky-golay方法對(duì)所述歸一化植被指數(shù)集進(jìn)行平滑，以去除云層及地面冰雪的影響。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種冬小麥種植比例的計(jì)算裝置，所述裝置包括：

獲取模塊，用于根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)；

提取模塊，用于對(duì)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)進(jìn)行疊加得到所有歸一化植被指數(shù)對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集，提取所述歸一化植被指數(shù)集中冬小麥的歸一化植被指數(shù)集和非冬小麥對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集；

曲線獲取模塊，用于根據(jù)所述冬小麥的歸一化植被指數(shù)集得到冬小麥的時(shí)間序列曲線，并根據(jù)所述非冬小麥對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集得到非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線；

處理模塊，用于根據(jù)所述冬小麥的時(shí)間序列曲線和非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線，計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例。

可選的，所述處理模塊具體包括：

所述冬小麥的種植比例pf的運(yùn)算公式為：

其中，δp代表純冬小麥像元在所述冬小麥的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δz代表非冬小麥像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δn代表任一像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

其中，所述關(guān)鍵物候期包括抽穗期和收獲期。

可選的，所述獲取模塊具體包括：

獲取所述研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)ndvi：

其中，ρnir為所述近紅外波段的反射率，ρred為所述紅光波段的反射率。

可選的，所述獲取模塊還用于：

根據(jù)所述研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)，確定所述研究區(qū)域內(nèi)若干個(gè)非冬小麥。

可選的，所述提取模塊還用于：

采用savitzky-golay方法對(duì)所述歸一化植被指數(shù)集進(jìn)行平滑，以去除云層及地面冰雪的影響。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：

至少一個(gè)處理器；以及

與所述處理器通信連接的至少一個(gè)存儲(chǔ)器，其中：

所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述處理器執(zhí)行的程序指令，所述處理器調(diào)用所述程序指令能夠執(zhí)行上述對(duì)應(yīng)的任一方法。

第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述對(duì)應(yīng)的任一方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供的冬小麥種植比例的計(jì)算方法及裝置，通過(guò)對(duì)獲取到的研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相純冬小麥或非冬小麥的歸一化植被指數(shù)疊加后獲得的歸一化植被指數(shù)集，提取出純冬小麥和非冬小麥的時(shí)間序列曲線，采集時(shí)間序列曲線上的特定值計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例，實(shí)現(xiàn)了利用歸一化植被指數(shù)來(lái)簡(jiǎn)易高效準(zhǔn)確的獲得冬小麥的種植比例。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中冬小麥種植比例的計(jì)算方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例中冬小麥種植比例計(jì)算方法的流程示意圖；

圖3中(a)為本發(fā)明實(shí)施例的研究區(qū)域內(nèi)，冬小麥的歸一化植被指數(shù)序列圖，

(b)為本發(fā)明實(shí)施例的研究區(qū)域內(nèi)，非冬小麥(森林)的歸一化植被指數(shù)時(shí)間序列圖，

(c)為本發(fā)明實(shí)施例的研究區(qū)域內(nèi)，非冬小麥像元(其他作物)的歸一化植被指數(shù)時(shí)間序列圖，

(d)為本發(fā)明實(shí)施例的研究區(qū)域內(nèi)，非冬小麥像元(非植被)的歸一化植被指數(shù)時(shí)間序列圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的研究區(qū)域內(nèi)，計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)篩選出的純冬小麥、純森林及純裸地像元的歸一化植被指數(shù)時(shí)間序列圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中野外采樣點(diǎn)無(wú)人機(jī)觀測(cè)的冬小麥種植面積和利用本發(fā)明方法估算的冬小麥面積的對(duì)比；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中在縣級(jí)和市級(jí)尺度上，使用國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的冬小麥統(tǒng)計(jì)面積和利用本發(fā)明方法估算的冬小麥面積的對(duì)比；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中山東省冬小麥種植比例的空間分布提取結(jié)果；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例中冬小麥種植比例的計(jì)算裝置的示意圖；

圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的電子設(shè)備的邏輯框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種冬小麥種植比例的計(jì)算方法，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的冬小麥種植比例的計(jì)算方法的流程示意圖，如圖1所示，所述方法包括：

