基于遥感数据的冬小麦农情监测研究进展

对国内基于遥感数据冬小麦农情监测技术的研究与应用进行了全面的回顾,对冬小麦长势、产量、品质和灾害预测预报方面的研究进展作了较系统的调查及研究,分析了遥感技术在小麦农情监测方面取得的成效。提出了冬小麦冠层光谱指数和遥感信息与冠层生化参量之间的关系是实现小麦农情监测的关键,对利用遥感技术进行小麦生长发育监测进行了展望。     

国家级农情遥感监测系统的开发、运行与关键技术研究

20世纪80年代,遥感在农业上的应用重点是遥感估产,90年代转向农情遥感监测与精准农业管理.本文介绍国家级农情遥感监测系统的研究、开发与应用,以及应进一步研究的关键技术问题,特别是数据处理、抽样方法、作物识别,长势诊断,灾害评估,产量估计的模型研究.     

集成化的省级农情遥感监测系统

在“中国农情遥感速报系统（CropWatch-China）”的基础上,中国科学院遥感应用研究所开发了集成化的中国省级农情遥感监测系统（CropWatch-Province）。系统以遥感为主要数据源,在县、主产区和省3个尺度上进行农情信息的监测,包括作物长势、单产、种植面积、复种指数监测及作物估产、农气分析等,对系统的技术方法、结构、功能及其主要特点进行了详细论述。2010年系统通过“信息处理产品标准符合性检测中心”的检测,系统具有集成化程度高、灵活性强和应用新数据等特点。系统可以根据不同区域的特点进行灵活定制,通过集成化开发可以独立完成从数据预处理、科学计算、信息提取到结果输出的全部任务,并将包括HJ-1在内的一系列新数据应用于农情信息的获取。     

基于无人机影像的农情遥感监测应用

该文以中国农业科学院（万庄）农业高新技术产业园及周边地区4.2×3.1 km的范围为研究区域,利用无人机搭载RICOH GXR A12型相机进行了航拍试验,主要测试了定位定向系统（positioning and orientation system,POS）数据辅助下光束法区域网平差方法平面定位及面积测量精度,以及无人机影像的作物面积识别精度。结果表明,在无控制点约束条件下,直接采用POS数据进行光束法区域网平差后,以中误差表示的平面定位精度为X轴方向（东西方向）中误差为2.29 m,Y轴方向（南北方向）中误差为2.78 m,整体平面中误差3.61 m;采用3阶一般多项式模型进行几何精校正,X轴方向中误差为1.59 m,Y轴方向中误差为1.8965 m,整体平面中误差为2.32 m,符合《数字航空摄影测量空中三角测量规范》中对1∶10 000平地的平面精度要求,能够满足农作物面积遥感监测中作物面积调查定位精度的要求;采用监督分类和面向对象分类2种方法,对面积评价区域种植的春玉米、夏玉米、苜蓿和裸土4种地物类型进行分类,以差分GPS调查结果为评价标准,4种作物总体识别精度分别达到了88.2%（监督分类）和92.0%（面向对象分类）,单独分类精度分别为88.9%、86.7%、93.0%、86.6%和90.35%、92.61%、94.93%、93.30%。研究结果说明了无人机遥感影像获取小范围、样方式分布的作物影像方面具有广泛的应用前景,推广后能够满足全国农作物地面样方对高空间分辨率影像的需求,可以部分替代现有人工GPS测量的作业方式。     

地下水遥感监测研究进展

地下水遥感监测是遥感应用研究的前沿课题之一.该文对30多年来国内外遥感监测地下水的研究进展作了回顾,对已有的主要研究进行概括,归纳为水文地质遥感信息分析法、环境遥感信息分析法、热红外遥感地表热异常监测法和遥感信息定量反演模型等四种方法,分别对这些方法的地下水监测思路和工作原理作了阐述.最后对地下水遥感监测进行了总结与展望,认为综合运用多种遥感信息可以提高地下水遥感监测水平.     

