【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理及精准农业领域，具体涉及一种农田精准管理分区制定方法。
技术介绍
1、土地平整是人为打破其原有生态系统，然后重建新的生态系统的过程，工程扰动不可避免的对土壤结构和理化性质产生影响，进而对作物长势产生影响。现有的水田规模化改造、旱地改水田以及水田平整等土地整治工作中，土地平整过程采取的挖高填低等措施，会对土壤质量有很大的影响，在短期内会增加土壤养分的异质性。土地精准管理分区是根据不同田块的空间异质性和实际需求，把一个田块分割成若干个不同均质性的子田块，进而调整土壤和作物的管理措施。
2、传统的土地精准管理分区方法是采用实地格网采样测试的方法，利用整体土壤样本的平均值做为标准进行分区，传统方法费时费力、时效性不强，且利用平均值做为标准来确定的管理方案，忽略了农田内部不同区域土壤的异质性，且一次性的土壤采样和施肥方案无法适应土地平整过程中的动态变化，导致分区及采用的管理措施不够精准，同时还存在效率低，无法支持大规模实施的问题。
3、近年来，精准管理分区的输入量逐渐过渡为遥感数据，将植被冠层所体现的光谱特征用作评估作物长势的依据，归一化植被指数(normalized difference vegetationindex，ndvi)等指数与植物生理特征、作物产量等变量有较强的关系，能很好的解释作物生理生化参数。
技术实现思路
1、本专利技术是要解决现有的土地精准管理分区的方法存在的效率低、精准度差的技术问题，而提供土地平整后水田长势的预测方法和精
2、本专利技术的土地平整后水田长势的预测方法，按以下步骤进行：
3、一、遥感影像获取：利用无人机遥感获取水田土地平整前、后两个时期的数字高程模型(digital elevation model，dem)；
4、二、影像预处理：对无人机获取的水田土地平整前、后的dem数据进行高程校正；h1表示土地平整前dem；h2表示土地平整后dem；
5、三、长势预测
6、(1)将水田土地平整前、后的dem作差，得到水田土地平整中的dem变化量△h；△h＝h1-h2；
7、(2)从全国土壤普查数据中查询土地耕层厚度s，或根据农业生产经验获得土地耕层厚度s；再将dem变化量△h与土地耕层厚度s相加，得到平整后耕层厚度△s；即△s＝s+△h；
8、(3)以平整后耕层厚度△s为输入量，利用分割软件或聚类算法进行分区，分区的标准是区内变异系数(coefficient of variation，cv)小于0.1；分区效果是：同一区块内的平整后耕层厚度△s为弱变异程度，即变异系数cv小于0.1；相邻区块间的平整后耕层厚度△s为中等或强变异程度，即变异系数cv大于0.1；这样将田块分割成多个子田块；
9、(4)以统计的各个子田块内平整后耕层厚度△s的平均值mean，对作物长势进行定性预测，mean＞25cm作物长势不受影响，10cm≤mean≤25cm作物长势受到影响，mean＜10cm作物长势受到严重影响。
10、更进一步地，分割软件为ecognition 8.7或pie basic 6.3。
11、通过平整后耕层厚度对长势进行预测，进而可以对水田进行精准管理，并精准制定施肥处方图，可以有针对性地对水田土地进行精准管理，有利于节约农业生产资料，如水、肥和农药，利于土壤改良和精准施肥。
12、本专利技术的土地平整后水田精准管理分区的方法，按以下步骤进行：
13、一、遥感影像获取：利用卫星遥感或无人机遥感获取水田土地平整后第一年的作物关键生育期的多光谱影像；
14、二、影像预处理：对获取的卫星遥感影像进行大气校正和几何校正，得到水田的归一化植被指数ndvi；通过大气校正和几何校正的预处理以保证影像的质量和准确性；
15、三、精准管理分区：以归一化植被指数ndvi为输入量，利用分割软件或算法，按各子田块内变异系数cv小于0.1的标准进行分区，将田块分割成多个子田块，得到水田精准管理的分区图；分区效果是：同一区块内的归一化植被指数为弱变异程度，即变异系数cv小于0.1；相邻区块间的归一化植被指数为中等或强变异程度，即变异系数cv大于0.1。
16、更进一步地，步骤一中所述的作物关键生育期为作物成熟期。
17、更进一步地，步骤一中所述的多光谱影像的空间分辨率小于10m，即中高分辨率的水田多光谱影像。
18、以土地平整后第一年关键生育期ndvi为输入量，对水田进行精准管理分区，通过分区可以获得各子田块的作物长势情况，间接反映出产量情况和土壤质量的好坏，便于后续年度对各子田块进行针对性的精准管理，有利于节约农业生产资料，如水、肥和农药，利于土壤改良和精准施肥。
19、本专利技术利用卫星遥感和无人机遥感技术，对田块进行精准分区，从而对作物长势进行精准预测，利于土壤改良和精准施肥。还可以对田块土壤综合肥力进行精准分区，以利于后续年度对土壤的改良和施肥管理，制订管理方案针对性更强，更符合耕地实际状况，效率高，能支持大规模实施。
20、本专利技术具有下述明显优点：
21、(1)预测性：土地平整工程是人为的打破其原有生态系统，然后重建新的生态系统过程，即使按较严格的施工工艺进行平整，表层土壤养分的不均衡现象仍然不能完全避免。因此结合无人机dem数据进行分区，根据耕地耕层厚度的变化，对土地平整后作物长势进行预测，在耕作前进行有针对性的改良。
22、(2)时效快：通过卫星遥感影像获取的植被指数和地块信息可以提供准确的植被生长状况和土壤养分需求信息，相较于传统测土配方化验，成本更低，时效更快。
23、(3)准确度高：可以实现对农田内部进行精确、个性化的调控，使养分供给更加符合植物的实际需求。
24、本专利技术的方法可用于在土壤改良和精准施肥领域。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.土地平整后水田长势的预测方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的土地平整后水田长势的预测方法，其特征在于，所述的分割软件为eCognition 8.7或PIE basic 6.3。
3.土地平整后水田精准管理分区的方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
4.根据权利要求3所述的土地平整后水田精准管理分区的方法，其特征在于，步骤一中所述的作物关键生育期为作物成熟期。
5.根据权利要求3或4所述的土地平整后水田精准管理分区的方法，其特征在于，步骤一中所述的多光谱影像的空间分辨率小于10m，即中高分辨率的水田多光谱影像。
【技术特征摘要】
1.土地平整后水田长势的预测方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的土地平整后水田长势的预测方法，其特征在于，所述的分割软件为ecognition 8.7或pie basic 6.3。
3.土地平整后水田精准管理分区的方法，其特征在于，该方法按以下步...
【专利技术属性】
技术研发人员：马士耐，刘焕军，王轶昂，洪旭，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。