基于國產衛(wèi)星數(shù)據的京津冀地區(qū)農業(yè)大棚遙感監(jiān)測.pdf

2023 年 13 期 智慧農業(yè)導刊 Journal of Smart Agriculture 智慧農業(yè) 基于國產衛(wèi)星數(shù)據的京津冀地區(qū)農業(yè)大棚遙感監(jiān)測 竇雅娟 中色藍圖科技股份有限公司 北京 101312 土地資源作為當前最為重要的自然資源 其用途 與使用狀況時刻變化 近幾年來 借建農業(yè)大棚之名違 建 私家莊園 等非農設施的人越來越多 這嚴重地阻 礙農村發(fā)展 國家為了加強耕地保護及遏制農用地非 農化現(xiàn)象 實施了農村 大棚房 專項整治行動 1 堅決 按要求組織開展 嚴厲打擊 堅決遏制 大棚房 問題蔓 延勢頭 切實落實最嚴格的耕地保護制度 在此背景 下 遙感技術手段以其精準 工作效率高 全面綜合及 實時動態(tài)的優(yōu)勢特點 在土地資源調查中發(fā)揮著強大 的作用 成為此項工作不可或缺的重要手段 2 ZY3 GF1 ZY1 02C 等高分辨率國產衛(wèi)星已廣泛應用于自然 資源遙感監(jiān)測領域 如資源一號 02C 衛(wèi)星影像在土地 監(jiān)測方面的應用 3 4 北京二號衛(wèi)星在土地利用變更調 查遙感監(jiān)測中的應用與評價 5 高分一二號衛(wèi)星遙感數(shù) 據在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應用等 6 GIS 技術具有強大空 間的分析能力 7 可以利用數(shù)據量龐大的數(shù)據庫來更好 地為土地利用變化提供決策依據 8 本文結合遙感和 GIS 2 種技術手段 開展農業(yè)大棚現(xiàn)狀和變化情況調 查 定性定量分析調查結果 為地方督察監(jiān)管提供數(shù)據 支撐 1 遙感數(shù)據源 2017 年度優(yōu)于 2 m 分辨率遙感正射融合影像基本 完全覆蓋京津冀地區(qū) 2018 年度 GF1 ZY3 GF2 等遙感 正射融合影像在京津冀地區(qū)的總覆蓋率達 97 65 其 中北京市覆蓋率為 100 天津市覆蓋率為 93 53 河 北省覆蓋率為 97 70 所有城市中 北京市 秦皇島市 邢臺市 保定市及廊坊市覆蓋率達到 100 2 技術方法 獲取京津冀區(qū)域內質量合格的 GF1 GF2 ZY3 ZY1 02C等國產衛(wèi)星數(shù)據 其中 GF2數(shù)據分辨率優(yōu)于 1 m 這些數(shù)據具有獲取快 覆蓋全 周期短的特點 運用遙感 數(shù)據處理軟件進行正射校正 影像融合 圖像增強等基 本處理后 在 ArcGIS 軟件中 基于農業(yè)大棚的遙感影像 特征 如形狀 紋理 色調等 建立國產衛(wèi)星影像遙感解 譯標志 以土地利用調查數(shù)據庫為依據 采用人機交互 的方法開展內業(yè)信息提取 應用地理信息系統(tǒng)強大的空 間分析功能 掌握不同類型農業(yè)大棚地塊的面積及分布 特征 并通過地理信息系統(tǒng)的制圖功能 制作相關圖件 進一步可視化 直觀化地展示京津冀農業(yè)大棚遙感監(jiān)測 成果 農業(yè)大棚遙感監(jiān)測技術路線如圖 1 所示 作者簡介 竇雅娟 1989 女 碩士 工程師 研究方向為國土資源調查 摘 要 該文利用國產高分辨率遙感影像開展京津冀地區(qū)農業(yè)大棚現(xiàn)狀和變化分析 結合 2017 年衛(wèi)星遙感影像 按照農業(yè)大棚 不同類型解譯標志 運用 ArcGIS 軟件提取數(shù)據并分析京津冀地區(qū)現(xiàn)存農業(yè)大棚位置 規(guī)模 類型及空間分布情況 對比 2017 年和 2018 年 2 個時相遙感影像 提取京津冀地區(qū)新增和拆除農業(yè)大棚信息 掌握京津冀地區(qū)農業(yè)大棚變化情況 關鍵詞 國產衛(wèi)星數(shù)據 農業(yè)大棚 遙感監(jiān)測 京津冀地區(qū) 多時相 中圖分類號 TP399 文獻標志碼 A 文章編號 2096 