成果名称:

耕地质量天空地立体化监测关键技术

完成单位:

华南农业大学、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、北京市农林科学院、浙江大学、大连理工大学、广东省土地开发整治中心、广西壮族自治区国土资源厅土地整理中心、山西省土地整理中心、青海省土地统征整理中心、四川省土地统征整理事务中心、重庆市农村土地整治中心、广东友元国土信息工程有限公司、广州慧图信息科技有限公司

主要人员:

胡月明、史舟、吴文斌、潘瑜春、陈志奎、张瑞、卢瑛、李波、王广兴、谭正喜、宁晓锋、薛洪栓、叶宗达、牛建中、赵涛、莫建兵、郭泰圣、谢森辉 等30人

介绍:

本成果来源于国家自然科学基金“土壤空间预测方法及其不确定性研究”、“基于无线传感器网络的土壤水分时空变异研究”、“基于遥感-模型融合的高寒山区土壤有机碳时空演化与空间表征研究”，国家863计划课题“多尺度农田信息获取与融合技术”，国家科技支撑计划子课题“土地整理项目管理信息系统研究”等科研项目22项，研发经费3427万元；
本成果的是土地资源管理、地理学、土壤学与计算机科学的交叉研究成果。研究了耕地质量天空地立体化监测关键技术，融合数据挖掘和知识发现的评价方法、大数据集成管理与分析技术，研发了耕地质量天空地立体化动态监测系统，构建了跨部门多层级协同监管与服务模式。
本成果主要性能指标如下：自主研发的可见近红外土壤光谱检测仪有机质预测结果R2和RPD指数分别为0.899和3.158，较传统方法精度提高了28%以上；建立了基于土壤可见近红外光谱库的全氮局部加权回归（LWR）模型，检测结果R2和RPD分布为0. 83和2.41，检测精度高。利用 Takagi-Sugeno 模糊模型建立的 TDR 土壤水分传感器标定模型与真实 TDR-3 土壤水分传感器的测量相关系数均在 0.9 以上，检测效果好。基于遥感技术的耕地质量等级评价方法总体精度为78.4%，Kappa系数为0.7209，满足评价的需求。耕地质量大数据平台在1000个用户并发的情况下，业务查询的平均响应时间为 2.765 秒；软件平台正常运行期间， CPU 资源占用率 90%以上时间平均为 25.2%。
技术的创造性与先进性体现在：（1）提出了基于空间分异的多目标监测点布设优化方法，研制了耕地质量移动监测实验室，突破了耕地质量监测物联网及高分遥感应用关键技术，构建了耕地质量天空地立体化监测技术系统。（2）提出了多因素多因子综合判别空间拓扑评价单元划分及属性赋值方法，研发了状态向量作用下的模糊变权耕地质量评价、数据挖掘与知识推理相融合的耕地质量评价等模型库，构建了全流程耕地质量评价技术体系。（3）提出了平衡多层资源分布框架下的存储与可扩展双层索引算法，构建了可回溯的多基态时空数据组织模型，研制了跨部门多层级耕地质量大数据系统，设计并实现了强鲁棒、可伸缩、业务可定制的耕地质量综合监管平台。
本成果达到中试阶段，适用于耕地质量信息系统建设，耕地质量更新评价、监测评价与定级试点，以及永久基本农田划定、土地整治规划设计、高标准基本农田建设等业务，成果已部署在国土资源部、农业部相关业务机构，在广东、广西、海南、福建、湖南、湖北、山西、四川、重庆、青海等省市区耕地质量更新评价、监测评价、定级试点、综合管理等业务工作中得到应用，经济社会效益显著，具有重要的示范作用和应用推广价值。

批准登记号:

粤科成登（2）字【2018】0177

登记日期:

2018-04-24

研究起止时间:

2006.01 至2017.12

所属行业:

农、林、牧、渔业

所属高新技术类别:

电子信息

评价单位名称:

中国地理信息产业协会

评价日期:

2018.03.16