識別農(nóng)田的擴張類型的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)田變化檢測領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種識別農(nóng)田的擴張類型的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 干旱、半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要構(gòu)成之一。近幾十年來，由于農(nóng)業(yè) 經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)下的農(nóng)田擴張，特別是灌溉農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，中國干旱地區(qū)綠洲的土地覆蓋發(fā)生 了顯著變化。然而不容忽視的問題在于，農(nóng)田的快速擴張以及由于干旱區(qū)水資源的匱乏導(dǎo) 致頻繁棄耕和疏于管理，造成土壤鹽堿化和沙漠化，對干旱地區(qū)早已脆弱的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生 災(zāi)難性的影響。因此，對干旱區(qū)農(nóng)田的變化情況進(jìn)行分析以規(guī)劃和管理農(nóng)田顯得尤為緊迫 和重要。
[0003] 然而，現(xiàn)有的對農(nóng)田的變化情況進(jìn)行分析的方法無法有效地獲知農(nóng)田的變化類 型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的示例性實施例提供一種識別農(nóng)田的擴張類型的方法。根據(jù)所述方法能夠 有效地識別出農(nóng)田的擴張類型。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供一種識別農(nóng)田的擴張類型的方法，其特征在于， 所述方法包括：(A)分別獲取多個時期的農(nóng)田覆蓋分布圖；(B)對所述多個時期中的各個 時期的農(nóng)田覆蓋分布圖進(jìn)行疊置分析，得到農(nóng)田擴張軌跡圖；（C)根據(jù)農(nóng)田擴張軌跡圖，確 定農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分；(D)計算農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā) 生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分的散布與并列指標(biāo)、發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部 分的凝合度指標(biāo)、發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分的面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指 標(biāo)；(E)根據(jù)所述散布與并列指標(biāo)、所述凝合度指標(biāo)、所述面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指 標(biāo)來識別農(nóng)田的擴張類型。
[0006] 可選地，所述農(nóng)田的擴張類型包括：隨機型、圈層分布型和方向指向型。
[0007] 可選地，步驟（E)中：在所述散布與并列指標(biāo)均大于第一預(yù)定值、所述面積加權(quán)平 均斑塊最鄰近距離指標(biāo)均大于第二預(yù)定值時，農(nóng)田的擴張類型為隨機型；在所述散布與并 列指標(biāo)均小于第三預(yù)定值、所述凝合度指標(biāo)均大于第四預(yù)定值、所述面積加權(quán)平均斑塊最 鄰近距離指標(biāo)均小于第五預(yù)定值時，農(nóng)田的擴張類型為圈層分布型；在發(fā)生農(nóng)田擴張的第 一時期的擴張部分的散布與并列指標(biāo)小于第六預(yù)定值，且后續(xù)的發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期 的擴張部分的散布與并列指標(biāo)依次逐漸增大、發(fā)生農(nóng)田擴張的第一時期的擴張部分的凝合 度指標(biāo)大于第七預(yù)定值，且后續(xù)的發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分的凝合度指標(biāo)依次 逐漸減小、所述面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指標(biāo)均大于第八預(yù)定值時，農(nóng)田的擴張類型 為方向指向型。
[0008] 可選地，步驟（A)包括：(Al)分別獲取多個時期的遙感影像；(A2)對所述多個時 期中的各個時期的遙感影像數(shù)據(jù)分別進(jìn)行預(yù)處理；(A3)根據(jù)遙感分類方法分別對預(yù)處理 的各個時期的遙感影像中的地表物體進(jìn)行分類，并提取出所述各個時期的遙感影像中的農(nóng) 田覆蓋部分得到各個時期的農(nóng)田覆蓋分布圖。
[0009] 可選地，所述預(yù)處理包括：基于遙感衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)的幾何粗校正和影像對影像的 幾何精校正。
[0010] 可選地，所述遙感分類方法為基于像元光譜信息分類或基于影像分割的面向?qū)ο?分類。
[0011] 可選地，步驟（B)包括：(B1)將所述多個時期中的各個時期的農(nóng)田覆蓋分布圖中 的農(nóng)田覆蓋部分的像元的值設(shè)置為第一值，非農(nóng)田覆蓋部分的像元的值設(shè)置為第二值，得 到所述各個時期的農(nóng)田覆蓋分布二值圖；(B2)獲得像元所在的各個位置的指示值，其中， 基于所述各個時期的農(nóng)田覆蓋分布二值圖中同一位置的像元的值獲取所述同一位置的指 示值；(B3)根據(jù)各個位置的指示值分別確定相應(yīng)位置的像元的值，以得到農(nóng)田擴張軌跡 圖。
[0012] 可選地，基于所述各個時期的農(nóng)田覆蓋分布二值圖中同一位置的像元的值獲取所 述同一位置的指示值包括：將所述各個時期的農(nóng)田覆蓋分布二值圖中同一位置的像元的值 按預(yù)定順序排列，并將排列得到的數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)來作為所述同一位置的指示值。
[0013] 可選地，步驟（C)中：在農(nóng)田擴張軌跡圖中，同一時期的擴張部分中的像元具有相 同的值，根據(jù)像元的值來確定擴張部分發(fā)生的時期。
[0014] 可選地，步驟（D)中通過下式計算發(fā)生農(nóng)田擴張的第i時期的擴張部分的散布與 并列指標(biāo)IJI i:
【主權(quán)項】