数据融合及其在农情遥感监测中的应用与展望

长期以来，由于对数据融合一直没有一个严格的统一的定义，对于数据融合的理解、表达存在各种差异，在一定程度上影响了学术交流的顺利开展和应用渠道的畅通。另一方面，数据融合在遥感领域的长期发展已取得了丰硕的成果，将这些成果应用于农情遥感监测中，是非常有意义的。该文详细介绍了数据融合的概念及其发展过程，包括数据融合的定义、数据融合层次和融合方法；分析了当前数据融合在遥感尤其农情遥感监测中的应用现状，并针对农情遥感监测的特点，展望数据融合在农情遥感监测中的应用前景。     

土壤水分遥感监测的研究进展

土壤水分是土壤的重要组成部分,在地—气界面间物质、能量交换中起着重要的作用,是农作物生长发育的基本条件和农作物产量预报的重要参数。遥感技术具有大面积同步观测,时效性、经济性强的特点,为大面积动态监测土壤水分提供了可能。简述了到目前为止出现的几种主要的土壤水分遥感监测方法,如热惯量法、作物缺水指数法、归一化植被指数法、植被指数距平法、植被供水指数法、植被状态指数法、温度状态指数法、温度植被干旱指数法、高光谱法、微波遥感法,并分析了各种方法的原理和特点,最后展望了土壤水分遥感监测方法的发展趋势。     

基于作物生长模型和遥感数据同化的区域玉米产量估算

为了将遥感观测到的玉米生长期间作物冠层方向反射波谱的时间序列变化信息用于区域玉米产量估算,该文将时间序列中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)数据和高空间分辨率LandsatTM遥感观测数据相结合,以叶面积指数(LAI)作为耦合作物生长模型(crop environment resource synthesis-Maize,CERES-Maize)和植被冠层反射率模型(scattering by arbitrarily inclined leaves,SAIL)的关键参数,提出了将耦合模型与时间序列遥感观测数据同化进行区域玉米产量估算的方案。该文选择吉林省榆树市为研究区,采用MODIS和LandsatTM2种尺度数据集,利用SCE-UA(shuffled complex evolution method developed at the University of Arizona)算法分别进行玉米产量同化估产研究,得到玉米单产空间分布的估计结果,结合遥感估算的种植面积求算榆树市玉米总产量。结果表明,与玉米统计总产量相比,2007、2008和2009年遥感数据同化估算的总产量误差分别为9.15%、14.99%和8.97%;与仅利用CERES-Maize模型模拟得到的产量误差相比,3a间遥感估算总产量的误差分别减小了7.49%、1.21%和5.23%,且采用MODIS和TM遥感数据估算的玉米产量表现了其空间差异性。利用榆树市3a间玉米产量的明显差异,分析了时序遥感数据对作物长势和产量变化信息的表达能力,同年份内时序归一化差值植被指数越大,对应的玉米产量越高;年际间遥感观测反射率的差异通过数据同化方法能够反映年际间玉米产量差的变化。该文提出的玉米估产方案为将来进一步结合多源遥感数据、植被冠层反射率模型与作物生长模型进行区域玉米估产研究提供了参考。     

作物病虫害遥感监测研究进展

农作物病虫害监测目前在数据采集上主要依靠植保人员田间调查、田间取样等传统方式,不仅耗时、费力,而且存在以点代面的代表性差、主观性强和时效性差等弊端,难以满足大范围病虫害实时监测的需求。近年来遥感技术的发展,为大面积、快速获取作物和环境信息提供了重要的手段,是未来大面积病虫害监测和预测预报与产量损失评估的重要手段。该文在阐述植物病虫害胁迫光谱响应的生理机制的基础上,对目前病虫害遥感监测中所常用的光谱敏感波段及植被指数进行了汇总、整理,并对病虫害识别、严重度监测和损失评估等方面所使用的算法进行了综述。在此基础上,指出了目前作物病虫害遥感监测中尚需解决的关键技术问题,并就如何实现大面积作物病虫害遥感监测提出了解决思路。     

粮食作物播种面积遥感监测研究进展

介绍了遥感监测粮食作物播种面积的理论和现实意义,回顾了国内外基于常规方法、线状框架采样、面积框架采样、光谱混合模型(spectral mixture model , SMA)等方法进行植被制图和进行粮食作物识别研究的现状和存在的问题, 并对基于波谱库的农作物播种面积监测提出了建议。     

农作物长势的定义与遥感监测

监测作物生长过程的状况与趋势,即长势监测是农业遥感更为重要的任务。其目的是：１）为田间管理提供及时的信息;２）早期估计产量。该文以冬小麦为例,根据实地调查与北方数省的资料,用作物的个体与群体特征定义作物长势,讨论了遥感监测的可能性,提出了基于植被指数与植被表面温度的长势遥感监测的评估模型与诊断模型的概念与算法。     

