一種確定田間調查及田間管理的空間尺度的方法及系統的製作方法

2023-05-24 23:37:06

一種確定田間調查及田間管理的空間尺度的方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種確定田間調查及田間管理的空間尺度的方法及系統，方法包括：S1：獲取包含待處理地塊的遙感影像並進行預處理；S2：從遙感影像中獲取植被參數；S3：根據植被參數分別從順壟方向和垂直壟方向構建出待處理地塊內固定步長的所有像元對的半方差變異函數；S4：計算出順壟方向的半方差變異函數的一階導數值小於第一預設閾值時的順壟方向的最小的固定步長，計算出垂直壟方向的半方差變異函數的一階導數值小於第二預設閾值時的垂直壟方向的最小的固定步長；S5：根據順壟方向的最優步長和垂直壟方向的最優步長確定田間調查及田間管理的空間尺度。通過本發明提供的方法及系統，能夠快速準確的確定出田間調查及田間管理的適宜空間尺度。
【專利說明】—種確定田間調查及田間管理的空間尺度的方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及農業【技術領域】，尤其涉及一種確定田間調查及田間管理的空間尺度的方法及系統。
【背景技術】
[0002]長期以來，我國農業生產一直以田塊為基礎，在同一地區所有的農田上基本上都使用等量的種子和肥料、除草劑、生長劑等。由於用量盲目、往往供過於求而造成浪費外，還導致了土壤和地下水的汙染。田間採樣表明，即使在土壤質地相同的區域，土壤特性屬性(物理、化學、生物特性等)在不同空間位置上也具有明顯差異，而作物長勢信息不僅與土壤特性相關，同時也與農田地下水文條件、農業耕作水平密切相關，亦具有複雜空間變異性。精確農業就是針對田塊內部不同區域的土壤、地理等條件的差異，通過適當的方法在適當的位置投入適量的物質(如種子、農藥、化肥等)而實施的一種田間管理方式，了解農田土壤養分等環境因子、以及作物本身長勢的空間變異特徵，是精確農業變量管理實施的基礎。精準農業的發展方向是要根據米級或更精細尺度的土壤性狀、作物生長參數的空間變異來調整農田水肥、播種等作業，要真實反映農田中土壤、作物養分水平及長勢的空間變化，需要大量樣點數據支持。其次，在精準農業變量實施的過程中，施肥管理單元的大小，直接影響施肥的效果和經濟效益，管理單元過大，影響精準管理的效果，而管理單元過小，又會影響實施效率。現有技術中還沒有確定區域範圍內不同農田調查及田間管理的空間尺度的方法。

【發明內容】

[0003]本發明提供了一種確定田間調查及田間管理的空間尺度的方法及系統，能夠快速準確的確定田間調查及田間管理的適宜空間尺度。
[0004]本發明提供了一種確定田間調查及田間管理的空間尺度的方法，該方法包括:
[0005]S1:獲取包含待處理地塊的遙感影像並對所述遙感影像進行預處理得到預處理後的遙感影像；
[0006]S2:從所述預處理後的遙感影像中獲取植被參數；
[0007]S3:根據所述植被參數分別從順壟方向和垂直壟方向構建出待處理地塊內固定步長的所有像元對的半方差變異函數；
[0008]S4:計算出順壟方向的半方差變異函數的一階導數值小於第一預設閾值時的順壟方向的最小的固定步長，計算出垂直壟方向的半方差變異函數的一階導數值小於第二預設閾值時的垂直壟方向的最小的固定步長，其中，所述順壟方向的最小的固定步長為順壟方向的最優步長，所述垂直壟方向的最小的固定步長為垂直壟方向的最優步長；
[0009]S5:根據所述順壟方向的最優步長和所述垂直壟方向的最優步長確定田間調查及田間管理的空間尺度。
[0010]進一步地，所述對所述遙感影像進行預處理，包括:[0011]對所述遙感影像進行圖像融合；
[0012]和/或，對所述遙感影像進行輻射糾正；
[0013]和/或，對所述遙感影像進行大氣糾正；
[0014]和/或，對所述遙感影像進行幾何糾正。
[0015]進一步地,所述S2包括:
[0016]針對灌溉處理，從所述預處理後的遙感影像中獲取歸一化水分植被指數NDWI和/或植被水分吸收指數WBI ；
[0017]針對施肥管理，從所述預處理後的遙感影像中獲取比值植被指數RVI和/或綠色歸一化植被指數GNDVI和/或氮素反射指數NRI和/或光化學反射指數PRI和/或改正型葉綠素吸收比值指數MCARI和/或葉綠素吸收指數TCARI。
[0018]進一步地,所述S4包括:
[0019]從所述預處理後的遙感影像中提取出待處理地塊。
[0020]進一步地,所述S3包括:
[0021]根據以下公式構建出待處理地塊內固定步長的所有像元對的半方差變異函數:
【權利要求】
1.一種確定田間調查及田間管理的空間尺度的方法，其特徵在於，該方法包括: 51:獲取包含待處理地塊的遙感影像並對所述遙感影像進行預處理得到預處理後的遙感影像； 52:從所述預處理後的遙感影像中獲取植被參數； 53:根據所述植被參數分別從順壟方向和垂直壟方向構建出待處理地塊內固定步長的所有像元對的半方差變異函數； S4:計算出順壟方向的半方差變異函數的一階導數值小於第一預設閾值時的順壟方向的最小的固定步長，計算出垂直壟方向的半方差變異函數的一階導數值小於第二預設閾值時的垂直壟方向的最小的固定步長，其中，所述順壟方向的最小的固定步長為順壟方向的最優步長，所述垂直壟方向的最小的固定步長為垂直壟方向的最優步長； S5:根據所述順壟方向的最優步長和所述垂直壟方向的最優步長確定田間調查及田間管理的空間尺度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述對所述遙感影像進行預處理，包括: 對所述遙感影像進行圖像融合； 和/或，對所述遙感影像進行輻射糾正； 和/或，對所述遙感影像進行大氣糾正； 和/或，對所述遙感影像進行幾何糾正。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述S2包括: 針對灌溉處理，從所述預處理後的遙感影像中獲取歸一化水分植被指數NDWI和/或植被水分吸收指數WBI ； 針對施肥管理，從所述預處理後的遙感影像中獲取比值植被指數RVI和/或綠色歸一化植被指數GNDVI和/或氮素反射指數NRI和/或光化學反射指數PRI和/或改正型葉綠素吸收比值指數MCARI和/或葉綠素吸收指數TCARI。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述S4包括: 從所述預處理後的遙感影像中提取出待處理地塊。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述S3包括: 根據以下公式構建出待處理地塊內固定步長的所有像元對的半方差變異函數:

