基于高分卫星影像的青岛市冬小麦种植信息提取

为了准确获取青岛市主要农作物冬小麦的种植信息,以GF-1/16 m卫星影像为主要数据源,将高程、土地利用和田间调查数据作为辅助数据源,根据冬小麦主要发育期与其他地物在GF-1/16 m卫星影像上的光谱差异,计算得到4月份为青岛市冬小麦遥感面积提取的最佳时相。在最佳时相内,采用决策树分类法,通过分区解译方式,提取出青岛市2017年冬小麦种植面积和分布区域,并利用GF-2融合后 1 m卫星影像、地面调查数据和统计局公布数据对分类结果进行精度验证。结果表明:利用GF-1/16 m卫星影像在幅宽、时间和空间分辨率的优势,将土地利用和高程等引入决策树分类模型,进行区域尺度的冬小麦种植面积遥感估算的方法是可行的。经精度验证,2017年青岛市冬小麦遥感解译总精度为94.3%,Kappa系数为0.857。遥感提取面积略小于统计局公布数据,面积总量提取精度为93.6%。本研究为基于高分卫星影像的区域尺度作物种植面积提取提供参考。     

基于GF-1卫星遥感数据识别京津冀冬小麦面积

省级尺度冬小麦面积的精准获取技术是农作物面积遥感监测研究的主要内容之一。为了获取省级尺度的冬小麦种植面积, 该文以北京市(京)、天津市(津)和河北省(冀) 3个省域范围为例, 以国家标准地形图分幅为分类的图幅单元, 利用国产GF-1/WFV数据, 构建冬小麦面积指数, 实现了省级尺度冬小麦面积的识别。本文以冬小麦全部9个月生育期的984景影像作为数据源, 依次经过数据预处理、标准图幅单元的NDVI合成、样本点选择、冬小麦面积指数构建、冬小麦作物类型确认、省域范围制图及精度验证等步骤完成研究区域内冬小麦面积的提取。采用区域网平差和6S大气校正算法对数据源预处理, 以中国1︰10万标准地形图分幅为分类图幅单元构建冬小麦面积指数, 将冬小麦面积指数按照1%的比例等分, 并将面积指数从0到100%分割为101个提取节点, 将提取节点的NDVI值依次与类型确认样本比较, 精度最高的则确认为冬小麦面积提取阈值, 同时将该阈值应用于图幅单元内冬小麦面积指数影像, 获取冬小麦种植分布。最后冬小麦面积识别的精度表明, 以标准地图分幅作为计算单元, 在GF-1影像基础上, 利用冬小麦面积指数能够显著提高冬小麦与其他地物类型的波谱差异, 且冬小麦的总体识别精度达到89.6%, 用户精度达到89.8%, 制图精度96.5%, Kappa系数0.72。在典型区域, 本文算法与监督分类算法精度结果较为一致, 除制图精度相差4.77%外, 总体精度与用户精度差都在1.00%以内, 说明本文算法具有精度高、运行效率高、分类单元识别结果一致性强的特点, 能够满足省级尺度农情遥感业务监测的需要。     

玉米大豆轮作遥感监测技术研究

基于黑龙江省北安市2014—2015年的Google Earth影像、多时相OLI数据和Rapid Eye影像,采用遥感目视解译的方法,构建了玉米大豆轮作遥感监测业务化技术流程。主要技术环节包括数据预处理、地块位置与面积信息的精准获取、农作物类型识别、精度验证、变化统计等5个内容。研究结果表明:工程区域总面积4528.7 hm~2,计有447个地块;其中,2014年玉米轮作为2015年大豆的地块为193块3794.4 hm~2,大豆轮作为玉米的地块为65块88.0 hm~2;采用地块逐一调查的方式进行验证,地块吻合率为100.0%。研究提出的技术方法具有较高的地块测量准确性和监测效率,可以作为农作物种植结构调整政策落实程度核查技术使用。     

