模拟多光谱卫星传感器数据的冬小麦白粉病遥感监测

为了解利用遥感技术快速大范围监测小麦白粉病病害情况的可行性,以Landsat5TM波段响应函数为基础,将地面实测冠层高光谱数据模拟为TM多光谱数据,从而分析卫星传感器多光谱波段对病害的响应情况,并构建多光谱指数(PMSI)估测白粉病严重度。在此基础上,采用2010年星-地配套数据对PMSI估测精度进行验证。结果表明,PMSI能够较准确地反映冬小麦白粉病发生的程度,获得较理想的病情严重度反演精度(r2=0.475,RMSE=0.129)。因此采用多光谱卫星遥感影像在小麦大面积种植区域进行病害监测具有应用潜力。     

集水区尺度降雨侵蚀力空间分布对土壤流失的影响

为探讨降雨侵蚀力空间分布对土壤流失的影响效应,该文以黄土丘陵沟壑区子长集水区为例,将区域重心概念应用到降雨侵蚀力的空间分布研究中,基于GIS探讨了降雨侵蚀力重心在不同年份间的变迁对土壤流失的影响。研究结果表明：降雨侵蚀力重心与水文站点、大于15°坡度重心的距离会显著影响土壤流失;当降雨侵蚀力重心位于水文站点和较陡坡度重心中间位置时,也会产生较多土壤流失;降雨侵蚀力重心在南北方向上变化对土壤流失影响不大,但在东西方向上的移动能够明显改变土壤流失。在集水区尺度上,随着降雨侵蚀力空间分布的变化,降雨侵蚀力与坡度、土地利用、水文站点的空间耦合关系将发生改变,从而导致土壤流失量的增加或减少。     

基于抽样调查地块实测数据的省级水稻单产遥感估算

利用统计局抽样调查地块实割实测标准单位面积产量数据及空间位置信息,在研究水稻种植区MOD09GA、MYD09GA EVI （enhanced vegetation index）数据结合使用可行性分析的基础上,进行湖南省省级水稻单产遥感估算。结果表明：在水稻种植区,水稻生长期间有超过50%、85%、95%的MOD09GA与MYD09GA EVI偏差绝对值分别小于0.03、0.08、0.1。水稻遥感估产模型以二次非线性模型或回归模型精度较高,且时相集中在水稻生长的孕穗期到抽穗期。在省级水平上,与实测值相比,基于统计局统计抽样调查地块实割实测标准单位面积产量数据的水稻单产遥感拟合结果相对误差小于2%,预测结果的相对误差接近5%,且实测值与模拟值集中分布在1∶1线附近,说明预测结果与统计值在空间分布上具有较好的一致性。     

土地利用宏观监测中国产卫星的变化信息提取方法评估

选取全国范围内5个地形各异的地区,针对中等分辨率的国产卫星影像中巴资源卫星(CBERS-02B)、环境一号卫星(HJ-1)和北京一号卫星(BJ-1),采用多种土地利用变化信息提取方法,进行了土地利用变化信息提取方法的分析评估。通过实验得出比值法较适用于CBERS-02B数据,大部分地区属性精度和面积精度可达70%以上;差值法较适用于HJ-1和BJ-1数据,属性精度和面积精度也可达70%以上。在实际的宏观监测应用中,可优化各种数据使用模式,组合运用针对各种数据的最佳方法进行变化信息提取。     

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。     

冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分时空变化特征

【目的】研究冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分的时间和空间变化规律以及多年轮作对土壤养分的影响。【方法】以国家精准农业示范研究基地为例,利用GIS技术和地统计学方法,结合《北京土壤养分分等定级标准》,分析冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分时空变异特征。【结果】从2000—2007年,研究区严重缺乏磷、钾养分,且含量等级呈下降趋势;土壤全氮含量虽在部分区域偏高,但盈亏等级也呈下降趋势;有机质含量略微增加,处于平衡状态。不同年度的各土壤养分的变异系数范围为11.00%—51.71%,属于中等程度的变异。随着时间的推移,有效磷、有机质、全氮和碱解氮空间分布稳定。速效钾在2001年空间分布规律与2000年和2007年不同,但2000年和2007年空间分布一致,说明土壤速效钾空间分布也具有一定的稳定性。【结论】整体上来说,研究区南部和东北部土壤养分含量偏高,中部含量偏低。当田块土壤物理特性有大的变动时,土壤养分的空间结构特征会受到一定影响;但当长时间田块耕作管理相对一致时,结构性因素（尤其土壤特性、气候）起主要作用。     

