耕地质量等级评价方法、装置及电子设备

1.本发明涉及遥感监测技术领域，尤其涉及一种耕地质量等级评价方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.耕地质量等级评价是摸清耕地质量的基本状况、合理安排耕地种植与开展耕地保护的数据基础，通过进行耕地质量等级评价能够进一步促进耕地质量的提升和资源可持续利用。
3.目前耕地质量等级评价主要以相关的耕地质量等级标准和评价指标体系为依据开展，该方法以大量的实地调查样点的布设、多达二十种左右指标的实地调查与实验室化验分析为依据，需要投入大量的人力、物力和财力，操作繁琐，并且绝大部分指标的空间化方法为“以点代面”，数据收集过程中存在不容忽视的人为因素的影响，可能会导致评价精度较低。
4.另外，部分学者以遥感监测的植被指数或农作物产量监测结果为依据，进行耕地质量评价，此方法易受农作物种植情况等人为的影响，评价当年未种植的耕地易被忽略，具有一定的片面性，评价精度也并不高。


技术实现要素：

5.本发明提供一种耕地质量等级评价方法，用以解决现有技术中的操作繁琐，评价精度低的缺陷。
6.第一方面，本发明提供一种耕地质量等级评价方法，包括：根据目标区域的点位数据和遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的评价指标集；根据所述评价指标集中各评价指标的赋值和预设权重，确定所述任一耕地地块的耕地质量综合指数；根据所述耕地质量综合指数，确定所述任一耕地地块的耕地质量等级。
7.根据本发明提供的一种耕地质量等级评价方法，所述评价指标集包括耕地地力指标、灌溉能力指标、排水能力指标、农田林网化率指标、土壤有机质指标；所述根据目标区域的点位数据和遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的评价指标集，包括：根据所述遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的耕地地力指标、排水能力指标和农田林网化率指标；根据所述点位数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的灌溉能力指标和土壤有机质指标。
8.根据本发明提供的一种耕地质量等级评价方法，所述遥感数据包括在预设时段内的长时间序列遥感影像；根据所述遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的耕地地力指标，包括：根据所述长时间序列遥感影像，计算所述目标区域在所述预设时段内的每一时期的归一化植被指数；根据每个预设时长内每个时期的所述归一化植被指数，计算在所述预设时段内每个预设时长内所述目标区域的累计归一化植被指数，并将最大的累计归一化植被指数作为所述目标区域的目标归一化植被指数；根据所述目标归一化植被指数，确
定所述任一耕地地块的耕地地力指标。
9.根据本发明提供的一种耕地质量等级评价方法，所述遥感数据包括数字高程模型数据；根据所述遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的排水能力指标，包括：根据所述数字高程模型数据，获取所述目标区域的坡度分布；根据所述坡度分布，确定所述任一耕地地块的排水能力指标。
10.根据本发明提供的一种耕地质量等级评价方法，所述遥感数据包括高分辨率遥感影像；根据所述遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的农田林网化率指标，包括：根据所述遥感数据，获取所述目标区域的林网空间分布图；根据所述林网空间分布图，获取所述任一耕地地块的农田林网化率指标。
11.根据本发明提供的一种耕地质量等级评价方法，所述点位数据包括：灌溉井数据、气象数据；根据所述点位数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的灌溉能力指标，包括：根据所述灌溉井数据和所述气象数据，获取所述目标区域的供水量指标；根据所述目标区域内的主导农作物种植模式，确定所述目标区域的需水量指标；根据所述供水量指标和所述需水量指标，确定所述任一耕地地块的灌溉能力指标。
12.根据本发明提供的一种耕地质量等级评价方法，所述点位数据包括土壤有机质点位数据；根据所述点位数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的土壤有机质指标，包括：根据所述土壤有机质点位数据，采用空间插值的方法获取所述目标区域的土壤有机质空间分布；根据所述土壤有机质空间分布，获取所述任一耕地地块的土壤有机质指标。
13.根据本发明提供的一种耕地质量等级评价方法，在根据所述耕地质量综合指数，确定所述任一耕地地块的耕地质量等级之后，还包括：根据每个所述耕地地块的耕地质量等级，构建所述目标区域的耕地质量等级分布图。
14.第二方面，本发明还提供一种耕地质量等级评价装置，包括：
15.评价指标集获取模块，用于根据目标区域的点位数据和遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的评价指标集；
16.耕地质量综合指数获取模块，用于根据所述评价指标集中各评价指标的赋值和预设权重，确定所述任一耕地地块的耕地质量综合指数；
