用NOAA图像监测冬小麦长势的方法研究

分析了运用NOAA－AVHRR图像监测冬小麦长势的可行性和理论基础;提出了图像处理方法和工作流程;图像预处理,。计算植被指数和差值,分区统计和汇总,图形输出和编写报告;在此基础上,对这种方法进行了评价和提出改进设想。     

基于HJ-1卫星的冬小麦叶片SPAD遥感监测研究

SPAD能够反映植株叶绿素含量,而植株叶绿素的含量及动态变化,对评价作物生产能力、预测产量和品质均有重要意义。该研究以湖北省潜江市后湖管理区冬小麦为研究对象,通过田间观测不同生育期冬小麦叶片SPAD变化情况,结合我国自主研发的HJ-1卫星对研究区域进行同步监测,选取并计算RVI、DVI、NDVI、GRVI四种植被指数,通过对4种植被指数与冬小麦叶片SPAD进行相关性分析,并构建植被指数与冬小麦叶片SPAD回归反演模型,结果显示相关性均较高。通过对比四种植被指数模型反演精度,NDVI-SPAD对数模型预测精度较高,精度检验表明平均相对误差为-2.34,均方根误差(RMSE)为5.65,能够较好的反演研究区域内的冬小麦SPAD。利用HJ-1卫星结合NDVI-SPAD对数模型能够有效对研究区域冬小麦叶片SPAD进行遥感监测。     

海南天然橡胶长势及产胶潜力遥感监测系统研发

[目的]为准确及时地监测海南天然橡胶长势变化、估算天然橡胶产胶潜力,为相关部门提供决策依据,并实现风云三号气象卫星资料在天然橡胶产业进行气象服务的应用示范作用。[方法]文章基于风云三号气象卫星资料、同期气象观测数据以及海南天然橡胶种植信息等,采用不同时间天然橡胶NDVI的对比、与历史同期常年平均值的对比分析等方法进行橡胶长势监测,并基于CASA模型构建天然橡胶净初级生产力估算模型,再结合天然橡胶干物质分配率构建了天然橡胶产胶潜力估算模型,在此基础上,利用Visual Stdio.net 2010、MeteoInfo平台采用C#语言设计开发了海南天然橡胶长势及产胶潜力遥感监测系统。[结果]系统主要包括基础数据库、天然橡胶长势监测、天然橡胶产胶潜力估算、专题图制作等功能。[结论]通过天然橡胶长势监测技术方法和天然橡胶产胶潜力估算方法的应用以及监测系统的建立,可及时了解天然橡胶的长势规律及产胶潜力变化,快速掌握气象灾害对天然橡胶生长造成的影响,为提高干胶产量提供了技术和软件支撑。     

基于HJ-CCD影像的河南省冬 小麦种植面积变化全覆盖监测

针对目前省域冬小麦种植面积遥感监测业务化运行中所存在的监测精度与成本之间相互制约的现实问题,该文以冬小麦主产区河南省为研究区域,利用2008年我国发射升空HJ卫星提供的遥感影像,通过分区解译,得出2009/2010年度河南省冬小麦种植面积年际变化率。结合两年冬小麦地面样方进行精度检验表明,利用HJ-CCD影像来进行河南省冬小麦种植面积变化全覆盖监测是可行的。     

基于多尺度分割的面向对象分类方法 提取冬小麦种植面积

应用面向对象方法,对遥感图像进行多尺度分割,即首先进行大尺度分割,结合NDVI提取植被信息,将图像分为植被和非植被;然后在植被信息类内再进行小尺度分割,利用NDVI并融入几何特征进一步提取冬小麦种植面积及空间分布。在遥感分类的基础上,将线性数据按宽度缓冲,从分类结果中扣除。将扣除结果与地面样方实测数据对比分析。结果表明,监测结果减轻了传统分类方法的椒盐效应,监测结果与验证样方数据比较精度为94.06%。     