步驟101、根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)；

其中，所述近紅外波段是介于可見(jiàn)光和中紅外之間的電磁輻射波，美國(guó)材料檢測(cè)協(xié)會(huì)將近紅外光譜區(qū)定義為780-2526納米的區(qū)域，是人們?cè)谖展庾V中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)非可見(jiàn)光區(qū)。

所述紅光波段是可見(jiàn)光的一種，可見(jiàn)光是電磁波譜中人眼可以感知的部分，一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長(zhǎng)在400～760納米之間，紅光的波長(zhǎng)范圍為：620～760納米。

所述反射率是反射光與入射光之比；光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的交界面時(shí)，一部分光返回原來(lái)介質(zhì)中，使光的傳播方向發(fā)生了改變，這種現(xiàn)象稱為光的反射。

所述時(shí)相是指環(huán)境條件中廣度、溫度、濕度等都具有明顯的周期性，如日周期、月周期和年周期，隨著環(huán)境條件的周期性變化，群落中各種生物的生長(zhǎng)發(fā)育都相應(yīng)有規(guī)律地進(jìn)行，使群落表現(xiàn)出不同的時(shí)相。

所述歸一化植被指數(shù)(normalizeddifferencevegetationindex，ndvi)是反映土地覆蓋植被狀況的一種遙感指標(biāo)，定義為近紅外通道與可見(jiàn)光通道反射率之差與之和的商，是用來(lái)是檢測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)、植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等，ndvi能反映出植物冠層的背景影響，如土壤、潮濕地面、雪、枯葉、粗糙度等，且與植被覆蓋有關(guān)。

步驟102、對(duì)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)進(jìn)行疊加得到對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集，提取所述歸一化植被指數(shù)集中純冬小麥的歸一化植被指數(shù)集和非冬小麥對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集；

其中，所述冬小麥?zhǔn)侵冈?、10月份播種，次年4、5月份收獲的，主要分布在長(zhǎng)城以南。冬小麥在生長(zhǎng)過(guò)程中抗寒的能力極強(qiáng)，其幼苗能夠過(guò)冬。

所述純冬小麥?zhǔn)侵秆芯繀^(qū)域中冬小麥的種植比例達(dá)到百分之百的像元，即此像元中沒(méi)有其他的地物類(lèi)型。

所述非冬小麥?zhǔn)侵赋←溨獾钠渌匚?，包括森林、裸地和其他作物等?/p>

步驟103、根據(jù)所述純冬小麥的歸一化植被指數(shù)集得到冬小麥的時(shí)間序列曲線，并根據(jù)所述非冬小麥對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集得到非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線；

其中，所述時(shí)間序列曲線是指根據(jù)某地物各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)數(shù)據(jù)連成的曲線。

步驟104、根據(jù)所述純冬小麥的時(shí)間序列曲線和非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線，計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例。

其中，所述種植比例是指某一像元中某地物種植面積與該像元面積之比值。

可選的，所述根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)之后，還包括：

根據(jù)所述研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)，確定所述研究區(qū)域內(nèi)若干個(gè)非冬小麥。

可選的，所述對(duì)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)進(jìn)行疊加得到對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集之后，還包括：

采用savitzky-golay方法對(duì)所述歸一化植被指數(shù)集進(jìn)行平滑，以去除云層及地面冰雪的影響。

其中，所述savitzky-golay方法被廣泛地運(yùn)用于數(shù)據(jù)流平滑除噪，是一種在時(shí)域內(nèi)基于局域多項(xiàng)式最小二乘法擬合的濾波方法，其最大的特點(diǎn)在于在濾除噪聲的同時(shí)可以確保信號(hào)的形狀、寬度不變。在此計(jì)算方法中，利用所述savitzky-golay方法的目的是去除云層及地面冰雪的噪聲影響。

可選的，所述根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)，具體包括：

獲取所述研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)ndvi：

其中，ρnir為所述近紅外波段的反射率，ρred為所述紅光波段的反射率。

可選的，所述根據(jù)所述純冬小麥的時(shí)間序列曲線和所述非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線，計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例，具體包括：

所述冬小麥的種植比例pf的運(yùn)算公式為：

其中，δp代表純冬小麥像元在所述冬小麥的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δz代表非冬小麥像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δn代表任一像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