9902 2023 13 0001 04 Abstract This paper analyzes the status and changes of agricultural greenhouses in the Beijing Tianjin Hebei region by using domestic high resolution remote sensing images Combined with the 2017 satellite remote sensing images according to the interpretation marks of different types of agricultural greenhouses the location scale type and spatial distribution of existing agricultural greenhouses in Beijing Tianjin Hebei region were extracted and analyzed by ArcGIS software compared with the two temporal remote sensing images in 2017 and 2018 the information of new and dismantled agricultural greenhouses in Beijing Tianjin Hebei region was extracted to grasp the changes of agricultural greenhouses in Beijing Tianjin Hebei region Keywords domestic satellite data agricultural greenhouse remote sensing monitoring Beijing Tianjin Hebei region multi temporal DOI 10 20028 j zhnydk 2023 13 001 1 2023 年 13 期智慧農業(yè) 智慧農業(yè)導刊 Journal of Smart Agriculture 圖 1 農業(yè)大棚遙感監(jiān)測技術路線圖 3 農業(yè)大棚遙感解譯標志的建立 根據遙感影像特征 結合實地對比驗證 建立不同 類型農業(yè)大棚在遙感影像上的解譯標志 遙感影像特 征包括形狀 大小 陰影 色調 顏色 紋理 圖案 位置 和布局建立起影像和實地目標物之間的對應關系 9 據 此將農業(yè)大棚分為塑料大棚 彩色大棚 玻璃大棚 光 伏大棚和其他類型大棚 5 種類型 各類型農業(yè)大棚的 特點如下 1 塑料大棚 遙感影像中表現(xiàn)為規(guī)則長條 有一定 高度 頂部為平面或拱形 且塑料膜覆蓋或尚未完全覆 蓋的農業(yè)大棚 如圖 2 所示 圖 2 塑料大棚 2 彩色大棚 遙感影像中表現(xiàn)為長條狀 明顯非住宅 房屋 且表面為彩色薄膜覆蓋的農業(yè)大棚 如圖 3 所示 圖 3 彩色大棚 3 玻璃大棚 影像特征表現(xiàn)為有一定高度且寬度 較大 房頂為格網的棚房 如圖 4 所示 圖 4 玻璃大棚 4 光伏大棚 表面搭載光伏板的高級農業(yè)大棚 影 像特征與光譜用地接近 幾何特征與農業(yè)大棚近似 光 伏大棚具有位于平原耕地范圍內 距離城市較近 所處 區(qū)縣內存在大量農業(yè)大棚等特征 多位于經濟發(fā)達地 區(qū) 如圖 5 所示 圖 5 光伏大棚 2018 年遙感影像2017 年遙感影像 土地利用 調查數(shù)據庫 人機交互方式 大棚解譯標志 新增 部分拆除 全部拆除 未變化 塑料大棚 玻璃大棚 彩色大棚 光伏大棚 其他類型大棚 大 棚 變 化 數(shù) 據 大 棚 本 底 數(shù) 據 不合格 合格 質量檢查 圖件成果表格成果矢量成果 2 2023 年 13 期 智慧農業(yè)導刊 Journal of Smart Agriculture 智慧農業(yè) 5 其他類型大棚 不屬于以上類別的其他類型的 