河南省耕地质量遥感识别技术研究

来源: 本站发布时间: 2018/5/6 17:40:16 查看：

项目概要：

项目来源于河南省财政厅，是经省财政厅（豫财办预 [2008]82号）批复的公益单位预研项目。现阶段，在耕地质量评价时，由于资料收集时间长，时间跨度大，评价成果具有一定的滞后性。项目针对我省土地资源状况尤其是耕地环境和质量正逐步发生变化，如何及时的了解和掌握土地资源状况变化已迫在眉睫这一事实，以遥感影像为数据源，在分析耕地质量影响因素的基础上，建立了耕地质量遥感识别评价指标体系，利用遥感技术提取评价指标信息，完成耕地质量识别评价。项目建立了实用的耕地质量遥感识别评价指标体系，并以 landsat多光谱影像为数据源，对影响耕地质量的五个指标进行了反演识别验证，具有理论和应用上的创新；项目根据地貌类型构建反演模型识别土壤有机质含量，采用地物光谱特征进行表层土壤质地识别，具有研究方法上的创新。研究成果能快速科学地识别出耕地资源的部分理化性状，监测其质量状况及其变化，对监测分析土地整理效果、调整农业用地结构和农业生产结构，为耕地资源的合理利用提供科学依据。

项目名称；河南省耕地质量遥感识别技术研究

完成单位：河南省科学院地理研究所

完成人员：

序号	姓名	性别	出生年月	技术职称	文化程度	工作单位	对成果创造性贡献
1	王令超	男	1962.3	研究员	学士	河南省科学院地理研究所	总体设计、报告撰写
2	马军成	男	1982.11	研究实习员	硕士	河南省科学院地理研究所	提取方法研究、报告撰写
3	杨建锋	男	1980.12	助理研究员	学士	河南省科学院地理研究所	提取方法研究、报告撰写
4	田燕	女	1981.3	助理研究员	学士	河南省科学院地理研究所	调研与资料收集整理
5	樊雷	男	1976.12	工程师	学士	河南省土地整理中心	应用方向调研
6	张淼	女	1975.2	工程师	学士	河南省科学院地理研究所	应用方向调研
7	李春发	男	1963.1	副研究员	学士	河南省科学院地理研究所	应用方向调研
8	王玉钟	男	1965.12	副研究员	学士	河南省科学院地理研究所	应用方向调研
9	赵琼	女	1981.9	中级会计师	大专	河南精诚联合会计师事务所	调研与资料收集整理
10	李永鑫	男	1979.10		学士	河南省科学院	应用方向调研

项目所属领域：农业物理学

项目背景：

土地是人类赖以生存和发展的重要资源基础，是农业生产最主要的不可替代的生产资料。耕地是土地中精华部分，耕地质量的高低直接影响作物的生长发育、产量和品质，是农业可持续发展的重要物质基础 ,是确保国家粮食安全关键。

长期以来，耕地及其质量保护一直是社会热点问题。随着我国人口、工业化和城镇化高峰相继逼近，我国土地资源状况尤其是耕地环境和质量正逐步发生变化，如何及时了解和掌握土地资源状况变化已迫在眉睫；遥感作为一种快速、宏观的土地资源调查技术手段，通过解译，可以快速获取耕地质量影响因素及其变化状况，与传统的获取方式相比，具有无可比拟的优势，研究耕地质量遥感识别技术对及时了解和掌握耕地资源状况具有重要的理论价值和实践意义，因此，河南省科学院地理研究所于 2008年申请立项对耕地质量遥感识别技术进行研究。

技术原理：

在已有的耕地质量评价理论和耕地资料获取方式上，河南省科学院地理研究所项目组综合分析耕地质量影响因素，构建了一套评价指标体系，并采用遥感技术提取耕地质量部分影响因素，进行耕地质量遥感识别评价研究。河南省耕地质量遥感识别技术研究内容主要包括耕地质量遥感识别评价指标体系构建、采用遥感技术提取耕地质量影响因素、验证采用遥感技术获取评价因素的可靠性和评价结果对比分析等。研究成果共分为五个部分，主要内容如下：

（一）概况：主要介绍了耕地质量评价的目的和意义、目前国内外耕地质量评价研究状况和耕地质量遥感识别研究现状，并确定了本项目研究内容和技术路线。

（二）耕地质量遥感识别评价指标体系构建：主要介绍了耕地质量遥感识别评价的理论基础，采用农用地分等评价体系进行耕地质量遥感识别评价。

（三）耕地质量遥感识别评价指标信息获取：以 landsat多光谱影像为数据源，分析采用遥感技术提取各评价因素的可行性。主要研究内容：

1 、将研究区域分为信息提取建模区和验证反演区，根据建模区域信息提取情况，建立遥感信息和耕地质量影响因素的相关模型，利用相关模型在验证反演区进行模型验证和反演试验；