其中，所述任一像元是研究區(qū)域中冬小麥種植比例未知的像元；

所述純冬小麥像元是研究區(qū)域中冬小麥的種植比例達(dá)到百分之百的像元，即此像元中沒(méi)有其他的地物類(lèi)型。

所述非冬小麥像元是指此像元中包含除冬小麥之外的其他地物，包括森林、裸地和其他作物等。

所述關(guān)鍵物候期包括抽穗期和收獲期；

其中，所述物候期是指動(dòng)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、活動(dòng)等規(guī)律與生物的變化對(duì)節(jié)候的反應(yīng)，正在產(chǎn)生這種反應(yīng)的時(shí)候叫物候期。通過(guò)觀測(cè)和記錄一年中植物的生長(zhǎng)榮枯，動(dòng)物的遷徙繁殖和環(huán)境的變化等，比較其時(shí)空分布的差異，探索動(dòng)植物發(fā)育和活動(dòng)過(guò)程的周期性規(guī)律，及其對(duì)周?chē)h(huán)境條件的依賴關(guān)系，進(jìn)而了解氣候的變化規(guī)律，及其對(duì)動(dòng)植物的影響。

本發(fā)明實(shí)施例提供的冬小麥種植比例的方法根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各種地物各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)ndvi；對(duì)各地物各時(shí)相的ndvi進(jìn)行疊加得到所有ndvi對(duì)應(yīng)的ndvi集，提取所述ndvi集中純冬小麥的ndvi集和非冬小麥(包括森林、裸地、其他作物和非植被等)對(duì)應(yīng)的ndvi集；采用savitzky-golay方法對(duì)所述歸一化植被指數(shù)集進(jìn)行平滑，以去除云層及地面冰雪的影響；根據(jù)所述冬小麥的ndvi集得到純冬小麥的時(shí)間序列曲線，并根據(jù)所述非冬小麥對(duì)應(yīng)的ndvi集得到非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線；根據(jù)所述純冬小麥的時(shí)間序列曲線和非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線，計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例。

本發(fā)明實(shí)施例的具體實(shí)施方式為：

本發(fā)明實(shí)施例提出了一種利用物候特征來(lái)獲得冬小麥種植比例的方法，圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的冬小麥種植比例計(jì)算方法的流程示意圖，如圖2所示，首先對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，并計(jì)算出各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)ndvi，將冬小麥生育期內(nèi)ndvi影像疊加在一起，得到ndvi時(shí)間序列影像數(shù)據(jù)，并采用savitzky-golay的方法對(duì)ndvi時(shí)序影像進(jìn)行平滑，進(jìn)一步去除ndvi時(shí)間序列中的噪聲；之后在研究區(qū)內(nèi)提取純冬小麥像元(即冬小麥的種植比例為100％)和兩種類(lèi)型的非冬小麥像元(即冬小麥的種植比例為0％)的ndvi時(shí)間序列曲線，并依據(jù)秋季的ndvi值來(lái)選擇非冬小麥像元的類(lèi)型；然后根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)純冬小麥和非冬小麥像元計(jì)算冬小麥種植比例。

下面以提取山東省冬小麥種植面積為例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的具體技術(shù)實(shí)施方案作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。如圖2所示，包括一下步驟：

步驟s01：研究區(qū)域遙感影像的獲取及預(yù)處理，并計(jì)算出各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)ndvi；

我們選擇山東省作為本發(fā)明的試驗(yàn)區(qū)，山東省的地理位置為114°～123°e，34°～39°n，屬于溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年降雨量平均為500～800mm/年，累積輻射量約為5.2×106kj·m^-2，無(wú)霜期為170～220d。該區(qū)是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地，冬小麥一般在每年10月10日前后播種，下一年6月20日之前完成收獲，生育期近8個(gè)月。按照冬小麥的發(fā)育特點(diǎn)，選取覆蓋試驗(yàn)區(qū)2015年第271天至2016年第161天的中分辨率成像光譜儀(moderate-resolutionimagingspectroradiometer，modis)遙感影像，涵蓋冬小麥從種植到收獲的整個(gè)生育期。利用modis數(shù)據(jù)處理工具(modisreprojectiontool，mrt)將全部影像進(jìn)行拼接和重投影后，計(jì)算不同時(shí)相的歸一化植被指數(shù)ndvi,得到各時(shí)相的ndvi影像：

