农作物空间格局遥感监测研究进展

我国大多数地区农业发展模式依旧是传统农业耕种模式方式,虽然使用了新型的农作物种类,产量有了很大的提升。但是,由于没有科学的生产方式,农作物的产量和质量依然不能满足于目前的市场需求。近年来,卫星遥感技术被应用到农作物的空间格局上,使得农作物的生产产生了巨大的变化。随着遥感监测技术的不断提高,遥感监测在农作物生长中的应用也越来越广泛,遥感监测技术具有时效高、范围大、成本较低等众多优点,以此在农作物监测中具有重要的作用,正是因为遥感监测在农作物空间格局中的广泛应用,为广大地区在农作物空间格局上提供了科学的数据和技术方式,使得农作物不断增产增收,不仅提供了更为科学的种植方式,更是提高了农户在种植业上的收入。     

农作物种植面积遥感提取研究进展

介绍了农作物种植面积遥感提取方面的研究进展,新算法包括：选择多时相数据、多源遥感数据;GIS辅助等手段,并指出采用中分辨率与低分辨率数据相结合的测量方法是获取作物种植面积的主要趋势之一。     

基于遥感的福建闽侯丘陵区农作物种植面积空间抽样方法

以福建闽侯县作为研究区,采用传统抽样(简单随机抽样、系统抽样、分层抽样)、空间抽样(空间随机抽样、空间系统抽样、空间分层抽样)等方法对研究区农作物种植面积进行样本抽选、总体推算及误差估计,结果表明:1 500 m×1 500 m格网为最优抽样单元尺寸,空间分层抽样方法的相对误差为3.86%,变异系数为6.03%,抽样成本为6.03,抽样效率高.与传统抽样方法相比,空间抽样方法显著减少样本容量,节约调查成本.     

农作物冷冻害遥感监测研究进展

当前全球极端天气气候事件发生的频率和强度增大,造成的灾害损失不断增加。其中,冷冻害是作物常见的灾害之一,农业部门及各地方政府等相关部门都对农作物灾害的实时监测极为关注。遥感技术的发展为作物冷冻害的监测和预报提供了快速、无损、大面积监测的手段。本文对作物冷冻害遥感监测的主要研究进展进行了综述,并归纳了作物冷冻害遥感监测的主要技术方法。目前国内外关于农作物冷冻害遥感监测,在监测机理、精度、实时性和实用化等方面还存在着较大的不足,还有待于深入研究。对此提出了进一步加强光谱响应机理研究、空基和地基相结合、多源多时相数据互补的解决对策,并进行了展望。     

农作物种植结构遥感提取研究进展

农作物种植结构信息对农业生产管理、农业可持续发展及国家粮食安全等具有重要意义。本文中概括了农作物种植结构遥感提取的理论基础,归类了近10年间不同农作物种植结构遥感提取技术方法,重点评述了不同技术方法的特点及应用情况,讨论和展望了未来农作物种植结构遥感提取研究的发展方向。当前,光谱特征、时相特征和空间特征是农作物种植结构遥感提取的三大理论基础。基于单一影像源的种植结构提取方法操作简单,但往往难以获取种植结构“最佳识别期”的遥感影像;基于多时序影像源的种植结构提取方法可以充分利用农作物季相节律特征,成为当前农作物种植结构遥感提取的主流方法。在基于多时序影像源的种植结构提取方法中,多特征参量法较单一特征参量法更适用于农作物种植结构复杂区域,基于多特征参量的统计模型法一定程度上解决了混合像元问题,但模型的鲁棒性有待提高。此外,遥感与统计数据融合的农作物种植结构提取法在国家及全球大尺度的农作物种植结构提取中具有优势,但较低的制图分辨率使得数据产品的区域适宜性较差。未来农作物种植结构遥感提取将以区域“作物一张图”为目标,充分发挥多源数据组合利用的优势,围绕多类型作物同步提取和大范围作物种植结构提取开展深入研究,重点加强遥感数据预处理、特征参量提取和分类器高效选择等关键技术研究,从而提升农作物种植结构遥感提取的时空尺度,满足多方位的农业应用需求。     