基于物候特征和全连接神经网络相结合的小麦自动识别研究

风云三号气象卫星具有空间分辨率高、时效性强、幅宽广等特点,对于实现河南省冬小麦自动识别具有很大优势。分析河南省冬小麦物候特征,基于冬小麦物候特征的植被指数时序变化规律,采用聚类分析可以得出冬小麦分类样本和时序指数特征。根据上述冬小麦分类样本和时序指数特征,考虑分类方法的高效性、精确性和自适应性,提出了基于物候特征和全连接神经网络相结合的小麦自动识别技术,该技术适用于河南省大面积冬小麦的分类。识别结果显示河南省 2019 年到 2022年冬小麦的空间分布情况,采用质量检验指标对识别结果进行精度验证,得出冬小麦识别准确率为 85.1%,非冬小麦识别准确率为 84.5%。试验结果表明,基于物候特征和全连接神经网络相结合的方法在小麦自动识别方面取得了显著的性能提升,与传统方法相比,所提出的方法具有更高的准确率和更稳定的识别性能。该方法对于冬小麦监测具有重要意义,并为农业生产的智能化和可持续发展提供了新的思路。     

基于新遥感数据源的县域冬小麦种植面积提取

Landsat-8卫星的成功发射为农业遥感提供了新的重要数据源。以虞城县为研究区域,探讨基于Landsat-8影像估算县域冬小麦种植面积的可靠性,讨论不同分辨率影像的提取精度。选取冬小麦起身生拔节长期的影像以最大程度的扩大冬小麦与背景地物的波谱差异,根据波谱特征构建提取冬小麦种植面积的决策树模型。结果表明：与统计数据对比,使用30 m空间分辨率影像提取的精度为96.30%,使用15 m空间分辨率影像提的取精度达到99.17%,该方法可为县域冬小麦面积提取提供技术支撑。     

1990-2013年抚远市水田扩张遥感监测

为了揭示1990-2013年抚远市水田扩张规律,以Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,采用面向对象与人工目视解译结合的分类方法,提取抚远市1990、2013年水田信息,采用土地利用动态度法、叠加分析法和景观质心平移法,在辅以气候和经济数据,分析水田扩张特征及驱动因素。结果表明：面向对象与人工目视解译结合的方法能够准确完成对抚远市水田信息的提取,总体精度达到85%以上;2013年抚远市水田面积3193.81km2,比1990年增加2977.67km2,土地利用动态度为7.17%,变化率达到129.46%;23a间水田与其他地类之间转换最剧烈的是湿地,湿地转变成水田面积1739.75km2,占水田面积增加总量的58.15%;空间上,抚远市水田面积扩张呈现北扩东移趋势。1990-2013年抚远市水田扩张的驱动因素不仅有积温和降水等自然因素,同时也有人口增加、经济发展、科技进步和政策调控等人文因素。本文通过遥感手段对抚远市水田扩张现状进行了研究,为未来研究区农业发展提供了方向。     

红边与短波红外谱段玉米大豆识别能力研究

[目的]研究旨在挖掘红边、短波红外谱段对玉米大豆识别精度的提升程度,发现分辨率和谱段对作物识别的综合影响规律。[方法]采用德国Rapideye和美国Landsat-OLI数据,基于最大似然监督分类的方法,针对玉米、大豆、其他等3种地物类型。[结果]结果表明,与仅有蓝、绿、红、近红外波段相比,增加红边后总体分类精度从73.1%提高到80.5%。与仅有气溶胶、蓝、绿、红、近红波段相比,增加1个短波红外波段后,总体分类精度从72.9%提高到75.4%。[结论]中分辨率多时相数据能够弥补由于缺少短波红外、降低空间分辨率造成的识别精度的下降。     

LANDSAT数据在沙地动态监测中提取沙地信息的最佳波段组合研究

多光谱遥感数据是沙地动态监测的数据源,从中提取的沙地信息是监测的基础数据。波段是否为最佳组合,直接影响沙地信息的提取和地物的分类。笔者结合研究区域的实际情况,通过对单波段信息、波段间的相关性和OIF指数的分析,研究了提取物及其背景的特征,获得提取沙地信息的最佳波段组合为波段3、4、7。该组合形成的彩色图像地物信息丰富,沙地信息突出,易于目视解译,效果良好。波段的组合研究为后期数据处理提供了有力的技术支撑。     

基于Landsat8 OLI数据的山东省耕地信息提取研究

为了探讨美国最新发射的陆地卫星Landsat8 OLI影像在耕地信息提取方面的效果,为了解该影像的应用潜力提供一些信息,采用遥感图像处理软件ENVI,对覆盖山东省区域的12幅Landsat8 OLI影像进行了计算机校正和增强处理,通过目视解释、监督分类和非监督分类交互式的分类方法提取山东省的耕地信息。结果表明,基于Landsat8 OLI数据提取耕地信息适宜波段是543波段和652波段组合,提取精度达到91.8%,Landsat8 OLI数据可以满足耕地利用及管理中对耕地信息适时获取的要求。

