本發(fā)明涉及地物遙感識(shí)別方法技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種冬小麥—夏玉米種植模式遙感識(shí)別方法。

背景技術(shù)：

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與工業(yè)生產(chǎn)不同，狹義的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)的對(duì)象是植物，受水、光、氣、熱、土等5大自然環(huán)境要素的影響。不同的植物，生長(zhǎng)發(fā)育要求的自然條件不同，因此在空間的分布上具有明顯的地域差異，不同的地域，生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)品種和數(shù)量都不同。長(zhǎng)期以來(lái)農(nóng)民根據(jù)自然條件以及市場(chǎng)需求形成了相對(duì)固定的生產(chǎn)模式，如單作、間作、套作等，中國(guó)20世紀(jì)時(shí)，農(nóng)業(yè)耕作主要以人工為主，為了更為充分地利用光能和熱能，提高單位土地的產(chǎn)出率，普遍采取間作與套作的種植模式。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的提高，育種技術(shù)的進(jìn)步，以及人口城市化農(nóng)村勞動(dòng)力減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單作逐漸成為主流的種植模式。

黃淮海平原屬半干旱、半濕潤(rùn)地區(qū)，熱量資源可滿足喜涼、喜溫作物一年兩熟的要求，該區(qū)主要種植模式是冬小麥——夏玉米，即冬春季節(jié)單作冬小麥，夏秋季節(jié)單作夏玉米。冬小麥、玉米是中國(guó)重要的糧食作物，準(zhǔn)確地獲取冬小麥——夏玉米的種植區(qū)域信息對(duì)于農(nóng)業(yè)資源優(yōu)化配置、糧食貿(mào)易及相關(guān)政策的制定尤為重要，是保障區(qū)域和全球糧食安全的重要依據(jù)。

種植模式的調(diào)查方法主要有兩種：

一種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門通過常年實(shí)地調(diào)查獲取，調(diào)查的結(jié)果是某一生產(chǎn)區(qū)域存在的種植模式種類，而未形成面積統(tǒng)計(jì)及確切的地理位置數(shù)據(jù)。

另一種是利用時(shí)間序列的遙感影像數(shù)據(jù)，提取復(fù)種指數(shù)及農(nóng)作物種植模式。如CN201410030444-一種耕地復(fù)種指數(shù)自動(dòng)提取方法、CN201210085386-一種農(nóng)作物種植模式識(shí)別方法。兩種方法均需要全年的遙感影像數(shù)據(jù)，提取時(shí)農(nóng)作物均已收獲，對(duì)于當(dāng)年作物的生產(chǎn)管理、農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易、相關(guān)政策的制定已不具備指導(dǎo)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種冬小麥—夏玉米種植模式遙感識(shí)別方法，用于解決現(xiàn)有的植被識(shí)別模式已不具備指導(dǎo)意義的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種冬小麥—夏玉米種植模式遙感識(shí)別方法，其特征是，具體包括以下過程：

1)、獲取數(shù)據(jù)；

2)、數(shù)據(jù)處理；

3)、建立決策樹；

4)、運(yùn)行決策樹，制作冬小麥—夏玉米種植模式專題圖。

進(jìn)一步地，所述1)中獲取數(shù)據(jù)的方式具體為：

從美國(guó)航空航天局?jǐn)?shù)據(jù)共享站點(diǎn)下載地球觀測(cè)衛(wèi)星系列中分辨率成像光譜儀modis 8天合成空間分辨率為250m前兩波段表觀反射率文件。

進(jìn)一步地，所述的數(shù)據(jù)包括上一年儒歷289、297、321、329，至當(dāng)年儒歷97、105、129、137、169、177、209和217共12組關(guān)鍵生育期的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述2)中數(shù)據(jù)處理的具體步驟包括：

21)、利用遙感圖像處理軟件對(duì)12組數(shù)據(jù)進(jìn)行albers投影轉(zhuǎn)換；

22)、裁剪感興趣區(qū)域數(shù)據(jù)；

23)、利用波譜計(jì)算工具，計(jì)算12組數(shù)據(jù)的歸一化差值植被指數(shù)ndvi；

24)、計(jì)算關(guān)鍵生育期最大ndvi值，得到自定義變量s1、s2、s3、s4、s5、s8；

25)、利用波譜計(jì)算工具，根據(jù)s1、s2、s3、s5計(jì)算s6和s7。

進(jìn)一步地，23)中植被指數(shù)ndvi具體計(jì)算方法為：

將12組數(shù)據(jù)分別帶入公式ndvi＝(rnir-rred)/(rnir+rred)。

進(jìn)一步地，24)的具體過程為：

241)、根據(jù)最大合成法剔除云影響，獲得關(guān)鍵生育期最大ndvi；

242)、計(jì)算自定義變量s1、s2、s3、s4、s5、s8。

進(jìn)一步地，241)中所述最大合成法的具體公式為：b1*(b1ge b2)+b2*(b2gt b1)，b1表示所選關(guān)鍵生育期前8天合成數(shù)據(jù)的nvdi值，b2表示所選生育期后8天合成數(shù)據(jù)的nvdi值；

