[发明专利]一种基于卫星遥感技术的水稻灌溉模式监测方法

说明书

本发明公开了一种基于卫星遥感技术的水稻灌溉模式监测方法，利用多光谱遥感图像数据对水稻种植区域的土壤含水量进行估算，采用高分辨率遥感卫星影像对水稻种植区域进行高标准农田区域的识别划分，实现水稻种植区域每个高标准农田在水稻种植阶段全局监测的目的，从而快速准确无偏的统计出水稻种植区域整个水稻种植阶段灌溉模式的情况。

技术领域

本发明涉及农业监测技术领域，具体是一种基于卫星遥感技术的水稻灌溉模式监测方法。

背景技术

水稻作为人类重要的粮食作物，全世界有一半的人口食用稻。中国作为水稻种植大国，产量居世界首位。稻田甲烷作为农业过程中碳排放的重要组成部分，占全球甲烷排放的10%，水稻甲烷排放至关重要。而合理的灌溉模式能够有效降低水稻甲烷的排放量。目前，对于水稻灌溉模式的调查研究为田野调查采样，无法做到水稻种植区域的全面监测，只能以点代面，难以保证采样的真实性以及无偏性，而且调查采样时间成本高，无法获知整个水稻种植阶段的整体情况，只能以问询方式进行统计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于卫星遥感技术的水稻灌溉模式监测方法，利用多光谱遥感图像数据和高分辨率遥感卫星影像数据对水稻种植区域的土壤含水量进行区域计算分析，实现水稻种植区域在水稻种植阶段全局监测的目的，从而快速准确无偏的统计水稻种植区域整个水稻种植阶段灌溉模式的情况。

本发明的技术方案为：

一种基于卫星遥感技术的水稻灌溉模式监测方法，具体包括有以下步骤：

（1）、通过水稻种植区域的多光谱遥感图像和高分辨率遥感卫星影像，从而获取水稻种植区域的多光谱遥感图像数据和高分辨率遥感卫星影像数据；

（2）、构建水稻种植区域多光谱遥感图像数据的时间序列，根据SMI以及EVI指数计算公式分别计算得到水稻种植区域在水稻种植阶段内的土壤含水量和水稻长势情况；SMI指数的计算公式见公式（1），EVI指数的计算公式见公式（2）：

（1）；

公式（1）中，reflectance_1600nm为根据多光谱遥感图像数据得到的1600nm处的卫星反射率，reflectance_2100nm为根据多光谱遥感图像数据得到的2100nm处的卫星反射率；SMI指数的计算数值越小，土壤含水量越高；

EVI=2.5×(reflectance_840nm - reflectance_650nm)/( reflectance_840nm+6×reflectance_650nm - 7.5×reflectance_480nm+1) （2）；

公式（2）中，reflectance_840nm为根据多光谱遥感图像数据得到的840nm处的卫星反射率，reflectance_650nm为根据多光谱遥感图像数据得到的650nm处的卫星反射率，reflectance_480nm为根据多光谱遥感图像数据得到的480nm处的卫星反射率；EVI指数的计算数值越高，代表水稻长势越旺盛；

（3）、对水稻种植区域的高分辨率遥感卫星影像数据，采用U-Net架构的深度残差网络进行高标准农田边界识别，从而在高分辨率遥感卫星影像中划分出高标准农田区域；

（4）、根据水稻种植区域在水稻种植阶段内的SMI指数、以及高分辨率遥感卫星影像中高标准农田的划分情况，分析得到水稻种植区域中高标准农田水稻灌溉模式的情况,具体分析过程为：

a、当水稻种植阶段内的SMI指数小于0.14，则判定高标准农田处于淹水状态；

b、当水稻种植阶段内的SMI指数大于0.16，则判定高标准农田处于晒田状态；

c、当水稻种植阶段内的SMI指数处于0.14-0.16之间的数值时，则判定高标准农田处于排水或者灌溉状态；