[發明專利]一種基于MODIS傳感器的水稻種植區自動提取方法

有效

• 申請號: 201611155395.8
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106599844B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 何隆華;姚飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

本發明公開了一種基于MODIS傳感器的水稻種植區自動提取方法，其特征在于：對MODIS數據進行指數計算、云掩膜、時間序列合成、濾波等預處理；基于歸一化植被指數對不同類型的典型地物采用閾值法進行剔除；采用一種極值檢測方法對像元的歸一化植被指數曲線進行檢測，找出可能為水稻的像元，并進行水稻抽穗期反演；采用水稻移栽期期間地表水分指數和歸一化植被指數之間的關系進行水稻像元的最終提取。本發明可以精確提取水稻像元，在不同地區均有較強的適用性，并能區分單季稻與多季稻，能為國土、測繪、農業等部門提供快速準確的水稻空間分布信息，為不同部門的科學決策作支持。

技術領域

本發明涉及一種基于MODIS傳感器的水稻種植區自動提取方法。

背景技術

水稻是我國第二大糧食作物，關系國家糧食安全問題，對于水稻面積和空間分布的調查一直是國土資源調查的重點(Peng et al.2014；Zhang et al.2015；鄧睿etal.2010)。近年來，隨著衛星平臺技術的發展，使用遙感進行土地資源大范圍的調查成為一個技術熱點，利用多時相遙感進行水稻的自動提取是其中之一。在實際使用中，搭載于Terra/Auqa衛星上的MODIS(Moderate-resolution Imaging spectroradiometer)傳感器具有多波段(36波段)、高時相(1天)、中等空間分辨率(250～1000m)等特點因而被廣泛應用。

水稻是禾本科一年生植物，從播種到收割可分為出苗期、三葉期、移栽期、返青期、分蘗期、拔節期、孕穗期、抽穗期、乳熟期和成熟期等10個階段(孫華生2009)。由于不同地區的氣候、水土、品種以及種植制度不同，各地的播種時間有所差異，但總體的生長周期相近，一個完整的水稻生長周期約為90～110天。水稻是灌溉作物，在生長周期內根部需長期浸沒于水中。因此，水稻田是植被與水的混合地表，具有其獨特的地表特性。

因此，在使用遙感進行水稻提取的方法中，最為常用的指數是植被指數和水分指數，較為常用的有如NDVI(Normalized Difference Vegetation Index，歸一化植被指數)、EVI(Enhanced Vegetation Index，增強型植被指數)、EVI2(2-band EVI，雙波段EVI指數)、LSWI(Land Surface Water Index，地表水分指數)和NDWI(Normalized Difference WaterIndex，歸一化水體指數)等(Qin et al.2015；Wang et al.2015；Xiao et al.2006；Xiaoet al.2005)。植被指數能夠反映植被的生長情況，水分指數對地表的濕度較為敏感，這類指數通常是針對不同物體在光譜曲線上的特征波段計算所得。如植被葉片在近紅外波段具有很強的反射峰，在紅波段吸收很強，因此利用該兩波段進行歸一化計算所得的NDVI指數突出了植被信息，且地表植被越茂盛NDVI指數越高(Gao 1996；Huete et al.2002)。

基于植被指數能夠反映地表植被的生長信息以及水分指數能夠反映地表濕度信息，使用多個時相的遙感影像，通過觀察分析植被指數和水分指數的變化并結合研究區水稻的種植周期進行水稻的提取是當前常用的方法(Cheng et al.2014；Peng et al.2011；Shi et al.2014；Sun et al.2009；Thi Thu Ha et al.2012；劉新圣et al.2010；張猛and曾永年2015；張友水et al.2007；鄭長春et al.2009)。但目前的技術手段大都針對一個一定范圍的具體研究區，通常假定在研究區內水稻的播種時間、生長態勢一致，限制了研究范圍。本方法通過首先反演區域水稻的物候期，再進行水稻的識別，使得方法具有更強的普適性，能夠滿足水稻空間分布與制圖業務化的需求。

參考文獻

[文獻1]PENG D,HUANG J F,LI C J,et al.Modelling paddy rice yield usingMODIS data.Agricultural and Forest Meteorology,2014,184:107-116.