基于国产卫星数据的京津冀地区农业大棚遥感监测.pdf

2023 年 13 期 智慧农业导刊 Journal of Smart Agriculture 智慧农业 基于国产卫星数据的京津冀地区农业大棚遥感监测 窦雅娟 中色蓝图科技股份有限公司 北京 101312 土地资源作为当前最为重要的自然资源 其用途 与使用状况时刻变化 近几年来 借建农业大棚之名违 建 私家庄园 等非农设施的人越来越多 这严重地阻 碍农村发展 国家为了加强耕地保护及遏制农用地非 农化现象 实施了农村 大棚房 专项整治行动 1 坚决 按要求组织开展 严厉打击 坚决遏制 大棚房 问题蔓 延势头 切实落实最严格的耕地保护制度 在此背景 下 遥感技术手段以其精准 工作效率高 全面综合及 实时动态的优势特点 在土地资源调查中发挥着强大 的作用 成为此项工作不可或缺的重要手段 2 ZY3 GF1 ZY1 02C 等高分辨率国产卫星已广泛应用于自然 资源遥感监测领域 如资源一号 02C 卫星影像在土地 监测方面的应用 3 4 北京二号卫星在土地利用变更调 查遥感监测中的应用与评价 5 高分一二号卫星遥感数 据在生态环境监测中的应用等 6 GIS 技术具有强大空 间的分析能力 7 可以利用数据量庞大的数据库来更好 地为土地利用变化提供决策依据 8 本文结合遥感和 GIS 2 种技术手段 开展农业大棚现状和变化情况调 查 定性定量分析调查结果 为地方督察监管提供数据 支撑 1 遥感数据源 2017 年度优于 2 m 分辨率遥感正射融合影像基本 完全覆盖京津冀地区 2018 年度 GF1 ZY3 GF2 等遥感 正射融合影像在京津冀地区的总覆盖率达 97 65 其 中北京市覆盖率为 100 天津市覆盖率为 93 53 河 北省覆盖率为 97 70 所有城市中 北京市 秦皇岛市 邢台市 保定市及廊坊市覆盖率达到 100 2 技术方法 获取京津冀区域内质量合格的 GF1 GF2 ZY3 ZY1 02C等国产卫星数据 其中 GF2数据分辨率优于 1 m 这些数据具有获取快 覆盖全 周期短的特点 运用遥感 数据处理软件进行正射校正 影像融合 图像增强等基 本处理后 在 ArcGIS 软件中 基于农业大棚的遥感影像 特征 如形状 纹理 色调等 建立国产卫星影像遥感解 译标志 以土地利用调查数据库为依据 采用人机交互 的方法开展内业信息提取 应用地理信息系统强大的空 间分析功能 掌握不同类型农业大棚地块的面积及分布 特征 并通过地理信息系统的制图功能 制作相关图件 进一步可视化 直观化地展示京津冀农业大棚遥感监测 成果 农业大棚遥感监测技术路线如图 1 所示 作者简介 窦雅娟 1989 女 硕士 工程师 研究方向为国土资源调查 摘 要 该文利用国产高分辨率遥感影像开展京津冀地区农业大棚现状和变化分析 结合 2017 年卫星遥感影像 按照农业大棚 不同类型解译标志 运用 ArcGIS 软件提取数据并分析京津冀地区现存农业大棚位置 规模 类型及空间分布情况 对比 2017 年和 2018 年 2 个时相遥感影像 提取京津冀地区新增和拆除农业大棚信息 掌握京津冀地区农业大棚变化情况 关键词 国产卫星数据 农业大棚 遥感监测 京津冀地区 多时相 中图分类号 TP399 文献标志码 A 文章编号 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 期智慧农业 智慧农业导刊 Journal of Smart Agriculture 图 1 农业大棚遥感监测技术路线图 3 农业大棚遥感解译标志的建立 根据遥感影像特征 结合实地对比验证 建立不同 类型农业大棚在遥感影像上的解译标志 遥感影像特 征包括形状 大小 阴影 色调 颜色 纹理 图案 位置 和布局建立起影像和实地目标物之间的对应关系 9 据 此将农业大棚分为塑料大棚 彩色大棚 玻璃大棚 光 伏大棚和其他类型大棚 5 种类型 各类型农业大棚的 特点如下 1 塑料大棚 