华北地区夏季旱涝的大气环流特征诊断

利用1960-2009年华北地区17个站点的月平均降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料中的月平均位势高度场、风场等资料,研究近50 a中国华北地区夏季旱涝对应的大气环流的异常。华北地区夏季旱、涝年份对应的大气环流存在显著差异。其中,夏季华北旱年的环流特征表现为：中层乌拉尔山附近为低槽区,贝加尔湖地区则为高压脊区,朝鲜半岛附近为槽区,华北地区处于高压控制下且西太平洋副热带高压偏南;低层蒙古反气旋很强,中国东部地区出现了明显的偏北风距平,阻挡了南方暖湿水汽向华北的输送。在涝年,中层乌拉尔山附近以及朝鲜半岛附近为高压脊,贝加尔湖地区则为很深的槽区,华北地区位于贝加尔湖至蒙古的低压槽前,西太平洋副高偏北;低层蒙古附近多低压槽活动,在我国东部地区出现了南风距平,有利于南方暖湿水汽向华北输送。华北旱、涝年前期春季的大气环流形势与同期夏季很相似。      

结合非子采样轮廓变换和形态收缩算子的多源遥感影像配准

针对多源遥感影像自动配准中难以提取大量同名特征点的问题,提出了一种结合非子采样轮廓变换和形态收缩算子的自动配准算法。结合非子采样轮廓变换和形态收缩算子的特征提取算法能够克服角度和尺度偏差,在多方向、多尺度空间精确提取强边缘上的关键结构特征点;基于低频波段的归一化互信息匹配算法和三角形一致检验算法能够提取到大量高可靠性的同名特征点对,保证了多源遥感影像的高精度配准。文中选取角度和尺度偏差显著的SPOT-5(P)和ASTER影像组合进行试验,结果证明以上算法能够检测到大量分布均匀的同名特征点对,配准模型精度趋近于1个像元。该研究可为多源遥感数据的融合和目标识别提供前提条件。     

基于Terra与Aqua MODIS增强型植被指数的县级水稻总产遥感估算

以湖南省醴陵市为研究区域,在比较分析Terra卫星与Aqua卫星中分辨率成像光谱仪增强型植被指数的基础上,结合这两个卫星提供的空间分辨率为250m、时间分辨率为16d的植被指数产品,建立水稻各主要生育期增强型植被指数平均值乘以水稻面积的结果与乡镇级水稻总产的一次线性、二次非线性及逐步回归模型。通过误差分析,选择最优遥感拟合模型,并在此基础上,预测下一年水稻总产。结果显示,水稻种植区Terra卫星与Aqua卫星中分辨率成像光谱仪增强型植被指数有超过50%的偏差绝对值小于0.03;93.22%、99.50%的偏差绝对值分别小于0.08、0.10。水稻遥感拟合模型模拟结果相对误差小于0.1%,预测模型的估产结果比遥感拟合模型的拟合结果的误差大,但相对误差仍然小于5%。     

基于相空间重构与RBF神经网络模型的面上干旱预测研究

条件植被温度指数(VTCI)是一种适合关中平原的近实时定量化的干旱监测方法,在前期基于以旬为单位的VTCI样本点上相空间重构与RBF神经网络干旱预测研究的基础上,进一步进行了VTCI遥感面上的干旱预测研究。通过分析样本点VTCI时间序列的延迟时间和重构维数,确定整个面上VTCI时间序列相空间维数为7,从而对面上VTCI数据进行了相空间重构。对重构后的VTCI数据应用RBF神经网络模型预测得到了2009年4月上旬到5月中旬的VTCI预测结果。结果表明,多旬预测结果都较好地反映了监测结果的特征,各旬预测结果的绝对误差频数分布主要集中在-0.2到0.2之间。应用Kappa系数评价预测结果与监测结果的一致性程度：5月中旬为显著,4月上旬和中旬为中度,4月下旬和5月上 旬的一致性为弱,但阳性一致率较高。该模型的面上预测精度较好,适合关中平原的干旱预测研究。