[发明专利]一种中分辨率遥感影像中塑料大棚提取及盖度反演的方法

说明书

本发明提供了一种中分辨率遥感影像中塑料大棚(Plastic Greenhouse，PG)提取及盖度反演的方法。主要步骤包括：1)遥感影像大气纠正，获取地表真实反射率；2)归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)及归一化城建指数(Normalized Difference Building Index，NDBI)阈值处理，去除浓密植被及大部分人造地表；3)塑料大棚指数(Plastic Greenhouse Index,PGI)处理，提取PG区域；4)PG盖度估算，预测像元内PG盖度(影像像元内PG的比例)。本发明提供的方法不仅可以有效的利用中分辨率遥感影像进行PG覆盖区的检测，同时可以对像元内PG盖度进行有效的估算，大大提高PG覆盖监测的精度。

技术领域

本发明涉及一种塑料大棚提取的新方法，特别是针对利用中分辨率遥感影像进行塑料大棚空间覆盖的提取以及影像像元内塑料大棚盖度的反演，属于图像处理领域。

背景技术

自19世纪50年代，日本及欧洲国家利用塑料膜进行植被温床栽培的实验取得成功以来，塑料大棚(Plastic Greenhouse，PG)农业种植获得了空前发展，并迅速遍及世界各地。截止到2016年，全世界PG农业的种植面积已经达到了3.019×10⁶公顷。参见Briassoulis,D.,Dougka,G.,Dimakogianni,D.,Vayas,I.,2016.Analysis of thecollapse of a greenhouse with vaulted roof.Biosystems Engineering.151,495-509,(《拱形大棚倒塌分析》，Briassoulis,D等，生物系统工程杂志，2016年)。作为传统农业向精细化农业的一种转变方式，塑料大棚材料具有良好的保温保湿作用，从而可以有效协助农作物避免不利的生长条件，提高农作物的生产量。然而，大量的塑料制品的使用给区域环境带来了极大的压力，例如产生大量的塑料垃圾、破坏农业种植区的生物多样性、造成不良的视觉影响等。

此外，由于塑料材质特殊的物理特征(光学透射性、气密性以及高反射性)，PG农业的大范围覆盖能够改变能量与水汽循环，从而影响区域气候。其对气候的影响机理主要表现在三个方面。1)增强地表的反射率：PG农业中广泛使用的白色透明塑料膜具有较高的反射率，因此可以大大增加地表反射，减少地表吸收的能量。2)减少PG内部辐射能量的向外扩散：来自PG内部农作物或土壤反射的太阳光能量或地物发射的长波辐射能量会部分被反射回PG底部，经多次散射或反射而最终被吸收，从而减少PG内能量向大气中的扩散。3)隔断蒸散发向大气中的扩散：塑料膜具有很好的气密性，能够完全阻止植被蒸腾或地表蒸发作用产生的水分向大气中的扩散，从而达到保湿的效果。基于以上几方面的作用，PG农业覆盖区上空极易形成干燥的上升气流，从而影响当地的气候(降水、温度等)，参见Campra,P.,Garcia,M.,Canton,Y.,Palacios-Orueta,A.,2008.Surface temperature southeasterncooling trends and negative radiative forcing due to land use change towardgreenhouse farming in Spain.Journal of Geophysical Research:Atmospheres.113(D18)(《西班牙大棚农业发展引起地表温度东南冷却及负面辐射强迫》，Campra,P等，大气圈杂志，2008年)。因此，准确的掌握PG农业的空间分布以及时间变化对于最大化其经济效益同时最小化其环境影响具有深远意义。