[發明專利]基于植被-色素-土壤時序耦合離散度的耕地拋荒信息提取方法

有效

• 申請號: 202110658551.7
• 申請日: 2021-06-13
• 公開（公告）號: CN113376123B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 邱炳文;葉智燕;閆超
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/35;G01N21/3563;G01N21/359;G01N21/84;G06Q10/0639;G06Q50/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種基于植被?色素?土壤時序耦合離散度的耕地拋荒信息提取方法，該方法基于植被指數、色素指數和土壤指數時序數據集，綜合植被、土壤與色素三個維度，考慮耕地拋荒區域有別于農作物耕種區域的特點，通過設計植被?色素?土壤時序耦合離散度指標，建立耕地拋荒信息提取方法。本發明利用相對耕作區域而言，耕地拋荒區域色素指數與植被指數變化同步性好，并且土壤指數和植被指數相對變化更加平穩的特點，通過設計綜合多維度遙感指數時序耦合度指標，用于耕地拋荒信息提取。本發明克服了南方濕潤區耕地拋荒后雜草叢生僅僅通過植被指數難以有效監測的問題，適用于大尺度耕地拋荒信息提取。

技術領域

本發明涉及農業遙感領域，特別是一種基于植被-色素-土壤時序耦合離散度的耕地拋荒信息提取方法。

背景技術

隨著農村勞動力轉移，我國南方丘陵山區耕地拋荒問題日趨嚴重。為保障18億畝耕地防線，摸清我國耕地拋荒總體情況，快速監測耕地拋荒分布范圍，具有重要意義。目前，耕地拋荒數據主要通過農戶抽樣調查和遙感獲取。農戶抽樣調查能獲取詳實的耕地拋荒分布信息，但只能抽樣獲取樣點區域內耕地拋荒信息，難以避免抽樣統計估算誤差，并且需要耗費大量的人力物力財力。隨著中高分辨率時序遙感數據源的不斷豐富，為耕地拋荒信息獲取帶來了很大機遇。耕地拋荒后由于缺乏施肥灌溉等管理措施，植被覆蓋狀況遠遠低于農作物，因此通常將植被指數年內最大值作為耕地是否拋荒的重要依據。基于植被指數最大值的耕地拋荒識別方法，在我國耕地水熱資源貧瘠區域，例如北方干旱區具有一定的適用性。但對于我國南方熱帶亞熱帶濕潤區而言，耕地拋荒后通常雜草叢生，植被指數年內最大值通常較高，僅僅依據植被指數年內最大值，難以有效區分耕作或拋荒區域。因此需要擴展耕地拋荒遙感監測信息維度，結合耕地拋荒后在植被色素和土壤指數方面有別于耕作區域的特征，設計構建新型的耕地拋荒信息提取方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種基于植被-色素-土壤時序耦合離散度的耕地拋荒信息提取方法，克服了南方濕潤區耕地拋荒后雜草叢生僅僅通過植被指數難以有效監測的問題，適用于大尺度耕地拋荒信息提取。

本發明采用以下方案實現：一種基于植被-色素-土壤時序耦合離散度的耕地拋荒信息提取方法，包括如下步驟：

步驟S1：建立研究區多維度遙感指數時序數據集；

步驟S2：計算植被-色素時序差分累積量；

步驟S3：計算植被-土壤時序差分累積量；

步驟S4：設計植被-色素-土壤時序耦合離散度；

步驟S5：建立耕地拋荒信息提取流程；

步驟S6：依據上述步驟獲得研究區耕地拋荒空間分布圖。

進一步地，基于哨兵波段的反射率數據，依次計算植被指數EVI2、色素指數CRI和土壤指數DBSI；逐像元在研究年份內按照時間順序依次計算EVI2、CRI、DBSI指數，從而獲得研究區該年份EVI2、CRI、DBSI指數時序數據集；基于研究區剔除云干擾后的EVI2、CRI、DBSI指數時序數據集，采用Whittaker?Smoother數據平滑方法，逐像元構建研究年份內逐日連續平滑的EVI2、CRI、DBSI指數時序數據集；

EVI2指數的計算公式為：

其中，ρ_Red,ρ_NIR分別為哨兵影像的紅光、近紅外波段的反射率；

色素指數的計算公式為：其中ρ_Blue、ρ_VRE1表示哨兵影像藍光、第一紅光邊緣波段的反射率；

土壤指數DBSI的計算公式為：其中ρ_SWIR1、ρ_Green、ρ_NIR、ρ_Red分別表示哨兵影像第一短波紅外、綠光、近紅外、紅光波段的反射率。