基于3S技术的国家级农情监测系统

中国人口多、耕地有限，农情信息主要是耕地与粮棉作物生产的信息，对生产管理与政府决策是至关重要的。农情监测的主要任务是监测耕地的变化，粮棉作物的面积、长势、灾害与产量。由于信息技术的发展，3S技术，即遥感（RS），GIS与GPS技术，已用于国家与全球尺度的农情监测。该文介绍了作者近年来承担国家与农业部的科研项目而开发的农业部农情遥感监测系统与信息服务系统。     

基于GIS的黄淮海平原旱灾遥感监测研究

干旱作为自然灾害的一种,严重影响并限制着我国特别是北方地区农业生产的发展。该文主要研究利用遥感技术资料,基于ＧＩＳ技术,通过作物缺水指数模型监测旱情的方法。在黄淮海平原进行的实时监测表明,各种形式的结果与实际基本吻合,此方法可用于平原旱灾实时动态监测。     

全国棉花种植面积遥感监测抽样方法设计

棉花是我国重要的经济作物之一，准确、及时地提供棉花的播种面积，对政府部门及时掌握棉花生产情况、制定相关调控政策，对棉花加工企业与棉农预测市场情况有重要意义。由于中巴卫星的应用，对新疆农情的及时遥感监测成为可能，从而使遥感监测可以覆盖全国。但是，考虑到中国东、中、西部县级面积相差很大，必须设计不同的抽样方法。在新疆棉花监测的抽样设计中，采用了标准地形图幅作为分层抽样的抽样单元的方法。在黄淮海、长江中下游棉区采用县为单元的分层抽样的方法，抽样样本用遥感调查的方法获得。设计了满足生产应用的全国作物面积遥感监测抽样运行方法。     

冬小麦冻害遥感监测

冻害是冬小麦常见自然灾害之一,进行遥感监测具有重要经济意义。过去对作物冻害的遥感监测研究不多。冻害不但与气温有关,也与生育期有关。该文以整个山东省为样区,收集了全省76个气象台站的由1995年3月1日至4月30日逐日最低气温、最低地面温度资料,及此期间气象卫星NOAA-AVHRR的所有晴空数据,共21个时相。根据植被指数NDVI突变的特征,并考虑到作物的生育期,提出了实用的遥感冻害监测方法。这一方法可以及时监测冻害的发生与范围     

应用NOAA图像进行大范围洪涝灾害遥感监测的研究

洪涝灾害的监测与评估是农情监测的主要任务之一。该文对应用气象卫星NOAA AVHRR图像进行大范围洪涝灾害的宏观和快速监测方法进行了初步研究,从典型地物的波谱特征出发,建立了洪涝水体的判别函数,及在此基础上的面积量算方法。并对1998年长江流域的特大洪涝灾害进行了监测试验,取得了较好的效果。该方法将逐步完善,并用于农情监测运行系统。     

应用GIS实现水土流失定量遥感监测

首次报道了福建省南安市1991年以来应用RS和GIS技术,建立了以像元（30m×30m）为基础的空间数据模型,针对土壤流失量的定量遥感监测问题,完成了1988年和1996年的水土流失定量遥感监测。结果表明:全市水土流失面积减少20.63%,水土流失量下降了35.7%,河区悬移质输沙量减少了54.7%。同时也指出了水土流失的一些新变化,并对本方法的优缺点作了简单的评述。     

遥感技术在水污染监测方面的应用

遥感技术在水污染监测方面的发展状况分析,阐述了各种水体的光谱特征、水污染遥感监测常用方法。着重介绍了遥感技术在水体悬浮物浓度、油污染、城市污水、水体富营养化等监测方面的应用。最后指出目前水体污染遥感监测技术存在的问题及其发展趋势,展望了遥感技术在水污染监测方面的应用前景。     

无人机遥感在农田信息监测中的应用进展

快速实时地掌握农田信息是实施精准农作的基础。以无人机为平台的低空遥感探测技术,具有空间分辨率高、时效性强和成本低等特点,可填补地面监测和高空遥感间的测量尺度空缺,因此在农田信息精准监测领域具有广泛的应用前景。近年来,随着无人机飞行平台稳定性增强、操作难度降低,机载遥感设备的轻量化和多样化,以及遥感数据处理技术的进步,无人机遥感在农田信息监测领域得到了快速发展。本文对国内外相关研究成果进行了总结,对常用遥感技术类型和数据处理方法以及具体应用方向和实施效果进行了综述,并提出了当前存在的突出问题和未来的发展方向,以期为推动无人机遥感在农田信息监测和精准农业中更广泛的应用提供依据。