[發(fā)明專利]大尺度作物種植面積車載調(diào)查方法與系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710130237.1
• 申請(qǐng)日: 2007-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101349561A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊邦杰;毛恩榮;焦險(xiǎn)峰;馬蓉;王素霞;汪慶發(fā);宋正河;裴志遠(yuǎn);張蕊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院;中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00;G01C21/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大尺度作物種植面積車載調(diào)查方法與系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)GPS、GIS、圖像處理和圖像識(shí)別技術(shù)的開(kāi)發(fā)運(yùn)用及相互結(jié)合，完成大尺度作物種植面積及種植成數(shù)的計(jì)算，并分類保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。特別是用戶可以根據(jù)需要選擇手動(dòng)功能、自動(dòng)功能及視頻回放功能三種方式來(lái)完成作物種植面積及種植成數(shù)的計(jì)算，從而滿足了用戶的不同需要。

背景技術(shù)

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食安全是我國(guó)政府非常重視的問(wèn)題，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)農(nóng)作物產(chǎn)量對(duì)于國(guó)家糧食政策的制定、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)外糧食貿(mào)易都有很重要的意義。在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)沒(méi)有重大突破和大的自然災(zāi)害條件下，當(dāng)年農(nóng)作物播種面積是糧食產(chǎn)量的決定性因素。因此，每年及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地統(tǒng)計(jì)全國(guó)范圍內(nèi)大尺度農(nóng)作物的種植面積是農(nóng)業(yè)部門(mén)與國(guó)務(wù)院極為關(guān)心的問(wèn)題，這對(duì)政府部門(mén)生產(chǎn)管理、國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略分析以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會(huì)的安定有重要意義。大尺度作物面積車載調(diào)查方法與系統(tǒng)將GPS、GIS及圖像識(shí)別技術(shù)相結(jié)合來(lái)估算農(nóng)作物的種植面積，是對(duì)遙感估算面積的進(jìn)一步補(bǔ)充與完善，是農(nóng)情信息地面監(jiān)測(cè)手段的新探索，是常規(guī)方法的重大突破。

