[发明专利]一种农田秸秆资源空间分布估算方法

权利要求书

1.一种农田秸秆资源空间分布估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：收集研究区域数据，包括

(1)以shp格式或GeoDatabase格式存储的矢量行政区划数据，每个行政单元以矢量多边形存储；

(2)最近一年的统计年鉴数据；

(3)从国家测绘局基础地理信息中心发布的全球地表覆盖30米分辨率产品中获得区域耕地空间分布栅格数据；

(4)从美国NASA发布的MODIS卫星免费数据产品中获取最近一年的MODIS卫星MOD17A3数据产品；该数据产品的空间分辨率为1km×1km，以栅格数据进行存储，每个栅格像元都表示其所在空间位置的NPP值，NPP值表示年净初级生产力；

步骤2：根据《农用地分等规程》中的《全国各县(市)标准耕作制度速查表》，找出研究区域内每个县种植的农作物种类；

步骤3：以国家农业部门或统计部门发布的统计年鉴相关统计资料为基础数据，分别得到以县(市)为单位的各类农作物的播种面积和单产量，其中播种面积按千公顷计算，单产量按吨/千公顷计算；

步骤4：根据每县(市)的各类农作物播种面积计算各类农作物所占面积比例γ_ik，其中，i＝1,2,3,…，为县(市)编号；k＝1,2,3,…，为农作物种类；

步骤5：计算不同种类农作物在单位面积上秸秆资源的理论平均产量；其计算公式如下：

SR_ik＝Y_ik×R_k÷1000；

式中，SR_ik表示第i个县(市)内第k种农作物的单位面积秸秆资源理论平均产量，其中单位面积秸秆资源理论平均产量按吨/公顷计算；Y_ik表示第i个县(市)内第k种作物的单产量，其中单产量按吨/千公顷计算，来自于统计年鉴；R_k表示第k种农作物草谷比系数，即农作物秸秆产量与农作物经济产量之比值；步骤6：根据不同类型农作物秸秆的可收集系数，分别计算各类农作物单位面积可收集秸秆量，其计算公式如下：

CR_ik＝SR_ik×C_k；

式中，CR_ik表示第i个县(市)第k种农作物的单位面积可收集秸秆量，其中单位面积可收集秸秆量按吨/公顷计算；C_k表示第i种农作物秸秆的可收集系数；

步骤7：分别将单位面积(1公顷)与各县(市)各类农作物所占面积比例γ_ik相乘，即可得单位面积内各类农作物所占的耕地面积S_ik；

步骤8：根据各类农作物的耕地面积S_ik与其单位面积可收集秸秆量CR_ik，即可得到单位面积内各类农作物的可利用秸秆量AR′_ik，对其求和，可得第i个县(市)内单位面积平均可利用秸秆量CAR_i，其中CAR_i按吨/公顷计算；计算公式如下：

${\mathrm{CAR}}_i={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^n{S}_{ik}\×{\mathrm{CR}}_{ik};$

步骤9：对全球地表覆盖30米分辨率产品中获得的区域耕地空间分布栅格数据进行预处理；该数据以栅格图像的方式进行存储，每个栅格像元代表地表真实的一块矩形区域的土地，遍历图像上的栅格像元，若该像元为耕地，则标记为1，否则标记为0；本步骤计算得到的结果栅格数据记为R1；

步骤10：将研究区域的县级行政区划矢量图，与步骤9中得到的R1空间叠加分析：遍历R1中的每个像元，若当前像元值为1，且在空间位置上落入了第i个行政区划单元，则将该像元值赋值为CAR_i；若当前像元值为0，或该像元没有落入任何行政区划单元，则该像元值赋值为0；本步骤计算得到的结果栅格数据记为R2；

步骤11：在ArcGIS地理信息系统软件中对1km*1km的NPP空间分布图进行投影和重采样，使其投影方式和像元大小与步骤10中的耕地空间分布栅格数据一致，即将栅格重采样到30米分辨率，投影坐标系统与耕地空间分布栅格数据一致；本步骤计算得到的结果栅格数据记为R3；

步骤12：将R1和R3进行空间叠置，利用ArcGIS地理信息系统软件或ENVI遥感软件，进行掩膜分析，从NPP栅格图像上提取出研究区域耕地的NPP空间分布；提取后的结果栅格图像上，非耕地区域的像元值标记为0；本步骤计算得到的结果栅格数据记为R4；

步骤13：将矢量的行政区划单元数据和R4进行空间叠加，按照行政单元的边界执行空间分区统计，获得各单元内耕地像元的NPP平均值；本步骤计算得到的结果栅格数据记为R5；

步骤14：用R4除以R5，每个像元都可以得到一个相对系数，该系数反映了不同位置的耕地在秸秆生产力大小的相对强度；系数越大，则表明所能提供的生物质能越多；本步骤计算得到的结果栅格数据记为R6；

步骤15：将R6与R2中初步所得农田秸秆量空间分布相乘，即可得到修正后的农田秸秆资源空间分布栅格。