其中，ρnir為近紅外波段的反射率，ρred為紅光波段的反射率。

步驟s02：將冬小麥生育期內(nèi)各時(shí)相的ndvi影像疊加在一起,得到ndvi時(shí)間序列影像數(shù)據(jù)；

步驟s03：采用savitzky-golay的方法對(duì)ndvi時(shí)序影像進(jìn)行平滑，進(jìn)一步去除ndvi時(shí)間序列中的噪聲；

之后通過(guò)分析野外調(diào)查所獲取的航拍影像，得到該研究區(qū)域內(nèi)和冬小麥處于同一物候期的主要地物類(lèi)型的歸一化植被指數(shù)的季節(jié)性變化圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例的研究區(qū)域內(nèi)，和冬小麥處于同一生育期的主要地物類(lèi)型的歸一化植被指數(shù)時(shí)間序列圖，包括森林、其他春季作物和非植被，分別如圖3(a)、(b)、(c)和(d)所示。

步驟s04：在山東省內(nèi)提取純冬小麥像元(即冬小麥的種植比例為100％)的ndvi時(shí)間序列曲線；

具體方法是：首先我們認(rèn)為像元內(nèi)冬小麥的種植面積越多，抽穗期的ndvi值也越大，冬小麥進(jìn)入收獲期被收割后的ndvi值就越小，越接近于裸地的ndvi值，進(jìn)而ndvi值在兩個(gè)關(guān)鍵物候期(抽穗期和收獲期)間的差異就會(huì)越大。當(dāng)差異達(dá)到最大時(shí)，我們認(rèn)為其為純冬小麥像元。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)可以得到北半球冬小麥的抽穗期和收獲期的大致時(shí)間范圍分別在3月上旬-5月中旬之間和5月下旬-7月上旬之間。我們逐像元分別計(jì)算ndvi時(shí)間序列在兩個(gè)預(yù)判時(shí)間范圍內(nèi)的最大ndvi值和最小ndvi值，將這兩個(gè)時(shí)間分別判定為冬小麥生長(zhǎng)的關(guān)鍵物候期(抽穗期和收獲期)，逐像元求得ndvi在兩個(gè)關(guān)鍵物候期的差異diff；之后求出diff值最大的像元，此像元為該研究區(qū)域的純冬小麥像元，圖4為本發(fā)明實(shí)施例的研究區(qū)域內(nèi)，計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)篩選出的純冬小麥、純森林及純裸地像元的歸一化植被指數(shù)時(shí)間序列圖，如圖4中純冬小麥像元的歸一化植被指數(shù)ndvi時(shí)間序列曲線。

步驟s05：在山東省內(nèi)提取非冬小麥像元(即冬小麥種植比例是0％)的ndvi時(shí)間序列曲線；

具體方法是：經(jīng)過(guò)野外的實(shí)地調(diào)查與觀測(cè)，我們認(rèn)為與冬小麥同一時(shí)期存在的地物類(lèi)型有春季作物、森林以及裸地。

①在氣溫較低的秦淮以北等地區(qū)，春季作物播種較晚，故在4月下旬到5月上旬(冬小麥關(guān)鍵物候期)的覆蓋度較低，對(duì)該像元總體的歸一化植被指數(shù)貢獻(xiàn)很小，在這種情況下冬小麥和春季作物的混合像元就相當(dāng)于是冬小麥和裸地的混合像元。因此我們將裸地這一地物類(lèi)型選作為一種典型的非冬小麥像元。分析野外調(diào)查時(shí)無(wú)人機(jī)獲取的航拍影像，得到裸地的歸一化植被指數(shù)時(shí)序數(shù)據(jù)，其ndvi值在0.2左右，如圖4中純裸地像元的歸一化植被指數(shù)ndvi時(shí)間序列曲線。