17.耕地质量等级获取模块，用于根据所述耕地质量综合指数，确定所述任一耕地地块的耕地质量等级。
18.第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述耕地质量等级评价方法的步骤。
19.第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述耕地质量等级评价方法的步骤。
20.本发明基于遥感数据和点位数据，提取出对待测区域内各耕地地块进行质量评价的评价指标，以计算各耕地地块的耕地质量综合指数，用于对耕地地块的耕地质量等级进行评价，可以更加高效和精确的对耕地质量等级进行评价。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术
描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明提供的耕地质量等级评价方法的流程示意图；
23.图2是本发明提供的耕地质量等级评价装置的结构示意图；
24.图3是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.下面结合图1-图3描述本发明实施例所提供的耕地质量等级评价方法和装置。
28.图1是本发明提供的耕地质量等级评价方法的流程示意图，如图1所示，包括但不限于以下步骤：
29.步骤101：根据目标区域的点位数据和遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的评价指标集。
30.目标区域即为需要进行耕地质量等级评价的土地区域，目标区域可以选择区级区域或者实际区域。例如，目标区域可以为河北省藁城区。
31.点位数据可以通过在目标区域设置的多个监测点获取。例如，可以通过设置监测点，获取目标区域内的监测点周围的气象数据或者土壤成分数据等。遥感数据可以选择遥感影像卫星所拍摄的遥感影像数据，遥感数据可以通过相关的网站进行下载。进一步地，遥感影像数据的分辨率以及类型均可以根据需要选择。
32.耕地地块的划分可以参照国土调查发布的与目标区域相关的农用地块图。
33.为了对耕地地块的耕地质量等级进行评价，本发明设置了多个评价指标，构成了评价指标集。
34.可选地，评价指标集包括：耕地地力指标、灌溉能力指标等。
35.需要说明的是，本发明可以采用地理信息系统(geographic information system，gis)对遥感数据和点位数据进行处理，以获取上述评价指标集。
36.步骤102：根据所述评价指标集中各评价指标的赋值和预设权重，确定所述任一耕地地块的耕地质量综合指数。
37.为了更加方便的利用耕地地块的评价指标集，对耕地地块进行更加精确的耕地质量评价。本发明参照相关的耕地质量等级划分标准对各评价指标进行赋值。例如，根据任一耕地地块的灌溉能力指标，可以对任一耕地地块的灌溉能力进行评价，并且根据评价的结果对灌溉能力指标进行相应的赋值，赋值可以为1、0.8等。
38.通过计算耕地地块的每个评价指标的赋值与其对应的预设权重的乘积，并且对所有的乘积求和，便可以得到耕地地块的耕地质量综合指数。其中，预设权重可以充分参考相关的耕地质量等级划分标准中的指标权重和评价结果进行设置。
39.步骤103：根据所述耕地质量综合指数，确定所述任一耕地地块的耕地质量等级。
40.可选地，根据耕地质量综合指数，并且参考相关的耕地质量等级划分标准，便可以确定耕地地块的耕地质量等级。例如：将耕地质量等级评定为10个质量等级，从1等到10等耕地质量依次递减，1等耕地质量最好，10等最差。
41.本发明提供一种耕地质量等级评价方法，基于遥感数据和点位数据，提取出对待测区域内各耕地地块进行质量评价的评价指标，以计算各耕地地块的耕地质量综合指数，用于对耕地地块的耕地质量等级进行评价，可以更加高效和精确的对耕地质量等级进行评价。
42.基于上述实施例，作为一种可选地实施例，本发明提供一种耕地质量等级评价方法，所述评价指标集包括耕地地力指标、灌溉能力指标、排水能力指标、农田林网化率指标、土壤有机质指标；所述根据目标区域的点位数据和遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的评价指标集，包括：根据所述遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的耕地地力指标、排水能力指标和农田林网化率指标；根据所述点位数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的灌溉能力指标和土壤有机质指标。
43.本发明从耕地地力、农田基础设施条件和生物多样性三个大的方面确定对耕地地块进行评价，确定了评价指标集组成，包括：耕地地力指标、灌溉能力指标、排水能力指标、农田林网化率指标、土壤有机质指标等。其中，用耕地地力指标表征耕地地力；用灌溉能力指标、排水能力指标、农田林网化率指标这些指标表征农田基础设施条件；用土壤有机质指标表征生物多样性。
44.本发明从上述三个方面出发，实现地块尺度的耕地质量等级的快速评价，具有较强的实用性和普适性，下面将分别对上述评价指标集中每种评价指标的获取方式进行说明。