農業(yè)大棚 如圖 6 所示 圖 6 其他類型大棚 4 農業(yè)大棚監(jiān)測成果分析 4 1 現(xiàn)狀監(jiān)測分析 1 2017 年底京津冀地區(qū)共提取 6 77 萬塊 約 226 56 萬畝 1 畝約等于 667 m 2 下同 農業(yè)大棚 其中 塑料大棚面積占比約 96 44 彩色大棚面積占比 2 64 光伏大棚面積占比 0 09 玻璃大棚面積占比 0 16 其他類型大棚面積占比 0 67 2 2018 年底 京津冀地區(qū)共提取 7 12 萬塊 面積 約 230 75 萬畝農業(yè)大棚 其中塑料大棚 6 45 萬塊 面 積約 221 12 萬畝 玻璃大棚 0 02 萬塊 面積約 0 41 萬 畝 彩色大棚 0 60 萬塊 面積約 6 87 萬畝 光伏大棚 0 01 萬塊 面積約 0 90 萬畝 其他類型大棚 0 04 萬塊 面積約 1 45 萬畝 4 2 變化監(jiān)測分析 2017 2018 年期間 京津冀地區(qū)未變化 整體拆除 部分拆除及新增農業(yè)大棚地塊情況 圖 7 具體如下 1 有 62 260 塊農業(yè)大棚維持原狀 總面積約 214 00 萬畝 其中 塑料大棚 56 642 塊 約 207 06 萬畝 玻璃大棚 165 塊 約 0 35 萬畝 彩色大棚 5 088 塊 約 5 10 萬畝 光伏大棚 13 塊 約 0 21 萬畝 其他類型大棚 352 塊 約 1 29 萬畝 2 有 1 182 塊農業(yè)大棚被部分拆除 總面積約 5 81 萬畝 其中 塑料大棚 1 103 塊 約 5 53 萬畝 玻璃大棚 1 塊 約 0 001 萬畝 彩色大棚 70 塊 約 0 23 萬畝 其他 類型大棚 8 塊 約 0 04 萬畝 3 有 4 209 塊農業(yè)大棚被整體拆除 總面積約 6 75 萬畝 其中 塑料大棚 3 653 塊 約 5 90 萬畝 玻璃大棚 11 塊 約 0 01 萬畝 彩色大棚 498 塊 約 0 65 萬畝 其 他類型大棚 47 塊 約 0 19 萬畝 4 有 7 884 塊農業(yè)大棚新增 總面積約 10 93 萬 畝 其中 塑料大棚 6 811 塊 約 8 53 萬畝 玻璃大棚 38 塊 約 0 06 萬畝 彩色大棚 906 塊 約 1 54 萬畝 光伏 大棚 74 塊 約 0 7 萬畝 其他類型大棚 55 塊 約 0 12 萬畝 圖 7 京津冀地區(qū) 2017 2018 年度農業(yè)大棚監(jiān)測情況統(tǒng)計 4 3 空間分布情況 1 北京市農業(yè)大棚集中在主城區(qū)周邊 主要分布 在大興區(qū) 通州區(qū) 順義區(qū)及昌平區(qū) 具有集中連片分 布的特點 西部的門頭溝區(qū) 房山區(qū)西側 北部和東北 部的區(qū)域農業(yè)大棚分布較少 通州區(qū)存在較多的彩色 大棚 2 天津市農業(yè)大棚集中在主城區(qū)西側 主要分布 在西青區(qū) 武清區(qū) 靜海區(qū)和北辰區(qū) 東部的濱海新區(qū) 和東麗區(qū)農業(yè)大棚分布較少 局部地區(qū)農業(yè)大棚呈現(xiàn) 集中連片 密集分布的特征 3 河北省農業(yè)大棚主要集中在中部城市和東部城 市的郊縣 分布在保定市 衡水市 滄州市 廊坊市 唐 京津冀地區(qū) 2017 2018 年度大棚變化情況 25 0 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 250 0 200 0 150 0 100 0 50 0 0 0 面 積 1 0 4 面 積 變 化 1 0 4 塑料大棚 玻璃大棚 彩色大棚 光伏大棚 其他類型 2017 年大棚 主軸 2 184 859 0 3 634 0 59 839 7 2 067 7 15 181 2 未變化 主軸 2 070 568 1 3 503 6 50 961 1 2 067 7 12 885 8 2017 2018 部分拆除 55 305 0 13 1 2 345 7 0 0 411 6 2017 2018 整體拆除 58 986 