②在氣溫較高的秦淮以南等地區(qū)，春季作物播種較早，故在4月下旬到5月上旬(冬小麥關(guān)鍵物候期)的覆蓋度較高，對(duì)該像元總體的歸一化植被指數(shù)貢獻(xiàn)也較高，這種情況就產(chǎn)生了冬小麥和春季作物的混合像元。由于春季作物的ndvi時(shí)間序列曲線和森林的曲線在走勢(shì)上極其相似，并且為了實(shí)現(xiàn)冬小麥種植面積的獲得，我們將森林這一地物類(lèi)型選定為典型的非冬小麥像元。根據(jù)mod12q1的土地覆蓋產(chǎn)品，將所有的森林像元篩選出來(lái)，并挑選出ndvi值在7月達(dá)到最高值的前10％的像元，將這些像元的ndvi時(shí)間序列曲線平均后得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線作為該研究區(qū)域的非冬小麥像元，如圖4中純森林像元的歸一化植被指數(shù)ndvi時(shí)間序列曲線。

步驟s06：在試驗(yàn)區(qū)山東省內(nèi)判斷冬小麥和哪種地物類(lèi)型混合，進(jìn)而選擇非冬小麥像元的類(lèi)型；

具體方法是：在步驟s04和s05中，分別得到該試驗(yàn)區(qū)純冬小麥像元和純森林像元的ndvi時(shí)間序列曲線，將它們?cè)谇耙荒昵锛?第300天～310天)的平均ndvi值分別標(biāo)記為ndviw和ndvif，任一像元在同一時(shí)刻的ndvi值標(biāo)記為ndvip，其中純冬小麥像元在該時(shí)刻表現(xiàn)的則是裸土的特性。比較ndvip到ndviw和ndvip到ndvif間的距離，若前者的距離近則說(shuō)明該像元內(nèi)冬小麥與裸地相混合，因此該像元的非冬小麥類(lèi)型是裸地，反之亦然。

步驟s07：根據(jù)純冬小麥像元和非冬小麥像元，計(jì)算冬小麥的種植比例pf：

其中，δp代表純冬小麥像元在所述純冬小麥的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δz代表非冬小麥像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δn代表任一像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

其中，所述關(guān)鍵物候期包括抽穗期和收獲期。

依據(jù)上述冬小麥識(shí)別流程，可實(shí)現(xiàn)精確的冬小麥種植比例自動(dòng)制圖，如圖7所示。

步驟s08：根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料中的冬小麥統(tǒng)計(jì)面積來(lái)驗(yàn)證此方法利用遙感估算的冬小麥面積；

圖5和圖6是本發(fā)明方法的驗(yàn)證結(jié)果。圖5為本發(fā)明實(shí)施例中野外采樣點(diǎn)無(wú)人機(jī)觀測(cè)的冬小麥種植面積和利用本發(fā)明方法估算的冬小麥面積的對(duì)比；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中在縣級(jí)和市級(jí)尺度上，使用國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的冬小麥統(tǒng)計(jì)面積和利用本發(fā)明方法估算的冬小麥面積的對(duì)比。

本發(fā)明實(shí)施例提供的冬小麥種植比例的計(jì)算方法，通過(guò)對(duì)獲取到的研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相純冬小麥或非冬小麥的歸一化植被指數(shù)疊加后獲得的歸一化植被指數(shù)集，提取出純冬小麥和非冬小麥的時(shí)間序列曲線，采集時(shí)間序列曲線上的特定值計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例，實(shí)現(xiàn)了利用歸一化植被指數(shù)簡(jiǎn)易高效準(zhǔn)確的獲得冬小麥的種植比例，同時(shí)本發(fā)明實(shí)施例提供的方法只需要根據(jù)兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)期的歸一化植被指數(shù)值的差異來(lái)計(jì)算冬小麥的比例，可縮短作物物候信息提取時(shí)間，減少非關(guān)鍵時(shí)期冗余數(shù)據(jù)對(duì)提取過(guò)程的干擾，簡(jiǎn)化工作程序，提高工作效率。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種冬小麥種植比例的計(jì)算裝置，圖8為本發(fā)明實(shí)施例中冬小麥種植比例的計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)流程圖，如圖8所示，所述裝置包括：獲取模塊801，提取模塊802，曲線獲取模塊803和處理模塊804；其中，

獲取模塊801用于根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)；提取模塊802用于對(duì)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)進(jìn)行疊加得到對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集，提取所述歸一化植被指數(shù)集中純冬小麥的歸一化植被指數(shù)集和非冬小麥對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集；曲線獲取模塊803用于根據(jù)所述純冬小麥的歸一化植被指數(shù)集得到冬小麥的時(shí)間序列曲線，并根據(jù)所述非冬小麥對(duì)應(yīng)的歸一化植被指數(shù)集得到非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線；處理模塊804用于根據(jù)所述純冬小麥的時(shí)間序列曲線和非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線，計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例。