     

基于HJ卫星的中国南方地区甘蔗面积提取研究

为了研究大范围甘蔗种植面积的提取方法，以广西、云南、广东湛江和海南为研究区，以30 m空间分辨率的多时相HJ卫星影像为数据源，采用基于NDVI时间序列的决策树分类模型提取研究区内2014/2015年度甘蔗种植面积。结合农业部门的统计数据对甘蔗种植面积提取结果进行精度评价，总体精度达到87.5%。对研究区广东湛江甘蔗种植区域进行抽样调查，抽样调查精度达到93.2%，Kappa系数为0.81。表明该方法可以高效地应用于中国南方地区的甘蔗种植空间信息识别。     

气候变化背景下江苏省冬小麦发育期对冬季积温的响应

利用江苏省35 个气象台站1960—2010 年的冬季积温资料和9 个农业气象观测站的冬小麦主要发育期资料,利用曼-肯德尔(Mann-Kendall)法、线性倾向估计和相关分析等数理统计方法,分析江苏省冬季积温的时空分规律、冬小麦主要发育期的基本特征和变化趋势及冬季积温对冬小麦各主要发育期的影响。结果表明：气候变暖背景下,（1）淮北地区自20世纪90年代初、淮河以南地区自20世纪90年代中期起的冬季积温呈显著增加的趋势;（2）从主要发育期特征来看,淮河以南地区播种—拔节期及以后各发育期长度较淮北地区更短;冬小麦播种—拔节期长度的各地差距最大,播种—孕穗、抽穗、开花、乳熟和成熟期长度的差别逐渐缩小,且淮河以南地区各站点播种—孕穗、抽穗、开花、乳熟和成熟期长度的差距较淮北地区小;（3）从主要发育期长度的年际变化趋势来看,近30 年来,播种—拔节期长度明显缩短,拔节—成熟期长度则显著延长,且产量形成的关键期——开花—乳熟期长度随时间也明显延长;（4）随着冬季积温的增加,播种—越冬、拔节—成熟、开花—乳熟期长度显著延长,越冬—拔节、播种—拔节期的长度与冬季积温线性负相关。分析冬季积温对冬小麦各发育期的影响,为进一步掌握其发育期变化的规律提供依据,对更好地指导冬小麦的生产管理具有重要的指导意义。     

陇东半干旱地区冬季积温变化特征及对冬小麦的响应

为了解陇东半干旱地区环县冬季积温变化特征及其对冬小麦的影响,通过Mann-Kendell统计检验法、Pearson相关分析法等手段对冬季积温以及冬小麦发育期资料进行分析研究。结果表明：（1）冬季积温在近36年的变化过程中呈现出逐年上升趋势;Mann-Kendall突变检验发现,1990年为冬季积温突变的年份;Morlet小波变换分析得到在30~35年上冬季积温呈现出最为显著的周期变化规律;（2）通过对冬小麦发育期特征分析,发现冬小麦除了在分蘖期表现为推迟的状况,其他播种、出苗、三叶、越冬等发育期均表现为提前的变化特征;对冬小麦发育期与积温进行相关分析,相关系数均为负相关,表明大多数发育期提前1~5天;在冬季积温偏高的年份,冬小麦各发育期普遍提前4~14天;（3）对冬小麦物候间隔期的特征进行分析发现：冬小麦在播种—出苗、播种—分蘖、播种—越冬、播种—返青以及播种—抽穗期,间隔时间呈现出延长的变化特征;在播种—三叶、播种—起身、播种—拔节、播种—开花、播种—成熟期,间隔时间呈现出缩短的变化特征。     

Zum Einfluß von Saatzeiten, Saatstärken und Sorten auf agronomische Merkmale von Winterweizen in einem System mit geringer Betriebsmittelzufuhr von außen

