基于遙感技術(shù)的石家莊地區(qū)冬小麥調(diào)查研究

武 猛 楊英茹 李瑜玲 * 李海杰 高欣娜 黃 媛 杜亞茹

（1石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院 河北 石家莊 050041； 2石家莊市農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心 河北石家莊 050041； 3河北省都市農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心 河北 石家莊 050041）

作為重要的自然資源和社會(huì)生產(chǎn)要素，農(nóng)業(yè)資源是衣食之源，是人類(lèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活和經(jīng)營(yíng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)資源歷來(lái)受到各級(jí)政府、科研單位和高等院校的廣泛重視，準(zhǔn)確、及時(shí)掌握農(nóng)業(yè)土地資源的數(shù)量、分布、質(zhì)量及其變化，已經(jīng)成為相關(guān)單位長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。隨著空間技術(shù)的進(jìn)步，遙感技術(shù)已成為大范圍區(qū)域農(nóng)業(yè)資源研究的新技術(shù)[1～3]。農(nóng)業(yè)資源遙感的目的是調(diào)查自然要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素共同作用下的農(nóng)業(yè)資源的類(lèi)型、數(shù)量、分布和質(zhì)量現(xiàn)狀，監(jiān)測(cè)其時(shí)空變化過(guò)程及規(guī)律[4～6]。

1 遙感調(diào)查范圍

遙感調(diào)查范圍為石家莊地區(qū)17個(gè)區(qū)縣，具體包括：井陘礦區(qū)、井陘縣、正定縣、欒城縣、行唐縣、靈壽縣、高邑縣、深澤縣、贊皇縣、無(wú)極縣、平山縣、元氏縣、趙縣、藁城市、晉州市、新樂(lè)市、鹿泉市。

2 光譜特征差異監(jiān)測(cè)農(nóng)作物種植面積

本研究采用基于多時(shí)相和遙感的作物提取方法，綜合利用遙感圖像包含的波譜、空間和時(shí)間上的信息，針對(duì)作物不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的光譜特性與其他地物間的差異，結(jié)合閾值法、變化向量分析等方法實(shí)現(xiàn)作物的分類(lèi)與識(shí)別。不同農(nóng)作物在遙感影像上的光譜特征差異及農(nóng)作物種植面積遙感監(jiān)測(cè)流程如圖1所示。

圖1 不同類(lèi)型的農(nóng)作物與不同的種植模式在遙感影像上的光譜特征差異

作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)是指對(duì)作物的苗情、生長(zhǎng)狀況及其變化的宏觀監(jiān)測(cè)，可以分為隨時(shí)間變化的監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)勢(shì)空間分布狀況監(jiān)測(cè)。以主要農(nóng)作物種植面積提取的結(jié)果為依據(jù)，選定適宜的表征農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)的參量，在各種作物的種植區(qū)域內(nèi)計(jì)算農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)參量，并根據(jù)長(zhǎng)勢(shì)參量的遙感估算結(jié)果，開(kāi)展農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)的分級(jí)與評(píng)價(jià)。以石家莊地區(qū)冬小麥為例，進(jìn)行相關(guān)分析。

3 冬小麥數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

2018年8 月和2019年8、9月分別對(duì)石家莊地區(qū)冬小麥面積進(jìn)行了遙感監(jiān)測(cè)。從作物面積變化、長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、產(chǎn)量預(yù)估、土壤墑情等方面進(jìn)行了分析比較。

3.1 冬小麥面積變化。石家莊地區(qū)冬小麥種植面積遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示。2018年冬小麥種植面積總計(jì)為442.90萬(wàn)畝，2019年種植面積總計(jì)為449.51萬(wàn)畝，總體增長(zhǎng)1.49%。趙縣、藁城區(qū)和無(wú)極縣為石家莊地區(qū)冬小麥種植面積最多的區(qū)縣，2019年分別為55.83萬(wàn)畝、55.69萬(wàn)畝和42.43萬(wàn)畝，占石家莊地區(qū)總播種面積的34.79%，全市范圍內(nèi)，冬小麥的種植面積相對(duì)穩(wěn)定。

表1 石家莊地區(qū)2018～2019年冬小麥種植面積及變化情況

3.2 冬小麥長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)。石家莊地區(qū)冬小麥拔節(jié)期和灌漿期長(zhǎng)勢(shì)遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。2019年冬小麥拔節(jié)期長(zhǎng)勢(shì)較差、適中和較好的面積分別為81.46萬(wàn)畝、286.91萬(wàn)畝和70.31萬(wàn)畝，分別占總面積的18.57%、65.40 %和16.03%；灌漿期長(zhǎng)勢(shì)較差、適中和較好的面積分別為79.06萬(wàn)畝、224.86萬(wàn)畝和135.18萬(wàn)畝，分別占總面積的18.00%、51.21%和30.79%。各區(qū)縣長(zhǎng)勢(shì)略有差異。

表2 石家莊地區(qū)2019年冬小麥長(zhǎng)勢(shì)占比統(tǒng)計(jì)情況

3.3 冬小麥墑情監(jiān)測(cè)與產(chǎn)量預(yù)估。墑情與冬小麥產(chǎn)量直接相關(guān)，墑情條件好的區(qū)域產(chǎn)量相對(duì)較高。對(duì)石家莊地區(qū)2019年冬小麥產(chǎn)量進(jìn)行了遙感估算，結(jié)果如表3所示。石家莊地區(qū)冬小麥單產(chǎn)約460.02kg/ 畝，總產(chǎn)量約為215.3萬(wàn)t。

表3 石家莊地區(qū)2019年冬小麥墑情與產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)情況

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，基于遙感技術(shù)對(duì)冬小麥的監(jiān)測(cè)實(shí)例，所獲得的石家莊地區(qū)農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)，不僅可以宏觀地展現(xiàn)石家莊地區(qū)農(nóng)業(yè)資源的分布情況，還可以展現(xiàn)出石家莊地區(qū)主要農(nóng)作物的動(dòng)態(tài)變化情況。逐步建立并完善農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)庫(kù)[7]，可以為指導(dǎo)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和政府宏觀調(diào)控提供扎實(shí)的信息依據(jù)，合理調(diào)節(jié)市場(chǎng)供需平衡，預(yù)見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)，真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增產(chǎn)增收的目的[8]。