可選的，所述獲取模塊801還用于：根據(jù)所述研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)，確定所述研究區(qū)域內(nèi)若干個(gè)非冬小麥。

可選的，所述提取模塊802還用于：采用savitzky-golay方法對(duì)所述歸一化植被指數(shù)集進(jìn)行平滑，以去除云層及地面冰雪的影響。

可選的，所述獲取模塊801具體包括：

獲取所述研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)ndvi：

其中，ρnir為所述近紅外波段的反射率，ρred為所述紅光波段的反射率。

可選的，所述處理模塊803具體包括：

所述冬小麥的種植比例pf的運(yùn)算公式為：

其中，δp代表純冬小麥像元在所述冬小麥的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δz代表非冬小麥像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

δn代表任一像元在對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線中兩個(gè)關(guān)鍵物候期的歸一化植被指數(shù)的差值；

其中，所述關(guān)鍵物候期包括抽穗期和收獲期。

本發(fā)明實(shí)施例提供的冬小麥種植比例的計(jì)算裝置獲取模塊801根據(jù)近紅外波段的反射率和紅光波段的反射率獲取研究區(qū)域內(nèi)各種地物各時(shí)相的歸一化植被指數(shù)ndvi；提取模塊802對(duì)各地物各時(shí)相的ndvi進(jìn)行疊加得到所有ndvi對(duì)應(yīng)的ndvi集，提取所述ndvi集中純冬小麥的ndvi集和非冬小麥(包括森林、裸地、其他作物和非植被等)對(duì)應(yīng)的ndvi集；采用savitzky-golay方法對(duì)所述歸一化植被指數(shù)集進(jìn)行平滑，以去除云層及地面冰雪的對(duì)歸一化植被指數(shù)的影響；曲線獲取模塊803根據(jù)所述冬小麥的ndvi集得到純冬小麥的時(shí)間序列曲線，并根據(jù)所述非冬小麥對(duì)應(yīng)的ndvi集得到非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線；處理模塊804根據(jù)所述純冬小麥的時(shí)間序列曲線和非冬小麥對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列曲線，計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例。

本發(fā)明實(shí)施例提供的冬小麥種植比例的計(jì)算裝置是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例提供的冬小麥種植比例的計(jì)算方法的，具體實(shí)施方式在上述方法實(shí)施例中已經(jīng)具體陳述，在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的冬小麥種植比例的計(jì)算裝置，通過(guò)設(shè)置曲線獲取模塊用于對(duì)獲取到的研究區(qū)域內(nèi)各時(shí)相純冬小麥或非冬小麥的歸一化植被指數(shù)疊加后獲得的歸一化植被指數(shù)集，提取出純冬小麥和非冬小麥的時(shí)間序列曲線，處理模塊用于采集時(shí)間序列曲線上的特定值計(jì)算獲得所述研究區(qū)域內(nèi)冬小麥的種植比例，實(shí)現(xiàn)了利用歸一化植被指數(shù)簡(jiǎn)易高效準(zhǔn)確的獲得冬小麥的種植比例，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了只需要根據(jù)兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)期的歸一化植被指數(shù)值的差異來(lái)計(jì)算冬小麥的比例，可縮短作物物候信息提取時(shí)間，減少非關(guān)鍵時(shí)期冗余數(shù)據(jù)對(duì)提取過(guò)程的干擾，簡(jiǎn)化工作程序，提高工作效率。

圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的電子設(shè)備的邏輯框圖，如圖9所示，所述電子設(shè)備，包括：處理器(processor)901、存儲(chǔ)器(memory)902和總線903；

其中，所述處理器901和存儲(chǔ)器902通過(guò)所述總線903完成相互間的通信；所述處理器901用于調(diào)用所述存儲(chǔ)器902中的程序指令，以執(zhí)行上述各方法實(shí)施例所提供的方法。

本實(shí)施例公開(kāi)一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括存儲(chǔ)在非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序指令，當(dāng)所述程序指令被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行上述各方法實(shí)施例所提供的方法。

本實(shí)施例提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述各方法實(shí)施例所提供的方法。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明的實(shí)施例各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。