高光谱遥感监测农作物病虫害研究进展

农作物病虫害监测是有害生物综合防治必不可少的环节之一。在阐述高光谱遥感监测农作物病虫害原理的基础上,从光谱植被指数和导数光谱的角度入手,综述了近年来国内外高光谱遥感监测农作物病虫害的研究进展,体现了高光谱遥感在植保领域中广阔的应用前景。最后,还提出了研究中一些有待解决的问题。     

松嫩平原中部农作物空间格局时空变化分析

【目的】在国家\"玉米调减\"、\"粮豆轮作\"、\"大豆目标价格\"等种植结构调整政策背景下,分析2011~2016年松嫩平原中部地区农作物空间格局变化,为黑龙江省西部地区种植结构调整提供数据参考和科学基础。【方法】选择克山县为研究区域,利用2016年黑龙江省主要农作物一张图、2011年黑龙江省水稻、玉米本底数据,采取遥感手段提取2011年大豆分布,生成2011和2016年作物空间分布图;选取水稻、玉米、大豆和其他作物为研究对象,分别对农场和县域进行5年内种植结构变化、耕地内部4类作物面积转换分析和景观格局指数评价。【结果】(1)克山县种植结构发生了巨大的改变,55%左右的耕地种植作物发生变化,目前均以玉米、大豆为主,主要变化方向为大豆改种玉米。(2)克山县县域总体景观MPS变大,CI减小,机械化和规模化程度总体提升,AWMSI降低,斑块形状更加规则。【结论】(1)克山县种植结构的发展趋势由相对效益较低的大豆向着相对效益较高的玉米、水稻方向发展,种植结构由2011年的大豆为主要作物,转变为玉米和大豆为主要种植作物,且2016年玉米种植规模超过大豆,成为种植规模最大的作物;水稻受到自然地理条件的制约较大,面积扩张集中在县域的流域附近。(2)大豆、玉米和水稻的规模化、机械化和破碎化程度正逐渐趋于一致,其他作物规模化和机械化程度明显低于3种作物,破碎化程度高于3种作物;大豆、水稻和其他作物分布逐渐离散,玉米区域集中且优势度明显高于其他3种作物。(3)利用景观格局指数,可以很好地量化反映作物种植格局空间分布变化情况,包括规模、空间分布、形状、异质性和相关性情况。     

松嫩平原中部农作物空间格局时空变化

【目的】在国家一系列农业供给侧政策,如大豆目标价格、大豆生产者补贴、水稻最低保护价下调、\"玉米调减\"、\"轮作休耕\"等实施的背景下,对松嫩平原中部地区主要农作物年际空间格局时空变化进行分析,为国家相关农业政策的制定提供依据。【方法】选择松嫩平原中部(海伦市)为研究区域,利用2014、2015、2016、2017和2018年5年农作物空间分布数据,选取水稻、玉米、大豆和其他作物为研究对象,分析年际间农作物空间格局变化、作物面积转换、作物轮作等。【结果】 (1)水稻2014—2017年面积持续增加,2018年水稻面积减少,大豆、玉米5年间年际波动较大,其他作物面积持续增加。(2)2014—2015、2015—2016、2016—2017和2017—2018年这4个时段旱田轮作区域的面积占5年间旱田公共面积的51.72%、50.36%、45.57%、55.32%;玉米和大豆之间的轮作分别占轮作面积的94.42%、93.54%、84.28%、81.76%。(3)4个时段旱田公共区作物轮作次数分别为0次、1次、2次、3次和4次的旱田面积分别为28 248.60、48 695.32、96 812.60、69 538.50、25 731.23 hm~2,分别占旱田公共区面积的10.50%、18.10%、35.99%、25.85%、9.56%。【结论】(1)5年间海伦市作物空间格局发生了较大变化,水稻总体呈增长趋势,其种植面积和比例2017年之前持续增加,年增长率超过10%,2018年略有降低;玉米、大豆种植面积和比例总体呈下降趋势,年际间波动剧烈,且变化趋势相反;其他作物种植面积和比例持续增加,种植比例提高近5倍。(2)2014—2015、2015—2016、2016—2017和2017—2018年这4个时段中旱田轮作区域面积高于45%,2017—2018年轮作面积最高,达到55.32%;玉米和大豆之间的轮作比例总体呈下降趋势,但玉米大豆轮作为主要的轮作方式,高于轮作面积的80%;4个时段均轮作的区域面积不足旱田公共区面积的10%,玉米、大豆的重茬和迎茬仍较为普遍。     

