基于國產衛星數據的京津冀地區農業大棚遙感監測

摘 "要：該文利用國產高分辨率遙感影像開展京津冀地區農業大棚現狀和變化分析。結合2017年衛星遙感影像，按照農業大棚不同類型解譯標志，運用ArcGIS軟件提取數據并分析京津冀地區現存農業大棚位置、規模、類型及空間分布情況；對比2017年和2018年2個時相遙感影像，提取京津冀地區新增和拆除農業大棚信息，掌握京津冀地區農業大棚變化情況。

關鍵詞：國產衛星數據；農業大棚；遙感監測；京津冀地區；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

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展。國家為了加強耕地保護及遏制農用地非農化現象，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的優勢特點，在土地資源調查中發揮著強大的作用，成為此項工作不可或缺的重要手段[2]。ZY3、GF1、ZY1-02C等高分辨率國產衛星已廣泛應用于自然資源遙感監測領域，如資源一號02C衛星影像在土地監測方面的應用[3-4]，北京二號衛星在土地利用變更調查遙感監測中的應用與評價[5]，高分一二號衛星遙感數據在生態環境監測中的應用等[6]。GIS技術具有強大空間的分析能力[7]，可以利用數據量龐大的數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，開展農業大棚現狀和變化情況調查，定性定量分析調查結果，為地方督察監管提供數據支撐。

1 "遙感數據源

2017年度優于2 m分辨率遙感正射融合影像基本完全覆蓋京津冀地區。2018年度GF1、ZY3、GF2等遙感正射融合影像在京津冀地區的總覆蓋率達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

獲取京津冀區域內質量合格的GF1、GF2、ZY3、ZY1-02C等國產衛星數據，其中，GF2數據分辨率優于１ m，這些數據具有獲取快、覆蓋全、周期短的特點。運用遙感數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，基于農業大棚的遙感影像特征，如形狀、紋理、色調等，建立國產衛星影像遙感解譯標志，以土地利用調查數據庫為依據，采用人機交互的方法開展內業信息提取，應用地理信息系統強大的空間分析功能，掌握不同類型農業大棚地塊的面積及分布特征，并通過地理信息系統的制圖功能，制作相關圖件，進一步可視化、直觀化地展示京津冀農業大棚遙感監測成果。農業大棚遙感監測技術路線如圖1所示。

圖1 "農業大棚遙感監測技術路線圖

3 "農業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。各類型農業大棚的特點如下。

1）塑料大棚。遙感影像中表現為規則長條、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。遙感影像中表現為長條狀，明顯非住宅房屋，且表面為彩色薄膜覆蓋的農業大棚，如圖3所示。

圖3 "彩色大棚

3）玻璃大棚。影像特征表現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大棚，影像特征與光譜用地接近，幾何特征與農業大棚近似。光伏大棚具有位于平原耕地范圍內、距離城市較近、所處區縣內存在大量農業大棚等特征，多位于經濟發達地區，如圖5所示。

圖5 "光伏大棚

5）其他類型大棚。不屬于以上類別的其他類型的農業大棚。如圖6所示。

圖6 "其他類型大棚

4 "農業大棚監測成果分析

4.1 "現狀監測分析

1）2017年底京津冀地區共提取6.77萬塊、約226.56萬畝（1畝約等于667 m2，下同）農業大棚，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，京津冀地區共提取7.12萬塊、面積約230.75萬畝農業大棚，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 "變化監測分析

2017—2018年期間，京津冀地區未變化、整體拆除、部分拆除及新增農業大棚地塊情況（圖7），具體如下。

1）有62 260塊農業大棚維持原狀，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。

4.3 "空間分布情況

1）北京市農業大棚集中在主城區周邊，主要分布在大興區、通州區、順義區及昌平區，具有集中連片分布的特點。西部的門頭溝區、房山區西側、北部和東北部的區域農業大棚分布較少。通州區存在較多的彩色大棚。

2）天津市農業大棚集中在主城區西側，主要分布在西青區、武清區、靜海區和北辰區，東部的濱海新區和東麗區農業大棚分布較少。局部地區農業大棚呈現集中連片、密集分布的特征。

3）河北省農業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、唐山市和秦皇島市，西北的張家口和承德市農業大棚分布較少。局部地區農業大棚呈現集中連片、密集分布的特征。

2017年京津冀地區大棚分布情況如圖8所示。

圖8 "京津冀地區2017年農業大棚分布圖

4.4 "空間變化情況

1）北京市新增農業大棚主要集中在城市周邊，多數毗鄰已存在的農業大棚而建設，或零散分布在農村、山區之外，未發現大范圍集中連片分布的新增農業大棚。滅失農業大棚集中分布城市周邊，部分零散分布在農村、山區周邊。

2）天津市新增農業大棚主要集中在靜海區、武清區、寶坻區，其他區新增較少。濱海新區、津南區的農業大棚增減較少。滅失農業大棚主要集中在靜海區、西青區、北辰區和武清區。

3）河北省張家口市新增農業大棚較少，在其他城市分布較均勻，零散分布在農村、山區之外，未發現大范圍集中連片分布的新增農業大棚。廊坊市、衡水市有2處比較集中的農業大棚滅失，其他滅失農業大棚零散分布在農村、山區周邊。

2017—2018年京津冀地區大棚變化情況如圖9所示。

5 "結論

1）國產衛星數據在大范圍、區域性自然資源監測中具有快速、實時、高效等優勢，結合GIS技術可為自然資源管理部門開展日常調查監測工作提供便捷手段，為應急監測任務及時提供數據成果。

圖9 "京津冀地區2017—2018年農業大棚變化情況圖

2）對京津冀農業大棚現狀情況進行遙感監測，全面掌握了京津冀地區農業大棚類型、數量、面積及分布情況，構建了2017年京津冀地區農業大棚本底數據庫，為后期開展持續監測奠定了基礎；對京津冀農業大棚變化情況進行遙感監測，全面掌握了京津冀地區2017—2018年間農業大棚增加、滅失及未變化情況，為“大棚房”整治行動提供了有利的數據支撐。

參考文獻：

[1] 農業農村部，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.

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