[发明专利]一种利用中分辨率卫星数据提取黄淮海平原区大蒜种植面积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用中分辨率卫星数据（MODIS数据）提取黄淮海平原区大蒜种植面积的方法，属于卫星遥感农业的技术领域。

背景技术

遥感技术具有客观、综合、动态、快速等特点，作为空间科学、地球科学、信息科学和农学等多学科的交叉和综合技术，农业遥感为人类提供了从多维、宏观角度认识农业的新方法和手段。自20世纪80年代开始利用遥感技术提取农作物种植面积已经进行了大量的研究，并且逐步应用，但根据监测对象的不同，在遥感影像的选择和信息提取方法上还存在一定的问题。

1.遥感影像的选择对于面积提取精度及费用的影响

综合国内外遥感影像提取农作物种植面积的研究发现，对于农作物种植面积的研究多为小麦、水稻、玉米、棉花等大宗农作物，使用的遥感影像包括空间分辨率较高的专题制图仪数据（TM数据）、法国的地球观测卫星数据（SPOT卫星）以及MODIS数据。

TM、SPOT数据空间分辨率高，提取精度优于空间分辨率稍低的MODIS数据，但是由于影像时间分辨率低，受天气影响较大，而且费用较高，不宜作为一种常规的农作物种植面积提取数据源。

2.信息提取方法有待改进

基于高空间分辨率的遥感影像一般只采用一期数据，直接进行目视解译，或是借助图像处理软件进行监督分类或非监督分类辅助处理之后，再进行人工判识检验。基于低空间分辨率的遥感影像，由于同物异谱、异物同谱现象的存在，对于同时期干扰农作物光谱分析不足，导致面积提取精度不高。通常根据农作物生长特点，选择多时期遥感数据建立分类决策树。

3.现有利用农业遥感技术获取大蒜种植面积的技术不足

大蒜是黄淮海平原区重要的经济作物，目前国内外未见利用农业遥感技术获取大蒜种植面积的报导，利用遥感技术及时获取大蒜种植面积能够为大蒜贸易提供科学的数据支持。但该区大蒜生长特征与小麦和温室蔬菜极为相似，利用时间分辨率低、空间分辨率高的遥感影像难以区分。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种利用中分辨率卫星数据提取黄淮海平原区大蒜种植面积的方法，该方法从大蒜与小麦全生育期光谱特征分析入手，利用高等时间分辨率、中等空间分辨率的MODIS数据，筛选合适的生育时期建立分类决策树，提取种植面积。本发明所述的方法为大蒜主产区政府部门科学指导大蒜生产、销售提供决策依据。

术语解释：

1.MODIS数据：中分辨率成像光谱仪数据。MODIS全称Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer。

2.TM数据：专题制图仪数据。TM全称Thematic Mapper，即专题制图仪。

3.SPOT卫星：是法国空间研究中心（CNES）研制的一种地球观测卫星系统。SPOT系法文Systeme Probatoired’Observation dela Tarre的缩写，即地球观测系统。

4.MYD09Q1数据：由MODIS数据加工获得的250m地表反射率8天合成产品。

5.NDVI值：归一化植被指数，又称标准化植被指数，全称Normalized Difference Vegetation Index，Index，它是植物生长状态以及植被空间分布密度的最佳指示因子，与植被分布密度呈线性相关。归一化植被指数(NDVI)是近红外与红色通道反射率比值(SR=NIR/RED)的一种变换形式，NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)。

6.ENVI软件：是一个完整的遥感图像处理平台，其软件处理技术覆盖了图像数据的输入/输出、图像定标、图像增强、纠正、正射校正、镶嵌、数据融合以及各种变换、信息提取、图像分类、基于知识的决策树分类、与GIS的整合、DEM及地形信息提取、雷达数据处理、三维立体显示分析。

7.亚尔勃斯（Albers）投影：又名“正轴等积割圆锥投影”，“双标准纬线等积圆锥投影”。圆锥投影的一种。为阿伯斯（Albers）拟定，故名。纬线为同心圆弧，经线为圆的半径，经线夹角与相应的经差成正比。两条割纬线投影后无任何变形。投影区域面积保持与实地相等。

8.决策树分类器：是一个典型的多级分类器，它由一系列二叉决策树构成，用于将像元归属到相应的类别。每个决策树依据一个判识条件将图像中的像元分为两类。每个新生成的类别又可以根据其他的判识条件继续向下分类。决策树的运行结果为0或1，0结果被归到“No”分支，1结果被归到“Yes”分支。判识条件可以包含数学运算符、关系运算符或其他函数。