基于HJ-1 CCD的县域农作物种植结构提取和时空分析(英文稿)

作物分类和时空变化监测信息可以为农业管理提供依据,多年作物种植结构图反映了作物种植方式的变化,对经济和社会分析起着重要作用。然而,用于绘制作物分布图的卫星影像不能同时具有高时间高空间分辨率,在提取作物种类复杂多样地区的种植结构图时,往往难以提供足够的作物生长周期内影像。该研究提出了一种既经济又高效的解决方案,即利用重复周期短的环境一号CCD（HuanJing-1 Charge-Coupled Device,HJ-1 CCD）图像和免费Landsat-8图像来提取中国监利县的作物种植区时空变化图。根据NDVI时间序列曲线定义了不同作物生育期物候指标例如归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）的最大值、日期和天数等,用于作物分类。为了获取物候指标的阈值,首先从15m Landsat-8影像中提取典型种植区,然后利用典型种植区作物生长阶段NDVI时间序列曲线,得到物候指标中的NDVI阈值和时间阈值,再根据这些阈值制定了分类规则,并获得了2009-2016年作物分布图。根据多年主要作物分布图,分析不同作物的土地利用变化。最后利用高空间分辨率卫星图像和监利县统计年鉴中的作物面积数据对作物分类结果进行精度评估。与高空间分辨率图像相比,平均分类精度为84%,与统计作物面积数据相比,分类精度达到81.60%。结果表明,该研究为在像监利县这样复杂地区进行常规的作物分布制图提供了一种可行的分类方法。通过对夏收作物的时空动态变化分析可以发现,油菜农业机械化水平低、劳动力成本高,导致愿意种植油菜的农民较少。对于秋收作物,政府设定了中稻最低收购价标准,大大降低了农民种植中稻的风险,对农民种植秋收作物具有指导作用。     

基于ASAR数据的2011年四湖地区干旱遥感反演

利用ENVISAT-ASAR GM卫星监测数据,根据其后向散射系数与土壤水分呈明显正相关的特点,反演正常情况和干旱状况下江汉平原四湖地区农田土壤湿度的空间分布.通过正常情况和干旱情况的差异,计算出两个时间土壤水分的减少量,进而得出四湖地区干旱程度的空间分布.通过比较荆州气象局发布的干旱指数空间分布和荆州农业局发布的干旱面积数据资料发现,运用ENVISAT-ASAR GM卫星监测数据反演四湖地区干旱情况是可行的.     

四湖地区暴雨后涝渍害遥感空间分析

通过分析降雨前后ENVISAT ASAR IMM_1P数据,总结出运用ENVISAT ASAR IMM_1P数据反演四湖地区涝渍害的指标,即涝害的反演指标为降水前后向散射系数介于0.12～0.25且降水前后向散射系数大于降水后后向散射系数,渍害的反演指标为降水前后向散射系数介于0.12～0.25且降水后的后向散射系数较...     

江汉平原小麦孕穗期空气相对湿度升高的产量效应

【目的】江汉平原为湖北省小麦主产区之一,小麦孕穗至成熟期空气相对湿度偏高是限制该地区小麦籽粒产量提高的重要气候因素。随着全球气候变化,在空气温度逐年升高的同时,空气中水汽的含量也在相应增加。论文旨在研究空气相对湿度升高对小麦的产量效应,以期为提高江汉平原小麦籽粒产量奠定理论基础。【方法】在系统分析江汉平原近30年空气相对湿度分布特征的基础上,通过人工气候室等设施于小麦孕穗期进行高空气湿度处理（处理时间为10 d）,并以外界空气湿度处理为对照,于处理第5天、处理第10天、恢复后第5天、恢复后第15 天等时期取样,分析孕穗期空气相对湿度升高对小麦旗叶光合特性、旗叶及倒三叶SPAD值、叶片衰老进程、根系活力、株高、干物质积累量、籽粒产量及产量构成因素等的影响。【结果】（1）1983-2013年江汉平原空气相对湿度呈不规则波动,2-5年为一个周期,孕穗期空气相对湿度达78%以上年份有12个;2011-2012年度及2012-2013年度江汉平原小麦孕穗期空气相对湿度偏高,平均分别为77.4%和79.1%;表明江汉平原小麦孕穗期高空气湿度天气频繁出现。（2）人为增加空气相对湿度达100%条件下,与对照相比,旗叶及倒三叶SPAD值均降低,其中高空气湿度处理第5天差异不显著,第10天差异达显著水平;恢复正常空气湿度后,高空气湿度处理与对照间差异幅度缩小,但仍低于对照水平。（3）空气湿度升高对旗叶光合速率的影响与SPAD一致,即空气相对湿度升高,旗叶光合速率下降,撤除高空气相对湿度处理后,旗叶光合速率与对照间差异减小。（4）人为增加空气相对湿度达100%条件下,分析旗叶及倒三叶丙二醛含量及根系活力表明,空气相对湿度升高,叶片膜质过氧化加速、根系活力降低,撤除高空气湿度处理后,叶片膜质过氧化程度及根系活力与对照间差异幅度均减小,但仍显著低于对照水平,表明高空气湿度对叶片衰老及根系活力的副效应是不可逆转的。（5）空气相对湿度升高,植株干物质积累量及籽粒产量均显著降低,成熟期干物质积累量较对照降低5.5%,籽粒产量降低10.0%,其中籽粒产量降低归因于穗粒数和穗粒重的降低,分析表明穗粒数较对照降低6.0%,穗粒重较对照降低4.2%。【结论】在本试验条件下,孕穗期空气相对湿度升高导致小麦旗叶光合速率等光合指标下降、膜质过氧化加速、根系活力降低,最终生物产量（含株高）和籽粒产量均显著降低,其中籽粒产量的降低主要归因于穗粒数的降低,其次为穗粒重。     