The influence of sowing date, seed rate, and variety on agricultural characteristics of winter wheat in a low external input system
Growth conditions of winter wheat in agricultural low external input systems, e.g. ecological agriculture, are very different compared to conventional agriculture (mineral nutrition, impact of diseases, competition of weeds). In 1986, 1987, and 1988 the influence of sowing date and seed rate on crop development and grain production was studied with two varieties of winter wheat in field experiments in Northern Hessia.
Drilling after the first decade of October decreases grain yield of both varieties significantly. The decrease was due to poor emergence, low plant densities, and low grain weights. Tillering could not compensate low plant densities, presumably because of low mineralization of nutrients in cold soils during respective growth stages.
Variation of seed rate (350, 500, and 650 viable seeds/m²) had little influence on grain yield. Low plant densities and low numbers of ears per nr after sowing in the end of October could not be improved satisfactorily by increased seed rates.
The ability of varieties of winter wheat to compensate unfavourable growth conditions due to "late" sowing varies considerably. Cultivars which are able to develop a high plant density seem to be more suitable for delayed sowing dates, as compared to varieties which own a high grain weight.
Further investigations concerning wheat production are needed to optimize agricultural low external input systems. Especially sandy soils with quick response to increased ambient temperature, and sites with favourable growth conditions in late autumn and early spring should be considered.     

气候变化对陇东塬区界限温度和作物种植结构的影响分析

为了应对气候变化对现代农业生产的影响, 利用西峰 1971—2014年连续 44年气象资料及作物资料, 分析气候变化对陇东塬区界限温度以及作物种植结构的影响。结果表明： 44年来 0、 10、 15℃界限温度的初日都有提前的趋势, 终日都有推后的趋势; 各界限温度的间隔天数和积温都呈增加趋势。0℃初终日期间天数增加, 生长期延长, 种植北界扩展, 使农业结构向多元化发展。10℃初终日期间天数、 积温的增加, 使农田的复种指数提高, 单位土地面积上的产量增加, 线性倾向率为 472.3 kg/(hm²·10 a)。各界限温度间的积温增加, 加剧了气候暖干化发展。     

基于几何语义知识的冬小麦自动分类

【研究目的】为了实现遥感影像的作物自动分类，并探索空间信息在分类中作用，【方法】本文提出结合光谱和空间信息的作物分类方法。首先，借助光谱信息实现地物初始分割，然后以目标作物历史空间分布为语义约束，根据隶属度提取目标作物。最后，在多时相遥感影像条件下，以冬小麦为目标作物进行了方法的验证，【结果】结果显示，本文方法可实现冬小麦自动提取与识别，总体精度为95.33%，Kappa系数为0.90，可满足农情监测的实际需求。另外，在单时相遥感影像条件下，本文结合几何语义知识的作物分类精度也达到了较高水平。【结论】相对于遥感影像单一光谱信息的分类方法，本文方法利用了作物空间信息，不仅能满足精度要求，还实现了分类的自动化，对工程化应用具有一定的参考价值。     

种植方式对寒地冬小麦土壤水分利用及产量的影响

为明确不同种植方式下寒地冬小麦土壤水分效应对根系形态及产量形成的影响,试验采用垄沟播种和传统平播,对黑龙江省冬小麦的土壤水分及产量进行了研究。结果表明:小麦生育中后期沟播土壤水分显著高于平播,分蘖初期20~30cm、30~40cm、40~50cm沟播下土壤体积含水率显著高于平播种植方式,分别提高9.87%、7.82%、4.17%;沟播塑造了较优的根系形态,提高了土壤水分的利用状态,灌浆中后期灌浆速率增加,显著提高粒重,较平播产量提高14.10%,产量增加553kg/hm²。沟播是寒地冬麦区较为安全理想的种植模式。     

基于GF-1卫星数据与面向对象分类的达里诺尔湿地自然保护区土地覆盖信息提取

以达里诺尔湿地自然保护区为研究区，基于国产GF-1遥感影像，采用面向对象和传统目视解译的分类方法对研究区土地覆盖遥感信息进行提取，并对其结果进行对比分析，采取混淆矩阵对面向对象分类结果进行精度验证。结果表明：（1）充分利用了GF-1遥感影像的光谱信息，面向对象分类采取试错法确定最优分割尺度为550，形状和紧致度因子分别为0.6和0.5，各波段权重均为1。（2）面向对象分类总体分类精度达98.22％，KAPPA系数为0.96；（3）面向对象分类方法可快速准确提取类型较为复杂的土地覆盖信息，为内陆湿地精准快速提取研究区土地覆盖分类信息提供参考，以期为湿地遥感业务化监测提供技术规范。