2 、影响因素遥感信息提取建模，包括 ① 以地貌类型为依据，在建模区分区域构建土壤有机质反演识别模型，并进行精度分析； ② 基于不同质地类型的光谱反射特征，进行土壤表层质地类型识别，并进行验证； ③ 以遥感 DEM影像为数据，采用 erdas软件的 slope功能模块识别提取地形坡度； ④ 分析利用遥感影像识别提取土壤酸碱度的可行性； ⑤ 以遥感影像为数据源，综合分析了获取耕地灌溉保证率和排水条件的两种方法，并确定了通过遥感影像解译和专题图获取研究区域的灌溉保证率和排水条件；⑥对剖面构型和障碍层次等两个指标进行了采用遥感影像提取的可行性分析。

（四）耕地质量遥感识别评价：在获取各评价指标资料的基础上，以宜阳县农用地分等研究成果中的“作物 -分等因素 -质量分”为标准对各指标进行赋值，参考农用地分等基本参数，对耕地质量进行评价。

（五）评价成果对比分析：一是对土壤有机质、地形坡度和表层土壤质地类型进行了对比分析，验证其识别准确度；二是以农用地分等研究成果中的“农用地自然质量等指数”为标准，对耕地质量遥感识别评价成果进行对比分析，验证遥感技术识别耕地质量的可靠性和识别度，并对产生误差的原因进行了分析。

本研究在已有相关研究基础上，有如下创新：

1 、耕地质量评价指标的遥感识别可行性分析研究

从国内土壤普查、农用地分等研究、耕地地力研究等研究成果着手，参考已有评价指标体系，从研究区域实际出发，确定耕地质量遥感识别评价指标体系。以 landsat多光谱影像为数据源，对耕地质量评价指标进行了遥感识别的可行性分析研究。研究结果表明：土壤有机质、地形坡度、表层土壤质地、灌溉保证率和排水条件这五个指标可以通过遥感影像进行反演识别，土壤剖面构型、障碍层次和土壤酸碱度等三个指标通过遥感识别的准确度较低，有待进一步研究。

2 、根据地貌类型差异分别构建反演模型识别土壤有机质含量

以地貌类型为依据，分区域构建土壤有机质含量识别模型，并与整个建模区构建的土壤有机质反演模型识别值进行精度对比分析。对比分析得出：以地貌类型为依据，分区域构建反演模型识别土壤有机质精度高于整个建模区反演模型识别精度。

3 、采用波段光谱特征进行表层土壤质地类型识别

根据土壤质地类型分布，获取不同质地类型的光谱信息，分析研究其光谱特征，并依据不同质地类型的光谱特征反演研究区域的土壤质地分布。结果表明：采用波段光谱特征识别表层土壤质地可行，且准确识别度高达 85.26%，识别精度较高。

4 、遥感识别耕地质量成果可靠性分析研究

以农用地分等研究成果中的“农用地自然质量等指数”为标准，对耕地质量遥感识别评价成果进行对比分析，验证遥感技术识别耕地质量的可靠性和识别度，并对产生误差的原因进行了分析。结果表明：采用遥感技术获取耕地质量因素，参与耕地质量遥感识别评价，不仅精度高，而且是评价单元小，局部信息表达详细，可为土地管理、耕地生产能力调查、粮食安全研究及预警、土地整理、中低产田改造等工作提供科学依据。

鉴定及应用：

鉴定意见：

农村土地资源统计及质量保护是实现土地资源可持续利用和良性循环发展的核心问题。运用现代遥感技术进行大范围的土地质量影响因素及变化状况信息获取与质量识别，具有重要的理论意义和实用价值。

项目组在吸收总结相关研究成果的基础上，进行了实地耕地质量影响因素综合分析，构建了实用的评价指标体系，对影像上的多个因素进行了快速提取，进一步开展了耕地质量遥感识别评价研究，并对试验结果进行了可靠性、有效性建模、反演与对比分析。

项目的主要工作和创新点包括：

1. 建立了实用的耕地质量遥感识别评价指标体系，并以 landsat多光谱影像为数据源，对影响耕地质量的五个指标进行了反演识别验证，具有理论和应用上的创新。

2. 据地貌类型构建反演模型识别土壤有机质含量，采用地物光谱特征进行表层土壤质地识别，具有研究方法上的创新。

3. 结合试验区域，验证了遥感识别耕地质量成果评价的可靠性和有效性，为农村土地资源统计和保护提供了有力的决策支持。

鉴定委员会一致认为，项目组提交的技术文档齐全，技术分析透彻，理论与研究方法创新性强。研究成果居国内领先水平。同意该成果通过科技成果鉴定。建议进一步推广应用。

应用情况：

项目研究成果在政府部门得到了应用。主要应用单位如下：（ 1）河南省国土资源厅耕地保护处；（ 2）河南省土地整理中心。