锡林郭勒盟牧草长势监测及其与气候的关系

该文以锡林郭勒盟为研究区域,运用2002、2003年的MODISNDVI数据对牧草长势进行了动态监测;并在此基础上,以光合有效辐射、温度和降雨量作为气候指标,分析了它们与牧草长势之间的关系。结果表明：5～9月份,牧草长势呈现单峰态变化。以7月或8月MODISNDVI最高;空间上,牧草长势呈现出明显的东、中、西部差异。以7、8月份差异最为显著;影响5月份牧草长势的气候因子主要是前一年11月至当年4月的月平均气温;影响青草期中后期牧草长势的气候因子主要是降水量,尤其是7、8月份的降水量。     

欧盟合作项目——“华北平原农作物长势监测与产量预测”正式启动

2005年2月2～3日,欧盟合作项目“华北平原农作物长势监测与产量预测”启动会在中国农科院资源区划所召开。来自比利时佛拉芒技术研究所(VITO)、荷兰瓦赫宁根大学大地研究所(Alterra)、中国气象局和中国表科院资源区划所等单位的12名代表出席了会议。     

基于快速设定决策阈值的大范围作物种植分布的遥感监测研究

[目的]作物分布是研究作物种植结构的基础,利用遥感进行大范围作物布局的监测识别,对推进农业种植结构研究、分析农业模式和制定农业政策都具有重要的意义。为了更好地适应作物生产的需求,解决大范围作物种植分布遥感监测方法复杂的问题,亟待构建一种快速实用的作物提取方法,实现作物种植信息的快速高效获取。[方法]以江苏省水稻、小麦和玉米为研究对象,利用作物关键生育期内的多时相中分辨率遥感影像,针对作物生长特点进行影像的特征转换,以行政区县为基础的作业单元进行区域划分及阈值设定,构建多时相阈值决策提取模型,并提出一种基于少量样本投射的阈值快速确定的方法,实现大范围作物分布的快速识别。[结果]该方法能够快速分单元确定模型的阈值,     

模型模拟华北地区气候变化对冬小麦产量的影响

该文利用IPCC AR4模式资料和基于多年观测资料生成的格点数据,建立降水、最高/最低气温的统计降尺度关系,获取华北地区高分辨率未来气候情景空间分布;利用作物模型模拟IPCC-B1情景下冬小麦生长期和产量变化。结果表明:最高/最低气温模拟结果与观测值比较,相关系数(R2)大于0.70;降水模拟结果与观测值比较,相关系数最小为0.63;IPCC-B1情景下,华北地区冬小麦生长期总体上变短,产量下降。     

基于RapidEye影像的石漠化区休耕地块监测

[目的]该文选取云南省石漠化地区2个休耕试点区为研究区,研究使用RapidEye多光谱影像监测地块休耕状况的方法,为休耕精准监测提供参考。[方法]获取2017年8月2日覆盖研究区的RapidEye影像,进行大气校正、图像配准,选取休耕区及周边地区的绿肥作物、水稻、玉米、烟草、光温棚、遮阳棚、林地及水体等典型地物,分析绿肥作物与其他地物的光谱差异及可分离性;对休耕区影像进行监督分类,获得分类结果,将分类结果二值化为休耕与其他地物,然后使用地块矢量数据与二值化结果进行相交统计,得到地块休耕面积及比例,最后以休耕比例判定地块是否进行休耕。[结果]绿肥作物与其他典型地物光谱差异明显,可分离性良好;验证结果表明,在石漠化休耕区使用RapidEye影像基于休耕比例判别地块休耕的监测方法总精度为98.89%,Kappa系数为0.9292,错分误差为0,漏分误差为1.19%;判别阈值对休耕地块错分或漏分有影响。[结论]具有红边波段的RapidEye影像可用于石漠化休耕区的精准监测。     