6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述S5包括: 從
7.一種確定田間調查及田間管理的空間尺度的系統，其特徵在於，該系統包括: 預處理模塊，用於獲取包含待處理地塊的遙感影像並對所述遙感影像進行預處理得到預處理後的遙感影像； 獲取模塊，用於從所述預處理後的遙感影像中獲取植被參數； 構建模塊，根據所述獲取模塊獲取的植被參數分別從順壟方向和垂直壟方向構建出待處理地塊內固定步長的所有像元對的半方差變異函數； 計算模塊，用於計算出順壟方向的半方差變異函數的一階導數值小於第一預設閾值時的順壟方向的最小的固定步長，並計算出垂直壟方向的半方差變異函數的一階導數值小於第二預設閾值時的垂直壟方向的最小的固定步長，其中，所述順壟方向的最小的固定步長為順壟方向的最優步長，所述垂直壟方向的最小的固定步長為垂直壟方向的最優步長； 確定模塊，用於根據所述順壟方向的最優步長和所述垂直壟方向的最優步長確定田間調查及田間管理的空間尺度。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述預處理模塊，用於對所述遙感影像進行圖像融合，和/或對所述遙感影像進行輻射糾正，和/或對所述遙感影像進行大氣糾正，和/或對所述遙感影像進行幾何糾正。
9.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述獲取模塊，用於針對灌溉處理，從所述預處理後的遙感影像中獲取歸一化水分植被指數NDWI和/或植被水分吸收指數WBI ;針對施肥管理，從所述預處理後的遙感影像中獲取比值植被指數RVI和/或綠色歸一化植被指數GNDVI和/或氮素反射指數NRI和/或光化學反射指數PRI和/或改正型葉綠素吸收比值指數MCARI和/或葉綠素吸收指數TCARI。
10.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述計算模塊，用於從所述預處理後的遙感影像中提取出待處理地塊。
11.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述構建模塊，用於根據以下公式構建出待處理地塊內固定步長的所有像元對的半方差變異函數:

12.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述確定模塊，用於從[1/2ah，ah]範圍中任意選取一個數值作為順壟方向的空間尺度，從.[|av，av]範圍中任意選取一個數值作為垂直壟方向的空間尺度，其中，av=hvXp，ah=hhXp，ah為順壟方向的邊界尺度，av為垂直壟方向的邊界尺度，hh為 所述順壟方向的最優步長，hv為所述垂直壟方向的最優步長，P為所述預處理後的遙感影像的空間解析度。
【文檔編號】G06Q50/02GK103914755SQ201410101396
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】宋曉宇, 趙春江, 楊貴軍, 顧曉鶴, 徐新剛, 楊小冬, 龍慧靈, 馮海寬 申請人:北京農業信息技術研究中心