45.可选地，遥感数据包括在预设时段内的长时间序列遥感影像；根据所述遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的耕地地力指标，包括：根据所述长时间序列遥感影像，计算所述目标区域在所述预设时段内的每一时期的归一化植被指数；根据每个预设时长内每个时期的所述归一化植被指数，计算在所述预设时段内每个预设时长内所述目标区域的累计归一化植被指数，并将最大的累计归一化植被指数作为所述目标区域的目标归一化植被指数；根据所述目标归一化植被指数，确定所述任一耕地地块的耕地地力指标。
46.可选地，长时间序列遥感影像可以选择长时间序列中高分辨率影像，分辨率等级可以为10m、5m、1m等，长时间序列遥感影像可以为哨兵卫星获取的遥感影像。
47.可选地，预设时段可设置为不少于3年(本实施例中可将预设时段设置为3年)，每个时期可以设置为1个月，预设时长可以设置为1年。
48.例如：本发明利用在3年内的长时间序列遥感影像，计算每个月的遥感影像的归一化植被指数后，以年为时间单位，对归一化植被指数进行累加，得到每一年(预设时长)的累计归一化植被指数；进一步地，从多年的累计归一化植被指数中选取其中的最大值，并将最大值作为目标区域的目标归一化植被指数。
49.本发明可以利用gis手段，将目标区域的目标归一化植被指数与耕地地块叠加，即可以获取每个耕地地块的目标归一化植被指数，并且对其进行归一化处理，便可以获得每个耕地地块的耕地地力指标。
50.可选地，遥感数据包括数字高程模型数据；根据所述遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的排水能力指标，包括：根据所述数字高程模型数据，获取所述目标区域的坡度分布；根据所述坡度分布，确定所述任一耕地地块的排水能力指标。
51.本发明可以利用目标区域的数字高程模型(digital elevation model，dem)数据，计算出目标区域的坡度分布，并且可以利用任一耕地地块的坡度来衡量其排水能力。
52.可选地，将坡度大于5
°
的耕地地块的排水能力指标设置为“充分满足”，并且赋值1；将坡度小于2
°
的耕地地块的排水能力指标设置为“基本满足”，并且赋值0.7；将坡度大于2
°
小于5
°
的耕地地块的排水能力指标设置为“满足”，并且赋值0.85。基于上述方式即可以获取各耕地地块的排水能力指标。
53.可选地，所述遥感数据包括高分辨率遥感影像；根据所述遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的农田林网化率指标，包括：根据所述遥感数据，获取所述目标区域的林网空间分布图；根据所述林网空间分布图，获取所述任一耕地地块的农田林网化率指标。
54.本发明利用目标区域的高分辨率遥感影像，人工数字化提取耕地地块周边的林网空间分布图。以耕地地块为单元，对每个耕地地块做10m的缓冲区，以提取每个耕地地块周边范围内的林网面积，并通过该林网面积除以该耕地地块的总面积，计算农田林网化率指标。
55.根据农田林网化率指标的数值，可以将农田林网化分为高中低三个等级，并分别赋值1、0.8和0.6。
56.可选地，所述点位数据包括：灌溉井数据、气象数据；根据所述点位数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的灌溉能力指标，包括：根据所述灌溉井数据和所述气象数据，获取所述目标区域的供水量指标；根据所述目标区域内的主导农作物种植模式，确定所述目标区域的需水量指标；根据所述供水量指标和所述需水量指标，确定所述任一耕地地块的灌溉能力指标。
57.本发明中的灌溉井数据至少包含了含经纬度、出水量、灌溉面积等数据；气象数据主要是为了计算目标区域内的降水量。根据灌溉井数据和气象数据可以计算目标区域的供水量指标。
58.具体的，可以将灌溉井数据以最小的行政单元(如村)为依据进行分组，统计各行政单元内的年供水量，记为i(单位为立方米)，并对其进行单位转换(可以转换为立方米/
亩)；将监测点位的气象数据进行空间插值，并提取每个行政单元内降水量并进行相应的单位转换，以获取降水供水量，记为p。本发明中将年供水量i和降水供水量p的和作为目标区域的供水量指标，记为i p。
59.以目标区域主导农作物种植模式为依据，利用彭曼蒙特斯公式和目标区域内的气象数据，本发明可以计算主要种植模式下的农田需水量指标，记为d。例如，河北省藁城区主要种植模式为冬小麦和夏玉米，计算需水量指标时将全年根据两种作物的生育期分为两个时间段分别进行计算，两种作物的需水量累加即得该区域全年的需水量指标d。
60.本发明中灌溉能力指标记为ic，为耕地地块的供水量指标(i p)与需水量指标d的比值。依据灌溉能力指标ic，当ic≥1.0时，可将灌溉能力指标设置为“充分满足”；当0.8≤ic＜1时，可将灌溉能力指标设置为“满足”；当0.5≤ic＜0.8时，可将灌溉能力指标设置为“基本满足”；当ic＜0.5时，可将灌溉能力指标设置为“不满足”。参考相关的耕地质量等级划分标准可以对上述4类灌溉能力指标分别赋值为1、0.85、0.7、0.5。基于上述方式，在获取目标区域的灌溉能力指标，进一步地可以得到目标区域内的任一耕地地块的灌溉能力指标。
61.可选地，所述点位数据包括土壤有机质点位数据；根据所述点位数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的土壤有机质指标，包括：根据所述土壤有机质点位数据，采用空间插值的方法获取所述目标区域的土壤有机质空间分布；根据所述土壤有机质空间分布，获取所述任一耕地地块的土壤有机质指标。
