耕地是保證糧食供給的生命線(xiàn)，為了保護(hù)糧食耕地不被違規(guī)占用，用于其他用途，就必須要對(duì)耕地進(jìn)行監(jiān)管，但傳統(tǒng)人工巡查方式應(yīng)對(duì)“非農(nóng)化”（耕地被建設(shè)占用）、“非糧化”（耕地被種樹(shù)、挖塘等）隱蔽性侵占行為費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而多光譜低空遙感技術(shù)憑借大范圍監(jiān)測(cè)能力與精準(zhǔn)光譜識(shí)別特性，正成為耕地用途智慧化監(jiān)管的核心工具。

一、技術(shù)原理：光譜如何“看見(jiàn)”耕地？

1.耕地光譜指紋特征

通過(guò)分析耕地在不同波段的光譜反射率，構(gòu)建特征庫(kù)。例如，耕地中的植被在近紅外波段有高反射，在紅波段有低反射，利用這種獨(dú)特的光譜特征可以將耕地與其他地物區(qū)分開(kāi)來(lái)。研究表明，在某地區(qū)的多光譜影像分析中，基于光譜特征分析成功識(shí)別出了超過(guò) 80% 的耕地。

耕地區(qū)別于其他地物的核心光譜標(biāo)識(shí)：

植被強(qiáng)反射：作物葉綠素在近紅外波段（780-900nm）反射率＞40%（混凝土＜15%）

土壤特征吸收：裸露耕地土壤在短波紅外（1550-1750nm）具明顯水分吸收谷

動(dòng)態(tài)變化規(guī)律：作物生長(zhǎng)季NDVI值呈“單峰曲線(xiàn)”（0.3→0.8→0.4）

2.多光譜相機(jī)核心優(yōu)勢(shì)

高分辨率影像獲取

低空遙感平臺(tái)（如無(wú)人機(jī)）搭載的多光譜相機(jī)能夠獲取高分辨率的影像，這對(duì)于準(zhǔn)確識(shí)別小塊或不規(guī)則形狀的耕地尤其重要。相比衛(wèi)星遙感，無(wú)人機(jī)可以更接近地面飛行，因此可以獲得更高的空間分辨率圖像，這有助于提高耕地邊界提取的準(zhǔn)確性。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

低空遙感系統(tǒng)具有快速部署能力，可以針對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，為耕地面積變化提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持。這對(duì)于跟蹤城市擴(kuò)展對(duì)周邊農(nóng)地的影響、非法占用農(nóng)田情況等提供了有力工具。

數(shù)據(jù)處理與分析

隨著機(jī)器學(xué)習(xí)算法的進(jìn)步，現(xiàn)在可以更加高效地處理從低空多光譜相機(jī)獲得的數(shù)據(jù)。自動(dòng)化分類(lèi)算法能夠區(qū)分不同的土地覆蓋類(lèi)型，包括耕地與其他用地類(lèi)型，進(jìn)而幫助建立更新的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)。

二、應(yīng)用案例：耕地種植用途調(diào)查（中達(dá)瑞和）

項(xiàng)目背景

為深入貫徹2023年中央一號(hào)文件中對(duì)耕地種植用途管控的指示，同時(shí)遵循習(xí)近平總書(shū)記所說(shuō)的“要像保護(hù)大熊貓一樣保護(hù)耕地”理念，四川省德陽(yáng)市旌陽(yáng)區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局積極推動(dòng)農(nóng)業(yè)數(shù)字化改革，緊扣最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，以信息化手段提升耕地保護(hù)和糧食安全水平。

2024年，德陽(yáng)市創(chuàng)新推動(dòng)數(shù)字三農(nóng)云平臺(tái)耕地種植用途管控一張圖管理系統(tǒng)的項(xiàng)目建設(shè)，積極采用數(shù)字化及無(wú)人機(jī)光譜影像等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)旌陽(yáng)區(qū)(42.9萬(wàn)畝)耕地種植用途實(shí)施了全面、高效、精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理。

項(xiàng)目實(shí)施思路

1.工作原理

多光譜傳感器能夠同時(shí)感知多個(gè)波長(zhǎng)的光譜信息，并將這些信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理分析。通過(guò)檢測(cè)植物葉片反射的不同波長(zhǎng)的光譜信息可以獲取植被的生長(zhǎng)狀態(tài)、病蟲(chóng)害情況以及需求的水分和營(yíng)養(yǎng)等信息。

2.監(jiān)測(cè)內(nèi)容

通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載的多光譜傳感器，對(duì)該區(qū)域主要糧油作物(油菜、水稻、玉米、小麥)的分布情況進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注和數(shù)據(jù)分析。

3.設(shè)備選型

采用具備高分辨率、高精度和高穩(wěn)定性的MAX-S810多光譜無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行監(jiān)測(cè)以便獲得更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

項(xiàng)目實(shí)施步驟

項(xiàng)目實(shí)施效果

總結(jié)，采用低空多光譜遙感技術(shù)，可采集光譜數(shù)據(jù)用于分析建模，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)率、可信度高。對(duì)比傳統(tǒng)手工調(diào)查，效率高性?xún)r(jià)比高，且時(shí)間維度數(shù)據(jù)比對(duì)分析更具價(jià)值。且對(duì)比可見(jiàn)光飛行調(diào)查，采集信息可精細(xì)化到作物種類(lèi)識(shí)別、病蟲(chóng)害識(shí)別等，為智慧農(nóng)業(yè)多維度信息收集提供高價(jià)值數(shù)據(jù)支撐。

審核編輯 黃宇