基于MODIS NDVI时序数据的丹江口 库区物候格局研究

该文利用2002～2010年中分辨率成像光谱仪MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiome-ter)250m地表反射率8天合成产品计算出归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)时间序列数据,采用Logistic模型拟合时序NDVI曲线提取了丹江口库区生长始期和生长末期两个关键物候参数,以此获取了丹江口库区的物候空间格局。研究表明丹江口库区大部分地区生长始期为3月上旬至4月上旬,生长末期为11月中旬至12月下旬。库区南部生长始期最早,约3月中上旬,生长末期最晚,约12月中下旬;东北部生长始期最晚,约3月下旬、4月上旬,生长末期最早,约11月中下旬;西部生长始期和末期均介于南部和东北部之间,分别为3月中下旬和12月中上旬。丹江库区物候资料缺乏,该研究估算的物候期对于丹江口库区的进一步科学研究以及农业生产具有一定的指导作用。     

基于纹理特征与MODIS NDVI时间序列的耕地面积提取研究

[目的]耕地是粮食安全的重要前提与保障,通过对MODIS时间序列数据的特征分析和提取,讨论了在大尺度条件下的耕地面积提取的可行方法,以期为当地合理利用耕地资源进行农业生产规划与布局提供参考。[方法]文章以呼伦贝尔市为研究区域,选择MOD13Q1为数据源,采用Savizky-Golay滤波方法对MODIS-NDVI时间序列进行滤波处理,并分析各地物间的时间变化特征,最后结合纹理特征信息进行CART决策树分类的结果比较。[结果](1) MODIS-NDVI时间序列能较好的区分不同的土地利用类型;(2) Savizky-Golay滤波降噪能够明显提高分类精度;(3)纹理特征的加入进一步反映地物间差异性;(4)该方法的总体分类精度为83. 72%,Kappa系数为0. 789,其中耕地的提取准确度为86. 33%。[结论]纹理特征使数据像元间的灰度相关性更加丰富,并通过提高像元之间的差异改善结果的精度。该文结果为进一步利用MODIS数据进行土地利用信息与农业资源调查提取提出了新思路。     

基于MODIS遥感的江苏省景观格局

景观格局是由自然或人为因素形成的一系列大小、形状各异、排列不同的景观要素共同作用的结果。文章利用2005年3月份MODIS卫星数据,经过一系列处理后得到江苏省景观图,利用决策数分类法将研究区分为5种景观类型:耕地、城镇用地、水体、自然植被、其它用地;选取斑块数、斑块密度、破碎度、斑块分维数、多样性指数、优势度、均匀度、聚集度、分离度等景观指数,从斑块、斑块类型和景观3个层次上对研究区景观格局进行定量分析。结果表明:江苏省景观斑块共57 030万块,总面积为10.18万km2;在5种景观类型中,耕地和城镇用地是主要景观类型,占全省总面积的68.6451%。江苏省景观多样性程度不高,且斑块空间形状较简单。     

基于MODIS时序数据分析的作物识别方法

通过对植被指数序列数据分析可以准确提取农作物的物候特征信息,从而对不同作物进行识别。该文利用MODIS2004年以旬为单位合成的NDVI数据,采用Coif4小波变换的方法重构作物生长曲线,运用快速傅里叶变换对NDVI时序曲线进行分析,选取曲线均值(0级谐波振幅)、1~3级谐波的初始相位及振幅比例作为作物识别的参数,实现华北地区5种主要作物的识别。经过验证,最终的使用者精度都达到85%以上。     

基于MODIS数据的辽西北地区玉米干旱脆弱性评价研究

传统区域作物脆弱性的研究主要基于气象资料、作物生长观测资料和社会经济统计资料,忽略了作物对极端事件的反应在时空分布上的差异性。众多研究表明,植被指数能够表征水分胁迫下的植被特征,在对旱情的表达上比常规的间接方法更为直接,监测精度更高。研究以辽西北地区2006年玉米干旱为例,基于MODIS数据计算植被状态指数VCI和温度条件指数TCI,根据二者在旱情表达上不同的侧重和研究目的,确定模型参数,构建辽西北地区玉米干旱脆弱性模型,计算玉米干旱脆弱性,并将玉米干旱脆弱性划分为4级,借助GIS技术绘制辽西北地区玉米各生育阶段干旱脆弱性的空间分布图。结果表明,随着时间的推移,辽西北地区玉米干旱脆弱性空间分布也在发生着变化。研究实现了玉米干旱脆弱性在时间变化和空间分布上的差异变化描述,为区域因地制宜地制定防灾减灾规划提供科学依据。     