62.土壤有机质点位数据为各个监测点的土壤有机质数据，以上述土壤有机质数据为基础，可以采用克吕格空间插值方法，获取目标区域的土壤有机质空间分布，并与耕地地块图叠加，获取每个耕地地块的土壤有机质含量，并对上述土壤有机质含量进行归一化处理，即可以获取每个耕地地块的土壤有机质指标。
63.可选地，在通过耕地质量综合指数，确定任一耕地地块的耕地质量等级之后，还可以根据每个所述耕地地块的耕地质量等级，利用gis手段，构建目标区域的耕地质量等级分布图。
64.本发明提供的耕地质量等级评价方法，一方面与相关的耕地质量等级标准的评价方法和结果具有较高的匹配性，另一方面不仅大大缩减了评价指标体系的复杂度，也增强了体系中各指标获取的便捷性和普适性，大大降低了耕地质量等级评价对人工调查的依赖性，提高了耕地质量等级评价的便捷性。
65.此外，该方法所涉及的指标与获取方法可适用于不同地区且不同平台的遥感数据均可使用，实际应用中应根据数据的可获取性和具体需求，确定所需遥感数据的时空分辨率和收集方式即可。
66.基于上述实施例，作为一种可选的实施例，本发明充分参考相关的耕地质量等级划分标准的指标权重，将本发明中的灌溉能力指标、排水能力指标和农田林网化率指标三个指标的预设权重分别设定为0.172，0.04和0.01。
67.耕地地力指标与土壤有机质指标二者权重之和为0.778，本发明以所有耕地地块计算所得的耕地质量综合指数与耕地质量评价验证数据中的原始耕地质量综合指数之间的总误差最小为原则，确定二者的预设权重。以河北省藁城区为例，耕地地力指标的预设权重为0.5208，土壤有机质指标为0.2572。其中，耕地质量评价验证数据为基于相关的耕地质
量等级划分标准评价的地块尺度的原始耕地质量综合指数与原始耕地质量等级。
68.本发明并以相关的耕地质量等级划分标准中的指标权重和原始耕地质量综合指数为依据，确定各评价指标的预设权重，进一步的提高了进行耕地质量等级评价的精度。
69.图2是本发明提供的耕地质量等级评价装置的结构示意图，如图2所示，该装置主要包括：评价指标集获取模块201、评价指标集获取模块202、耕地质量等级获取模块203。
70.其中，评价指标集获取模块201，用于根据目标区域的点位数据和遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的评价指标集；
71.评价指标集获取模块202，用于根据所述评价指标集中各评价指标的赋值和预设权重，确定所述任一耕地地块的耕地质量综合指数；
72.耕地质量等级获取模块203，用于根据所述耕地质量综合指数，确定所述任一耕地地块的耕地质量等级。
73.需要说明的是，本发明实施例提供的耕地质量等级评价装置，在具体运行时，可以执行上述任一实施例所述的耕地质量等级评价方法，对此本实施例不作赘述。
74.本发明提供了一种耕地质量等级评价装置，基于遥感数据和点位数据实现了对耕地地块的评价指标的获取，并且计算耕地地块的耕地质量综合指数以对耕地地块的耕地质量等级进行评价，该方法与耕地质量国家标准匹配度高，可以更加高效和精确的对耕地质量等级进行评价。
75.图3是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(communications interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行耕地质量等级评价方法，该方法包括：根据目标区域的点位数据和遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的评价指标集；根据所述评价指标集中各评价指标的赋值和预设权重，确定所述任一耕地地块的耕地质量综合指数；根据所述耕地质量综合指数，确定所述任一耕地地块的耕地质量等级。
76.此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
77.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的耕地质量等级评价方法，该方法包括：根据目标区域的点位数据和遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的评价指标集；根据所述评价指标集中各评价指标的赋值和预设权重，确定所述任一耕地地块的耕地质量综合指数；根据所述耕地质量综合指数，确定所述任一耕地地块的耕地质量等级。
78.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程
序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的耕地质量等级评价方法，该方法包括：根据目标区域的点位数据和遥感数据，获取所述目标区域内任一耕地地块的评价指标集；根据所述评价指标集中各评价指标的赋值和预设权重，确定所述任一耕地地块的耕地质量综合指数；根据所述耕地质量综合指数，确定所述任一耕地地块的耕地质量等级。
79.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
80.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
81.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。