0 117 3 6 532 9 0 0 1 883 9 2017 2018 新增 85 279 0 573 7 15 352 0 6 973 9 1 165 1 單位 畝 3 2023 年 13 期智慧農業(yè) 智慧農業(yè)導刊 Journal of Smart Agriculture 山市和秦皇島市 西北的張家口和承德市農業(yè)大棚分 布較少 局部地區(qū)農業(yè)大棚呈現(xiàn)集中連片 密集分布的 特征 2017 年京津冀地區(qū)大棚分布情況如圖 8 所示 圖 8 京津冀地區(qū) 2017 年農業(yè)大棚分布圖 4 4 空間變化情況 1 北京市新增農業(yè)大棚主要集中在城市周邊 多 數(shù)毗鄰已存在的農業(yè)大棚而建設 或零散分布在農村 山區(qū)之外 未發(fā)現(xiàn)大范圍集中連片分布的新增農業(yè)大 棚 滅失農業(yè)大棚集中分布城市周邊 部分零散分布在 農村 山區(qū)周邊 2 天津市新增農業(yè)大棚主要集中在靜海區(qū) 武清 區(qū) 寶坻區(qū) 其他區(qū)新增較少 濱海新區(qū) 津南區(qū)的農業(yè) 大棚增減較少 滅失農業(yè)大棚主要集中在靜海區(qū) 西青 區(qū) 北辰區(qū)和武清區(qū) 3 河北省張家口市新增農業(yè)大棚較少 在其他城 市分布較均勻 零散分布在農村 山區(qū)之外 未發(fā)現(xiàn)大 范圍集中連片分布的新增農業(yè)大棚 廊坊市 衡水市有 2 處比較集中的農業(yè)大棚滅失 其他滅失農業(yè)大棚零散 分布在農村 山區(qū)周邊 2017 2018 年京津冀地區(qū)大棚變化情況如圖 9 所示 5 結論 1 國產衛(wèi)星數(shù)據在大范圍 區(qū)域性自然資源監(jiān)測 中具有快速 實時 高效等優(yōu)勢 結合 GIS 技術可為自 然資源管理部門開展日常調查監(jiān)測工作提供便捷手 段 為應急監(jiān)測任務及時提供數(shù)據成果 圖 9 京津冀地區(qū) 2017 2018 年農業(yè)大棚變化情況圖 2 對京津冀農業(yè)大棚現(xiàn)狀情況進行遙感監(jiān)測 全 面掌握了京津冀地區(qū)農業(yè)大棚類型 數(shù)量 面積及分布 情況 構建了 2017 年京津冀地區(qū)農業(yè)大棚本底數(shù)據 庫 為后期開展持續(xù)監(jiān)測奠定了基礎 對京津冀農業(yè)大 棚變化情況進行遙感監(jiān)測 全面掌握了京津冀地區(qū) 2017 2018 年間農業(yè)大棚增加 滅失及未變化情況 為 大棚房 整治行動提供了有利的數(shù)據支撐 參考文獻 1 農業(yè)農村部 自然資源部 關于開展 大棚房 問題專項清理整 治行動 堅決遏制農地非農化的方案 Z 2018 2 李濤 遙感技術在國土資源管理調查中的應用 J 測繪技術 2018 18 17 18 3 周亦 呂從 王慧敏 資源一號 02C 衛(wèi)星影像土地利用變化檢 測能力分析 J 測繪通報 2019 1 97 100 4 周亦 武娟 李琦 等 資源一號 02C 衛(wèi)星影像在土地利用變化 信息發(fā)現(xiàn)中的試驗與分析 J 礦產勘查 2012 3 5 688 694 5 張哲 曾海波 楊凱鈞 北京二號衛(wèi)星在土地利用變更調查遙 感監(jiān)測中的應用與評價 J 國土資源導刊 2018 15 4 44 47 6 蔡建楠 何甜輝 黃明智 高分一二號衛(wèi)星遙感數(shù)據在生態(tài)環(huán) 境監(jiān)測中的應用 J 環(huán)境監(jiān)控與預警 2018 10 6 12 18 7 黃杏元 馬勁松 湯勤 地理信息系統(tǒng)概論 M 北京 高等教育 出版社 2008 8 孫國暉 土地動態(tài)監(jiān)測中遙感與地理信息 GIS 技術的應用研 究 J 技術分析 2019 4 120 9 楊博 劉義 農業(yè)遙感影像目視解譯技術要點 J 現(xiàn)代化農業(yè) 2008 4 37 39 圖例 km 圖例 km 4