所述s1表示10月中下旬的最大ndvi值，所需的儒歷數(shù)據(jù)為289和297；

所述s2表示11月中下旬的最大ndvi值，所需儒歷數(shù)據(jù)為321和329；

所述s3表示4月中上旬的最大ndvi值，所需儒歷數(shù)據(jù)為97和105；

所述s4表示5月中上旬的最大ndvi值，所需儒歷數(shù)據(jù)為129和137；

所述s5表示6月中下旬的最大ndvi值，所述儒歷數(shù)據(jù)為169和177；

所述s8表示7月下旬至8月上旬的最大ndvi值，所需儒歷數(shù)據(jù)為209和217。

進(jìn)一步地，25)中s6和s7的具體計(jì)算過程為：

s6＝s2-s1，s7＝s3-s5；

s6表示秋種作物出苗時(shí)與播種時(shí)ndvi的差值；

s7表示秋種作物春季生長(zhǎng)旺盛時(shí)與收獲時(shí)ndvi的差值。

進(jìn)一步地，3)中建立決策樹的具體過程為：

31)、node1，判斷“s6gt 0”，如果s6gt 0，提取10月份播種越冬的植被，包括小麥和大蒜，稻茬麥11月中下旬ndvi值小于10月中下旬水稻田的ndvi值，可排除冬小麥—水稻種植模式；

32)、node2-2，判斷“s7gt 0.2”，進(jìn)行夏收作物；如果s7大于0.2，則表示麥?zhǔn)辗N玉米6月中下旬玉米剛出苗；否則，則表示大蒜地塊移植辣椒或棉花；

33)、node3-4，判斷“s4gt 0.6”，如果s4小于0.6，則表示溫室蔬菜完成一茬生長(zhǎng)；否則，則表示冬小麥處于抽穗開花期；

34)、node4-8，判斷“s8gt 0.7”，如果s8小于0.7，則表示冬小麥接茬大豆、土豆和花生；否則，則表示該地塊種植為夏玉米。

進(jìn)一步地，4)的具體步驟為：

利用感興趣區(qū)矢量數(shù)據(jù)對(duì)node4-8得出的結(jié)果進(jìn)行掩膜，統(tǒng)計(jì)得出感興趣區(qū)該年度冬小麥—夏玉米種植模式的面積。

本發(fā)明的有益效果是：

1、現(xiàn)有技術(shù)通常用了全年數(shù)據(jù)，本發(fā)明所用數(shù)據(jù)量少，只用了6個(gè)關(guān)鍵生育期數(shù)據(jù)。

2、本發(fā)明用了兩組數(shù)據(jù)的最大合成法，以及簡(jiǎn)單的大小邏輯比較，決策樹清晰，計(jì)算方法簡(jiǎn)便，易于推廣。

3、在夏玉米播種后，利用拔節(jié)期數(shù)據(jù)將玉米玉其他作物進(jìn)行區(qū)分，提取時(shí)間早。

4、云是影響解譯結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素，本發(fā)明使用了8天合成數(shù)據(jù)，為了進(jìn)一步降低云的影響，每一個(gè)關(guān)鍵生育期ndvi值，又用前后兩個(gè)8天合成數(shù)據(jù)進(jìn)行最大合成，在云剔除效果上要優(yōu)于全年濾波變換。

5、現(xiàn)有方法多為直接下載16天合成的evi或ndvi植被指數(shù)產(chǎn)品，雖然都是為了消除云的影響，但其空間分辨率為500m*500m。8天合成數(shù)據(jù)的空間分辨率是250m*250m，進(jìn)ndvi值計(jì)算，然后將兩期8天合成數(shù)據(jù)進(jìn)行最大合成后的空間分辨率仍為250m*250m，混合像元數(shù)降低，提取精度提高。

6、本發(fā)明根據(jù)冬小麥—夏玉米種植區(qū)的耕作制度特點(diǎn)而制定，除了混合像元及個(gè)別受災(zāi)地塊外，擁有較高的提取精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的步驟邏輯圖；

圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理的步驟邏輯圖；

圖3為本發(fā)明決策樹的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的冬小麥—夏玉米種植模式專題圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種冬小麥—夏玉米種植模式遙感識(shí)別方法,其特征是，具體包括以下過程：

步驟1)、獲取數(shù)據(jù)；

步驟2)、數(shù)初處理；

步驟3)、建立決策樹；

步驟4)、運(yùn)行決策樹，制作冬小麥—夏玉米種植模式專題圖。

步驟1)中獲取數(shù)據(jù)的方式具體為：

從美國(guó)航空航天局?jǐn)?shù)據(jù)共享站點(diǎn)ftp://ladsweb.nascom.nasa.gov/allData/5/MOD09Q1/2015/下載2015年度地球觀測(cè)衛(wèi)星系列中分辨率成像光譜儀modis 8天合成空間分辨率為250m前兩波段表觀反射率文件，包括上一年儒歷289、297、321、329，至當(dāng)年儒歷97、105、129、137、169、177、209和217共12組關(guān)鍵生育期的數(shù)據(jù)。

如圖2所示，數(shù)據(jù)處理的具體步驟包括：

21)、利用遙感圖像處理軟件對(duì)12組數(shù)據(jù)進(jìn)行albers投影轉(zhuǎn)換；

22)、裁剪感興趣區(qū)域數(shù)據(jù)；

23)、利用波譜計(jì)算工具，計(jì)算12組數(shù)據(jù)的歸一化差值植被指數(shù)ndvi；

24)、計(jì)算關(guān)鍵生育期最大ndvi值，得到自定義變量s1、s2、s3、s4、s5、s8；

25)、利用波譜計(jì)算工具，根據(jù)s1、s2、s3、s5計(jì)算s6和s7。

23)中植被指數(shù)ndvi具體計(jì)算方法為：

將12組數(shù)據(jù)分別帶入公式ndvi＝(rnir-rred)/(rnir+rred)。

24)的具體過程為：

241)、根據(jù)最大合成法剔除云影響，獲得關(guān)鍵生育期最大ndvi值；

242)、計(jì)算自定義變量s1、s2、s3、s4、s5、s8。

241)中所述最大合成法的具體公式為：b1*(b1ge b2)+b2*(b2gt b1)，b1表示所選關(guān)鍵生育期前8天合成數(shù)據(jù)的nvdi值，b2表示所選生育期后8天合成數(shù)據(jù)的nvdi值；

所述s1表示10月中下旬的最大ndvi值，所需的儒歷數(shù)據(jù)為289和297；

所述s2表示11月中下旬的最大ndvi值，所需儒歷數(shù)據(jù)為321和329；

所述s3表示4月中上旬的最大ndvi值，所需儒歷數(shù)據(jù)為97和105；

所述s4表示5月中上旬的最大ndvi值，所需儒歷數(shù)據(jù)為129和137；

所述s5表示6月中下旬的最大ndvi值，所述儒歷數(shù)據(jù)為169和177；

所述s8表示7月下旬至8月上旬的最大ndvi值，所需儒歷數(shù)據(jù)為209和217。

25)中s6和s7的具體計(jì)算過程為：

s6＝s2-s1，s7＝s3-s5；

s6表示秋種作物出苗時(shí)與播種時(shí)ndvi的差值；

s7表示秋種作物春季生長(zhǎng)旺盛時(shí)與收獲時(shí)ndvi的差值。

如圖3所示，建立決策樹的具體過程為：

31)、node1，判斷“s6gt 0”，如果s6gt 0，提取10月份播種越冬的植被，包括小麥和大蒜，稻茬麥11月中下旬ndvi值小于10月中下旬水稻田的ndvi值，可排除冬小麥—水稻種植模式；

32)、node2-2，判斷“s7gt 0.2”，進(jìn)行夏收作物；如果s7大于0.2，則表示麥?zhǔn)辗N玉米6月中下旬玉米剛出苗；否則，則表示大蒜地塊移植辣椒或棉花；

33)、node3-4，判斷“s4gt 0.6”，如果s4小于0.6，則表示溫室蔬菜完成一茬生長(zhǎng)；否則，則表示冬小麥處于抽穗開花期；

34)、node4-8，判斷“s8gt 0.7”，如果s8小于0.7，則表示冬小麥接茬大豆、土豆和花生；否則，則表示該地塊種植為夏玉米。

如圖4所示，利用山東省矢量數(shù)據(jù)對(duì)node4-8得出的結(jié)果進(jìn)行掩膜，統(tǒng)計(jì)得出山東省2014-2015年度冬小麥—夏玉米種植模式的畝數(shù)共4450萬(wàn)畝。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。