数字图像技术及其在作物表型研究中的应用研究进展

介绍了目前作物表型性状采集中常用的2类数字图像技术——光学成像技术和微波成像技术,包括其原理、优缺点及在作物表型研究中的应用实例。结合表型组学,综述了室内和田间不同环境下高通量表型分析平台在作物表型研究中的应用研究进展,并对其发展趋势进行展望。     

四湖湿地蒸散空间分布特征的遥感分析

运用SEBAL模型,结合MODIS数据和气象台站气象数据,反演出了2003年湖北江汉平原四湖地区蒸散的空间分布,通过将气象台站蒸发皿观测值与湖泊蒸散比较,得出了SEBAL模型计算蒸散的方法完全适合于土壤含水量大的四湖湿地;影响四湖地区蒸散差异的主要因子为土壤利用现状的差异,其中城镇蒸散最小,然后依次是旱地、林地、水田、养殖区,湖面蒸散最大;影响四湖地区蒸散大小的主要因素为地面温度,其次是净辐射,与植被覆盖指数无关。     

基于Landsat8 OLI与MODIS数据的洪涝季节作物种植结构提取

洪涝灾害会造成农作物严重受损,因此洪涝季节作物的种植结构是估算洪涝灾害损失、进行防灾减灾措施的必要信息。为了能够快速便捷地提取洪涝季节作物种植结构,该文以湖北省监利县为研究区域,探讨了采用空间分辨率较高的Landsat8陆地成像仪(operational land imager,OLI)影像和时间分辨率较高的中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)数据,综合利用多源多时相遥感影像提取中小尺度范围的洪涝季节作物种植结构的方法。首先利用MODIS数据建立作物的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时间序列曲线,并采用改进后的Savitzky-Golay滤波器对曲线进行平滑处理,然后根据作物的物候特征设定阈值,界定作物种类,进而以此为依据在作物关键生育时期的Landsat8 OLI高清影像中选择合适的感兴趣区域(region of interest,ROI)作为先验知识,使用BP(back propagation)神经网络模型对OLI数据进行监督分类,提取作物种植面积分布。最后利用统计数据与资源三号卫星数据对提取结果进行验证,平均精度达到88%,能够较准确地反映监利县洪涝季节作物的分布情况。该研究可为洪涝灾害损失估算提供可靠基础。     

江汉平原盛夏冷害的发生趋势和气候背景

采用荆州农业气象试验站1954—2006年的实测资料,分析得出：江汉平原8月低温冷害发生频率呈现增多、过程时段变长、降温强度加大的趋势,进入21世纪后,连续4a出现8月份日平均气温连续3d或以上低于23℃的低温天气;产生冷害的天气气候背景主要是涝梅、伏涝、凉夏和冷空气入侵。这种极端天气气候事件的发生,给当地中稻（杂交稻）生产造成严重损失,应加强监测、预报、预警,以及时采取对策。     

持续受涝对冬小麦高光谱特征参数的影响分析

【目的】高光谱特征参数能够突出原始光谱的感兴趣信息,分析冬小麦的高光谱特征参数随受涝时间的变化特征,提出一种快速识别冬小麦受涝的方法,可为冬小麦涝害监测提供理论支撑。【方法】文章在冬小麦灌浆期设置持续淹水8天的处理,采集涝害处理当天、第3d、第5d、第7d的反射光谱特征,以高光谱位置参数、振幅参数、面积参数和反射率参数为研究指标,对比分析了健康和受涝冬小麦18个高光谱特征参数的变化特征,并根据高光谱特征参数的差异性指数随受涝时间的变化特征判断冬小麦的受涝程度。【结果】(1)受涝冬小麦的红边位置发生"蓝移",红谷、绿峰和黄边位置发生"红移";4个振幅参数值均减小;近红外面积和绿峰面积增大,红边、黄边和蓝边面积减小;绿峰反射率Rg和红谷反射率Ro增大,两者的比值Rg/Ro和归一化值(Rg-Ro)/(Rg+Ro)则减小;(2)根据不同高光谱特征参数差异性指数的大小及变化特征,提取出红边位置、最小振幅、近红外面积和红谷反射率为判断冬小麦受涝与否的最佳参数;高光谱反射率参数和面积参数可在受涝前期快速识别冬小麦受涝与否,高光谱振幅参数能够在受涝后期判断受涝程度。(3)不同高光谱特征参数识别冬小麦受涝的优劣能力从强到弱依次为:高光谱振幅参数高光谱面积参数高光谱反射率参数高光谱位置参数。【结论】高光谱特征参数的变化特征能够用来判断冬小麦受涝与否以及受涝程度,可为冬小麦涝害遥感监测提供理论支撑。