1. 一種識別農(nóng)田的擴張類型的方法，其特征在于，所述方法包括： (A) 分別獲取多個時期的農(nóng)田覆蓋分布圖； (B) 對所述多個時期中的各個時期的農(nóng)田覆蓋分布圖進(jìn)行疊置分析，得到農(nóng)田擴張軌 跡圖； (C) 根據(jù)農(nóng)田擴張軌跡圖，確定農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部 分； (D) 計算農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分的散布與并列指標(biāo)、 發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分的凝合度指標(biāo)、發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分 的面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指標(biāo)； (E) 根據(jù)所述散布與并列指標(biāo)、所述凝合度指標(biāo)、所述面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指 標(biāo)來識別農(nóng)田的擴張類型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述農(nóng)田的擴張類型包括：隨機型、圈層 分布型和方向指向型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟（E)中： 在所述散布與并列指標(biāo)均大于第一預(yù)定值、所述面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指標(biāo)均 大于第二預(yù)定值時，農(nóng)田的擴張類型為隨機型； 在所述散布與并列指標(biāo)均小于第三預(yù)定值、所述凝合度指標(biāo)均大于第四預(yù)定值、所述 面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指標(biāo)均小于第五預(yù)定值時，農(nóng)田的擴張類型為圈層分布型； 在發(fā)生農(nóng)田擴張的第一時期的擴張部分的散布與并列指標(biāo)小于第六預(yù)定值，且后續(xù)的 發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分的散布與并列指標(biāo)依次逐漸增大、發(fā)生農(nóng)田擴張的第 一時期的擴張部分的凝合度指標(biāo)大于第七預(yù)定值，且后續(xù)的發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴 張部分的凝合度指標(biāo)依次逐漸減小、所述面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指標(biāo)均大于第八預(yù) 定值時，農(nóng)田的擴張類型為方向指向型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（A)包括： (Al)分別獲取多個時期的遙感影像； (A2)對所述多個時期中的各個時期的遙感影像數(shù)據(jù)分別進(jìn)行預(yù)處理； (A3)根據(jù)遙感分類方法分別對預(yù)處理的各個時期的遙感影像中的地表物體進(jìn)行分類， 并提取出所述各個時期的遙感影像中的農(nóng)田覆蓋部分得到各個時期的農(nóng)田覆蓋分布圖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括：基于遙感衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù) 的幾何粗校正和影像對影像的幾何精校正。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述遙感分類方法為基于像元光譜信息 分類或基于影像分割的面向?qū)ο蠓诸悺?br>7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（B)包括： (BI)將所述多個時期中的各個時期的農(nóng)田覆蓋分布圖中的農(nóng)田覆蓋部分的像元的值 設(shè)置為第一值，非農(nóng)田覆蓋部分的像元的值設(shè)置為第二值，得到所述各個時期的農(nóng)田覆蓋 分布二值圖； (B2)獲得像元所在的各個位置的指示值，其中，基于所述各個時期的農(nóng)田覆蓋分布二 值圖中同一位置的像元的值獲取所述同一位置的指示值； (B3)根據(jù)各個位置的指示值分別確定相應(yīng)位置的像元的值，以得到農(nóng)田擴張軌跡圖。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述各個時期的農(nóng)田覆蓋分布二值 圖中同一位置的像元的值獲取所述同一位置的指示值包括：將所述各個時期的農(nóng)田覆蓋分 布二值圖中同一位置的像元的值按預(yù)定順序排列，并將排列得到的數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)來作 為所述同一位置的指示值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（C)中：在農(nóng)田擴張軌跡圖中，同一 時期的擴張部分中的像元具有相同的值，根據(jù)像元的值來確定擴張部分發(fā)生的時期。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（D)中通過下式計算發(fā)生農(nóng)田擴張 的笛i時期的擴張部分的散布與#列指標(biāo)TII i: 其中，eik為農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā)生農(nóng)田擴張的第i時期的擴張部分中的各個擴張塊和 第k時期的擴張部分中的各個擴張塊的共有邊界的長度之和，m為發(fā)生農(nóng)田擴張的時期的 數(shù)量； 通過下式計算發(fā)生農(nóng)田擴張的第i時期的擴張部分的凝合度指標(biāo)COHESIONi:
其中，Pij為農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā)生農(nóng)田擴張的第i時期的擴張部分中的擴張塊中的第 j個擴張塊的周長，為農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā)生農(nóng)田擴張的第i時期的擴張部分中的擴張 塊中的第j個擴張塊的面積，Z為農(nóng)田擴張軌跡圖中所有像元的數(shù)量，η為發(fā)生農(nóng)田擴張的 第i時期的擴張部分中的擴張塊的數(shù)量； 通過下式計算發(fā)生農(nóng)田擴張的第i時期的擴張部分的面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離 指標(biāo) ENN_AMi:
其中，Ilij為農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā)生農(nóng)田擴張的第i時期的擴張部分中的擴張塊中的第 j個擴張塊與同一時期的擴張部分中的其他擴張塊之間的最小的歐氏距離， 其中，任意一個擴張部分包括至少一個擴張塊。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種識別農(nóng)田的擴張類型的方法，所述方法包括：分別獲取多個時期的農(nóng)田覆蓋分布圖；對所述多個時期中的各個時期的農(nóng)田覆蓋分布圖進(jìn)行疊置分析，得到農(nóng)田擴張軌跡圖；根據(jù)農(nóng)田擴張軌跡圖，確定農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分；計算農(nóng)田擴張軌跡圖中發(fā)生農(nóng)田擴張的每個時期的擴張部分的散布與并列指標(biāo)、凝合度指標(biāo)、面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指標(biāo)；根據(jù)所述散布與并列指標(biāo)、凝合度指標(biāo)、面積加權(quán)平均斑塊最鄰近距離指標(biāo)來識別農(nóng)田的擴張類型。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法能夠有效地識別出農(nóng)田的擴張類型。
【IPC分類】G06K9-62, G06K9-00
【公開號】CN104680153
【申請?zhí)枴緾N201510111750
【發(fā)明人】孫博, 周啟鳴
【申請人】中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月13日