基于遥感与耕地质量等级评价的排水能力研究

作     者：王翠婷 

作者单位：安徽农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马友华;余忠

授予年度：2023年

学科分类：082804[工学-农业电气化与自动化] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：耕地质量 等级评价 遥感 排水能力 沟渠识别 

摘      要：保护和提升耕地质量是农业高质量发展的重要举措,客观评价耕地质量显得尤为重要,但传统的田间调查方法无法满足客观、高效的评价要求。排水能力是耕地质量等级评价的重要指标,为提高耕地质量等级评价的效率与客观性,本研究构建了基于遥感的耕地排水能力评价方法。以安徽省淮北平原为研究区域,基于2019年6月-7月的Landsat8遥感数据,采取阈值法、基于规则的面向对象法与监督分类中的最大似然法、随机森林法和支持向量机法在ENVI5.3软件中提取淮北平原现有的农田排水沟渠,选取最佳的沟渠提取结果,用Arc GIS软件进行矢量化处理。根据沟渠长度建立缓冲区,计算沟渠可满足排水的耕地范围和面积,结合地形和土壤条件对淮北平原的耕地地块排水能力进行评分,将排水能力划分为充分满足、满足、基本满足、不满足四个等级。最后与同期的耕地质量评价成果中的耕地排水能力进行对比验证。研究结果表明:对比不同分类器的沟渠提取结果,支持向量机对沟渠地物的提取效果较好,总体分类精度可达到89.86%,最大似然法和随机森林法虽然能够分离出沟渠,但存在明显的误分情况,总体分类精度仅有60.10%和59.08%,阈值法和面向对象分类法均难以提取出准确的沟渠地物;选择支持向量机的沟渠提取结果进行矢量化处理并结合淮北平原的地形和土壤因素得出基于遥感的耕地排水能力评价结果,淮北平原中南部的排水沟渠建设较为完善,部分耕地的排水能力可达充分满足和满足,北部的土壤条件和地形条件较好,但沟渠建设不完善,部分耕地的排水能力仅达到基本满足;基于遥感的耕地排水能力评价结果与同期耕地质量评价的排水能力相比,空间分布较为类似,两种方法的评价结果完全吻合(级差为0)的耕地图斑数占研究区总耕地图斑数的34.53%,级差为1以内的耕地图斑数达76.15%,耕地质量等级差异均在一个等级以内。根据上述研究结果,结合淮北平原排水限制因素,提出不同区域的排水能力提升措施如下:中南部砂姜黑土区应重点改良土壤质地和结构以提高该区域耕地整体排水能力,例如多施用有机肥和绿肥还田等,同时保障排水系统的正常运转;北部区域应重点加强农田排水设施建设。