目前我國(guó)主要通過(guò)統(tǒng)計(jì)局的地面抽樣與農(nóng)業(yè)部逐級(jí)統(tǒng)計(jì)上報(bào)來(lái)獲取全國(guó)大尺度農(nóng)作物的種植面積信息，受人為因素影響較大，數(shù)據(jù)不夠客觀。遙感估產(chǎn)雖然及時(shí)客觀，但是遙感圖像數(shù)據(jù)的獲取受天氣影響大，存在以下缺點(diǎn)：①在實(shí)踐中衛(wèi)星數(shù)據(jù)精度不適合區(qū)分間作套作的秋糧作物；②遙感圖像數(shù)據(jù)的獲取受天氣影響大，特別是南方水稻生長(zhǎng)期衛(wèi)星圖像獲取率僅有6％，使得遙感分層抽樣的方法在沒(méi)有圖像的區(qū)域有問(wèn)題。③衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)價(jià)格昂貴，不適合做全國(guó)性、長(zhǎng)期的農(nóng)作物種植面積監(jiān)測(cè)的唯一數(shù)據(jù)源。以遙感(RS)、GIS、GPS為基礎(chǔ)的3S空間信息技術(shù)監(jiān)測(cè)作物面積雖然及時(shí)客觀，但因缺乏運(yùn)行化的規(guī)范方法和精度評(píng)估，一直未正式納入政府統(tǒng)計(jì)體系。運(yùn)行化的空間統(tǒng)計(jì)方法、規(guī)范和精度評(píng)估研究是應(yīng)用空間技術(shù)獲取全國(guó)農(nóng)作物種植面積急需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種大尺度作物種植面積車載調(diào)查方法與系統(tǒng)，其可通過(guò)自動(dòng)功能、手動(dòng)功能和視頻回放功能，高效客觀地計(jì)算大尺度作物的種植面積。該方法與系統(tǒng)的使用將會(huì)彌補(bǔ)目前全國(guó)范圍內(nèi)大尺度農(nóng)作物的種植面積統(tǒng)計(jì)方法的不足，大大提高其統(tǒng)計(jì)的效率和可靠性，與遙感估算面積相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)每年及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地統(tǒng)計(jì)全國(guó)范圍內(nèi)大尺度農(nóng)作物的種植面積，為國(guó)家和政府的決策提供可靠的數(shù)據(jù)，為更好的服務(wù)于三農(nóng)和國(guó)家糧食安全提供必要的技術(shù)手段。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的大尺度作物種植面積車載調(diào)查方法，包括GPS位置信息與GIS地圖的匹配，GPS位置信息與圖像的匹配，作物縱向種植寬度的確定，圖像的保存與提取，圖像的柵格算法，作物種類的識(shí)別，GPS位置信息與各類作物種植信息的存儲(chǔ)和各類作物種植面積及種植成數(shù)的計(jì)算。通過(guò)GPS位置信息與GIS地圖的匹配引導(dǎo)車輛進(jìn)入樣方及繪制車輛采樣時(shí)的軌跡線；通過(guò)GPS與圖像的匹配實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通過(guò)視頻回放功能計(jì)算作物種植面積和種植成數(shù)的功能；通過(guò)縱向種植寬度的確定計(jì)算樣方的面積及各類作物的種植面積；通過(guò)圖像的保存與提取，為視頻回放功能提供連續(xù)地的圖像，為作物識(shí)別提供單幀圖像；通過(guò)圖像的柵格算法提高方法的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性；通過(guò)作物種類的識(shí)別實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算各類作物種植面積的功能；通過(guò)GPS位置信息與各類作物種植信息的存儲(chǔ)計(jì)算整個(gè)樣方的面積及各類作物的種植面積并保存計(jì)算結(jié)果；各類作物種植面積及種植成數(shù)的計(jì)算實(shí)現(xiàn)方法的最終目標(biāo)。

本發(fā)明亦提供一種大尺度作物種植面積車載調(diào)查系統(tǒng)，包括GPS位置信息接收及轉(zhuǎn)換運(yùn)用單元，圖像獲取角度控制裝置，圖像采集裝置，傾角采集及寬度測(cè)量單元，圖像處理單元，作物識(shí)別單元和種植面積調(diào)查單元。GPS位置信息接收及轉(zhuǎn)換運(yùn)用單元用于車輛導(dǎo)航，包括引導(dǎo)車輛進(jìn)入樣方并繪制采樣時(shí)的車輛軌跡線，另外還用于標(biāo)記圖像的位置、時(shí)間信息，包括記錄每幀圖像的位置、時(shí)間信息和每段視頻的位置、時(shí)間信息；圖像獲取角度控制裝置用于控制攝像機(jī)的拍攝角度；圖像采集裝置安裝于位置可調(diào)整的云臺(tái)上，垂直樣方采集作物圖像，可在保存連續(xù)視頻的同時(shí)保存單幀圖像；傾角采集裝置固定在攝像機(jī)上，隨著攝像機(jī)一起擺動(dòng)，測(cè)量車輛側(cè)傾角即攝像機(jī)對(duì)應(yīng)垂直視野的擺動(dòng)角度并將結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，寬度測(cè)量單元根據(jù)攝像機(jī)高度、攝像機(jī)參數(shù)及攝像機(jī)拍攝角度計(jì)算作物的縱向種植寬度；圖像處理單元將圖像采集裝置提取的單幀圖像進(jìn)行彩色圖像濾波、顏色模型轉(zhuǎn)換及彩色圖像邊緣檢測(cè)；作物識(shí)別單元在圖像預(yù)處理的基礎(chǔ)上，通過(guò)圖像柵格算法提取作物的特征進(jìn)行作物識(shí)別。