遥感影像中表现为规则长条 有一定 高度 顶部为平面或拱形 且塑料膜覆盖或尚未完全覆 盖的农业大棚 如图 2 所示 图 2 塑料大棚 2 彩色大棚 遥感影像中表现为长条状 明显非住宅 房屋 且表面为彩色薄膜覆盖的农业大棚 如图 3 所示 图 3 彩色大棚 3 玻璃大棚 影像特征表现为有一定高度且宽度 较大 房顶为格网的棚房 如图 4 所示 图 4 玻璃大棚 4 光伏大棚 表面搭载光伏板的高级农业大棚 影 像特征与光谱用地接近 几何特征与农业大棚近似 光 伏大棚具有位于平原耕地范围内 距离城市较近 所处 区县内存在大量农业大棚等特征 多位于经济发达地 区 如图 5 所示 图 5 光伏大棚 2018 年遥感影像2017 年遥感影像 土地利用 调查数据库 人机交互方式 大棚解译标志 新增 部分拆除 全部拆除 未变化 塑料大棚 玻璃大棚 彩色大棚 光伏大棚 其他类型大棚 大 棚 变 化 数 据 大 棚 本 底 数 据 不合格 合格 质量检查 图件成果表格成果矢量成果 2 2023 年 13 期 智慧农业导刊 Journal of Smart Agriculture 智慧农业 5 其他类型大棚 不属于以上类别的其他类型的 农业大棚 如图 6 所示 图 6 其他类型大棚 4 农业大棚监测成果分析 4 1 现状监测分析 1 2017 年底京津冀地区共提取 6 77 万块 约 226 56 万亩 1 亩约等于 667 m 2 下同 农业大棚 其中 塑料大棚面积占比约 96 44 彩色大棚面积占比 2 64 光伏大棚面积占比 0 09 玻璃大棚面积占比 0 16 其他类型大棚面积占比 0 67 2 2018 年底 京津冀地区共提取 7 12 万块 面积 约 230 75 万亩农业大棚 其中塑料大棚 6 45 万块 面 积约 221 12 万亩 玻璃大棚 0 02 万块 面积约 0 41 万 亩 彩色大棚 0 60 万块 面积约 6 87 万亩 光伏大棚 0 01 万块 面积约 0 90 万亩 其他类型大棚 0 04 万块 面积约 1 45 万亩 4 2 变化监测分析 2017 2018 年期间 京津冀地区未变化 整体拆除 部分拆除及新增农业大棚地块情况 图 7 具体如下 1 有 62 260 块农业大棚维持原状 总面积约 214 00 万亩 其中 塑料大棚 56 642 块 约 207 06 万亩 玻璃大棚 165 块 约 0 35 万亩 彩色大棚 5 088 块 约 5 10 万亩 光伏大棚 13 块 约 0 21 万亩 其他类型大棚 352 块 约 1 29 万亩 2 有 1 182 块农业大棚被部分拆除 总面积约 5 81 万亩 其中 塑料大棚 1 103 块 约 5 53 万亩 玻璃大棚 1 块 约 0 001 万亩 彩色大棚 70 块 约 0 23 万亩 其他 类型大棚 8 块 约 0 04 万亩 3 有 4 209 块农业大棚被整体拆除 总面积约 6 75 万亩 其中 塑料大棚 3 653 块 约 5 90 万亩 玻璃大棚 11 块 约 0 01 万亩 彩色大棚 498 块 约 0 65 万亩 其 他类型大棚 47 块 约 0 19 万亩 4 有 7 884 块农业大棚新增 总面积约 10 93 万 亩 其中 塑料大棚 6 811 块 约 8 53 万亩 玻璃大棚 38 块 约 0 06 万亩 彩色大棚 906 块 约 1 54 万亩 光伏 大棚 74 块 约 0 7 万亩 其他类型大棚 55 块 约 0 12 万亩 图 7 京津冀地区 2017 2018 年度农业大棚监测情况统计 4 3 空间分布情况 1 北京市农业大棚集中在主城区周边 主要分布 在大兴区 通州区 顺义区及昌平区 具有集中连片分 布的特点 西部的门头沟区 房山区西侧 北部和东北 部的区域农业大棚分布较少 通州区存在较多的彩色 大棚 2 天津市农业大棚集中在主城区西侧 主要分布 在西青区 武清区 静海区和北辰区 东部的滨海新区 和东丽区农业大棚分布较少 