基于MODIS的农作物面积遥感监测及应用

MODIS遥感数据具有探测周期短、覆盖面积广、数据开放等优点,适合大尺度、动态的农业遥感监测应用。结合了MODIS遥感数据资源的特点和农作物物候特征,提出了基于MODIS的农作物面积遥感监测方法,并根据黄淮地区冬小麦种植面积提取的应用需求,选用地理空间数据云平台提供的3种MODIS数据产品进行了农作物面积提取。结果表明,使用5 d合成数据产品的提取精度较高。     

农作物种植面积“一张图”遥感监测业务设计及应用

【目的】农作物种植面积遥感监测是世界农业大国农情遥感监测业务的主要内容,监测结果也是政府宏观监测与生产管理的重要依据。所以农作物种植面积\"一张图\"遥感监测业务的设计及应用为农业生产定量化管理提供进一步服务。【方法】文章在农作物种植面积\"一张图\"概念定义的基础上,提出了基于低、中高空间分辨率2种数据源的\"一张图\"遥感监测技术方案,并采用EOS/MODIS、GF-1/WFV数据实现了全球、中国大陆区域冬小麦空间分布\"一张图\"的监测方案应用。【结果】农作物种植面积\"一张图\"概念的提出,是从监测范围与监测内容上对农作物种植面积遥感监测业务的规范,对遥感监测技术从基础研究向实际应用具有推动作用。【结论】现有遥感数据、分类识别技术能够保证\"一张图\"遥感监测业务方案的实施与实现。限制遥感数据向\"一张图\"成果转化的技术瓶颈,是遥感监测自动识别技术的精度与能力。在今后较长一个时期内,从全球及国家尺度出发,开展作物光谱分布规律研究,进而提出普适性较高的算法,是提高全球、国家尺度农作物种植面积\"一张图\"遥感监测业务效率的主要途径。     

作物种植面积遥感提取方法的研究进展*

 农作物种植面积监测是遥感估产的关键技术之一。回顾和总结了国内外利用遥感数据进行农作物种植面积提取的方法,重点分析了遥感影像分析方法的进展以及大面积作物种植面积提取两个方面,对农作物种植面积遥感提取的发展方向作了简要评述。     

一年一季农作物遥感分类的时效性分析

【目的】基于遥感影像的作物分类研究是提取作物种植面积和长势分析及产量估测的基础,也是推动现代化农业快速发展的动力。研究结果可为农业等相关部门掌握农情,进行宏观调控提供依据。目前,农业遥感研究主要集中于中低分辨率遥感影像,影响植被信息提取的精度,应用高分辨率多时相遥感影像和选择最优分类方法可以提高植被信息提取精度。明确农作物遥感分类的时效性与最优分类方法,为快速、准确地获取作物空间分布数据和农情定量遥感监测提供依据。【方法】基于黑龙江省虎林市2014年5—10月覆盖完整生长期的20幅遥感影像,构建16 m分辨率NDVI时间序列曲线,建立决策树分类模型,通过分类影像进行系列阈值分割,并结合辅助背景数据及专家知识,成功提取虎林市土地利用覆被信息;利用20幅影像依次波段合成的方式进行作物分类,明确最优时相;将提取的耕地范围作为作物分类规则,并与未提取耕地范围的作物分类结果进行比较;同时通过最大似然法、马氏距离法、神经网络法、最小距离法、支持向量机、波谱角分类法、主成分分析法多种分类方法进行作物分类;利用农业保险投保地块数据进行精度验证。【结果】(1)7月初、7月末到8月初、9月末是研究区一年一季作物遥感分类的3个关键时相;(2)决策树分类方法在提取土地利用覆被信息的结果中精度最高,总体精度90.24%,Kappa系数0.87;(3)6月初与7月初2幅影像结合采用最大似然法对作物进行分类的总体精度高达94.01%,Kappa系数为0.79,6月初与7月初的影像结合,可以解决作物分类的时效性;(4)结合9月21日的影像,总体精度进一步提高,大豆分类精度明显提高,最终确定最大似然法为最优作物分类方法。【结论】通过遥感数据能实现在7月上旬对作物进行精准分类,拓展了遥感数据在农业领域的应用价值,对一年一季地区作物快速分类与农情定量遥感监测有重要意义。     