基于图像和光谱技术的倒伏冬小麦产量评估研究

倒伏作物产量评估是作物倒伏灾害综合评估中的一项重要指标.针对传统倒伏作物产量评估方法的不足,该文提出了一种基于图像处理技术和光谱分析技术的倒伏冬小麦估产方法.研究首先通过冬小麦倒伏模拟试验,人工造成冬小麦倒伏,采集不同倒伏等级冬小麦RGB图像数据、冠层光谱反射率数据,并测量倒伏冬小麦产量.然后,通过RGB图像获得颜色、纹理特征,通过光谱反射率获得光谱吸收、红边和植被指数特征,取与倒伏冬小麦产量最为相关的23个特征量作为产量预测模型的输入变量.最后,使用粒子群算法优化径向基权值并建立估产模型,通过三个倒伏时期的光谱和图像指标估算倒伏冬小麦产量.结果表明,模型估算精度为98.2％,该模型能满足非接触定量化的倒伏冬小麦产量评估需求.     

结合植被指数与作物高度反演冬小麦叶面积指数

[目的]叶面积指数LAI(Leaf Area Index)是反映作物长势的关键参数之一。目前,基于无人机影像进行LAI反演多注重影像光谱信息的应用,但是由于高分影像存在强烈的光谱异质性以及无法区分高密闭度植被垂直方向枝叶的光谱特征等不足,在反演作物LAI时,需要探讨作物高度等结构参数对LAI反演的影响。[方法]文章以冬小麦为例,将无人机影像的光谱信息与点云数据相结合,共同构建LAI反演模型,并与单利用光谱信息的一元线性LAI回归模型进行对比,探讨作物高度信息对LAI反演精度的影响。[结果](1)无人机影像获取的点云数据能有效反演作物高度,其决定系数R~2=0.61,均方根误差RMSE=0.02;(2)基于作物高度和植被指数Ⅵ(Vegetation Index)反演LAI的二元模型(Adjust R~2=0.38,Adjust RMSE=0.55)优于单用植被指数反演LAI的一元模型(Adjust R~2=0.29,Adjust RMSE=0.59),[结论]研究表明作物高度和光谱信息结合的反演模型能够提高作物LAI的反演精度,同时表明作物高度因子在LAI反演中具有重要的应用价值。     

基于光能利用率模型的河南省冬小麦单产估算研究

[目的]快速、准确估算空间尺度上作物产量,对于评价农田生态系统对气候变化的响应、制定科学合理的粮食政策、对外粮食贸易等具有重要意义。河南省冬小麦产量占全国1/4,准确估算河南省冬小麦产量对维护国家粮食安全具有重要作用。单产估算作为农作物估产中的关键技术,也是作物估产的难点之一。[方法]文章首先利用VPM(Vegetation Photosynthesis Model)估算冬小麦NPP(Net Primary Product),结合收获指数、冬小麦收获部分的含水量、含碳量、NPP分配到地上或地下部分比例等一系列符合该研究区的经验指数,进行河南省冬小麦单产估算研究,并分析了引起模拟误差的原因。[结果]模拟单产较实测单产低估4.4%(实测单产为6 810kg/hm~2,模拟单产为6 519kg/hm~2),但两者之间存在显著相关关系,两者相关系数的平方R2=0.70(n=50,p0.01)。通过与MODIS-GPP产品获得的冬小麦单产数据比较,基于VPM模型的模拟结果优于MODIS-GPP产品。[结论]基于VPM可快速、准确估算河南省空间尺度冬小麦单产,该方法具有较好的适用性。     

市场分析·对冬小麦生产的争论及启示

2004年我国小麦获得较好收成，缓和了国内粮食供给趋紧的态势。对冬小麦生产情况的预期和争论，也逐渐偃旗息鼓。但是，小结一下各方专家半年以来所发布的种种信息、报告、意向调查等，对深入理解我国粮食市场，提高市场信息工作水平，会有很多启示。