局部地区农业大棚呈现 集中连片 密集分布的特征 3 河北省农业大棚主要集中在中部城市和东部城 市的郊县 分布在保定市 衡水市 沧州市 廊坊市 唐 京津冀地区 2017 2018 年度大棚变化情况 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 积 1 0 4 面 积 变 化 1 0 4 塑料大棚 玻璃大棚 彩色大棚 光伏大棚 其他类型 2017 年大棚 主轴 2 184 859 0 3 634 0 59 839 7 2 067 7 15 181 2 未变化 主轴 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 整体拆除 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 单位 亩 3 2023 年 13 期智慧农业 智慧农业导刊 Journal of Smart Agriculture 山市和秦皇岛市 西北的张家口和承德市农业大棚分 布较少 局部地区农业大棚呈现集中连片 密集分布的 特征 2017 年京津冀地区大棚分布情况如图 8 所示 图 8 京津冀地区 2017 年农业大棚分布图 4 4 空间变化情况 1 北京市新增农业大棚主要集中在城市周边 多 数毗邻已存在的农业大棚而建设 或零散分布在农村 山区之外 未发现大范围集中连片分布的新增农业大 棚 灭失农业大棚集中分布城市周边 部分零散分布在 农村 山区周边 2 天津市新增农业大棚主要集中在静海区 武清 区 宝坻区 其他区新增较少 滨海新区 津南区的农业 大棚增减较少 灭失农业大棚主要集中在静海区 西青 区 北辰区和武清区 3 河北省张家口市新增农业大棚较少 在其他城 市分布较均匀 零散分布在农村 山区之外 未发现大 范围集中连片分布的新增农业大棚 廊坊市 衡水市有 2 处比较集中的农业大棚灭失 其他灭失农业大棚零散 分布在农村 山区周边 2017 2018 年京津冀地区大棚变化情况如图 9 所示 5 结论 1 国产卫星数据在大范围 区域性自然资源监测 中具有快速 实时 高效等优势 结合 GIS 技术可为自 然资源管理部门开展日常调查监测工作提供便捷手 段 为应急监测任务及时提供数据成果 图 9 京津冀地区 2017 2018 年农业大棚变化情况图 2 对京津冀农业大棚现状情况进行遥感监测 全 面掌握了京津冀地区农业大棚类型 数量 面积及分布 情况 构建了 2017 年京津冀地区农业大棚本底数据 库 为后期开展持续监测奠定了基础 对京津冀农业大 棚变化情况进行遥感监测 全面掌握了京津冀地区 2017 2018 年间农业大棚增加 灭失及未变化情况 为 大棚房 整治行动提供了有利的数据支撑 参考文献 1 农业农村部 自然资源部 关于开展 大棚房 问题专项清理整 治行动 坚决遏制农地非农化的方案 Z 2018 2 李涛 遥感技术在国土资源管理调查中的应用 J 测绘技术 2018 18 17 18 3 周亦 吕从 王慧敏 资源一号 02C 卫星影像土地利用变化检 测能力分析 J 测绘通报 2019 1 97 100 4 周亦 武娟 李琦 等 资源一号 02C 卫星影像在土地利用变化 信息发现中的试验与分析 J 矿产勘查 2012 3 5 688 694 5 张哲 曾海波 杨凯钧 北京二号卫星在土地利用变更调查遥 感监测中的应用与评价 J 国土资源导刊 2018 15 4 44 47 6 蔡建楠 何甜辉 黄明智 高分一二号卫星遥感数据在生态环 境监测中的应用 J 环境监控与预警 2018 10 6 12 18 7 黄杏元 马劲松 汤勤 地理信息系统概论 M 北京 高等教育 出版社 2008 8 孙国晖 土地动态监测中遥感与地理信息 GIS 技术的应用研 究 J 技术分析 2019 4 120 9 杨博 刘义 农业遥感影像目视解译技术要点 J 现代化农业 2008 4 37 39 图例 km 图例 km 4