辽宁地区作物低温冷害的遥感监测和气象预报

农作物低温冷害是造成辽宁地区粮食产量大幅度减产的三大灾害（洪涝、干旱）之一。应用卫星遥感（ＮＯＡ／ＡＶＨＲＲ）手段监测低温的发生、强度及路经等,研究它的发生发展规律。通过综合分析定出主要作物受害指标,分析了５００ｈｐａ高度场、海温场及太阳黑子、极涡面积指数、海冰面积等与低温冷害的关系。为及时采取农技措施提供适时可靠情报,建立了气象预报的系列模式,进行低温冷害预报。为防灾减灾,为粮食的稳产高产提供气象理论依据。     

遥感在农作物估产中的应用与发展

本文以遥感估产为出发点,介绍了遥感的概念、原理、方法特点及国内外遥感估产方面的研究进展。     

杨陵农科城景观空间格局动态变迁的遥感研究

应用不同时期的航空遥感图像,编制各期景观单元图,在ＡＲＣ／ＩＮＦＯ系统的支持下,建立空间信息库,选取斑块大小、分维数、优势度、多样性指数、破碎度等指标,对杨陵农科城景观空间格局的动态变迁进行了分析。结果显示,从１９６８～１９９５年,杨陵正在由一个乡村小镇演变成一个农业科学城,城市化指数逐步增大,景观空间格局发生了较大的变化,变得更加复杂化     

遥感作物物候监测方法研究

分析了阈值法、Logistic函数拟合法、谐波分析法、滑动平均法、斜率最大值法等目前遥感物候监测方法的优点及存在的不足,并讨论了相应改进措施,对遥感作物物候监测方法进行了展望。     

黑龙江省宾县农作物格局时空变化特征分析

【目的】农作物时空格局特征分析是微观层面农户农作物选择影响机制研究的基础。通过分析宾县乡镇尺度农作物格局的时空变化特征,为农作物种植结构变化机理机制研究提供依据。【方法】基于黑龙江省宾县1996—2010年乡镇级统计数据,运用数理统计和GIS空间分析等方法,分析宾县过去15年玉米、大豆、水稻3种主要粮食作物和经济作物播种面积数量变化及空间变化特征。【结果】1996—2010年宾县农作物总播种面积增加22.86%,主要是由粮食作物播种面积变化引起。粮食作物播种面积增加32.80%,经济作物减少52.84%,粮经比从88﹕12调整到96﹕4。玉米种植面积大幅增加73.82%,种植比例不断提高,大豆种植面积减少1.05%,水稻种植面积减少29.78%。主要粮食作物空间变化呈现较强的规律性,即玉米种植在全县范围内分布较均衡,大豆种植中心向东南部集中,水稻种植集中到宾县北部和西部地区。【结论】过去15年宾县农作物格局时空变化明显,分析掌握其变化特征,有助于进一步探究其变化的原因,为科学调整县域农作物种植结构、提升农业综合生产能力提供科学依据。     

基于多因子对象的高空间分辨率遥感影像道路提取

利用面向对象思想,综合应用光谱值、光滑度、紧凑度及长宽比等因子,分割道路对象,构建规则知识库,探讨一种基于多因子对象的高空间分辨率遥感影像道路提取方法,并以厦门市局部区域的QuickBird影像为例进行实证.结果表明：影像分割尺度为75时,道路对象被较完整分割;与传统基于单个像元光谱信息的监督分类法相比,该方法的提取精度较高.     

基于RS和GIS的地震移民选址空间决策研究与实现

基于遥感技术宏观数据快速获取能力以及地理信息系统提供的强大空间分析能力,建立了地震移民选址的空间分析模型,对研究区的数据进行迁建适宜度分区处理,并在此基础上进行了候选区模糊综合评判.并以汶川绵虒镇为研究区,对地质安全、地形地貌、水系分布、自然人文保护、交通运输、城镇建设、发展潜力等7个一级指标,以及活断层、地质灾害、土地覆盖、生态环境保护、旅游资源等15个二级指标进行了分析处理,选址结果合理,能够为地震移民选址的科学决策提供辅助数据.