基于MODIS数据的山东省农作物旱情遥感监测报告

干旱胁迫能影响作物生长发育,给农业生产带来巨大危害.为了及时准确地掌握农作物旱情,本研究以山东省夏季农作物为研究对象,采用高等时间分辨率MODIS影像,建立了普适性较高的归一化差值植被指数,并通过观测分析其时间与空间维的变化情况判断农作物长势及旱情,从而建立了一种简便、高效的利用遥感技术监测旱情的方法.该方法适用于营养生长阶段的农作物,原理简单,操作方便,易于进行技术推广.     

综合近红外-红波段-短波红外三波段光谱特征空间的小麦冠层含水量反演

为提高返青期-拔节期-开花期-灌浆期不同覆盖条件下小麦冠层含水量的遥感反演精度，综合分析基于Nir-Red和Nir-Swir光谱特征空间开展作物含水量监测的优势与局限，利用垂直干旱指数（perpendicular drought index，PDI）和短波红外垂直失水指数（shortwave infrared perpendicular water stress index，SPSI）的比值形式，构建了一种基于近红外-红波段-短波红外（Nir-Red-Swir）三波段光谱特征空间的垂直植被水分指数（three-band perpendicular vegetation water index，TPVWI）。结果表明，在不同生育时期，TPVWI与小麦冠层含水量（vegetation water content，VWC)均具有显著相关关系（P<0.01），且对植被含水量的敏感性优于PDI、作物水分监测指数（plant water index，PWI）、SPSI和NDVI 4种植被指数，且在反映小区域内小麦冠层含水量的时空趋势上有较好的表征能力。对比地面实测数据，利用TPVWI建立的作物含水量估测模型的预测精度较高，r与RMSE分别为0.763和2.296%，说明利用综合Nir-Red-Swir三波段光谱空间特征的植被水分指数在监测不同覆盖条件下的作物含水量具有一定的可行性，可丰富当前作物冠层含水量遥感监测的理论方法。     

黄河三角洲湿地生态系统服务价值评估

黄河三角洲湿地是我国暖温带最广阔、最完整、最年轻的湿地生态系统,同时又具有原生性、增长性、脆弱性等显著地域特征,具有极高的科研价值和生态价值。本研究评估结果表明,黄河三角洲湿地生态系统服务价值,总计为543.69亿元。价值量由高到低依次是支持服务(216.85亿元)、文化服务(177.88亿元)、调节服务(121.30亿元)、供给服务(27.66亿元),分别占总价值量的39.88%、32.72%、22.31%和5.09%。黄河三角洲湿地生态系统的五大单项服务价值为生物多样性、旅游休闲、水质净化、气候调节和土壤保持价值,价值量分别为197.30亿、163.88亿、90.25亿、20.86亿和19.55亿元,占到总服务价值的90.47%。各种因素影响下黄河三角洲湿地生态系统变化较快,及时对其服务价值进行综合评估,不仅能够了解该区域的湿地现状,还能为湿地保护提供有力的基础支撑,为实现黄河三角洲生态保护和高质量发展提供参考依据。     

黄河三角洲湿地生态系统服务价值评估

黄河三角洲湿地是我国暖温带最广阔、最完整、最年轻的湿地生态系统,同时又具有原生性、增长性、脆弱性等显著地域特征,具有极高的科研价值和生态价值。本研究评估结果表明,黄河三角洲湿地生态系统服务价值,总计为543.69亿元。价值量由高到低依次是支持服务(216.85亿元)、文化服务(177.88亿元)、调节服务(121.30亿元)、供给服务(27.66亿元),分别占总价值量的39.88%、32.72%、22.31%和5.09%。黄河三角洲湿地生态系统的五大单项服务价值为生物多样性、旅游休闲、水质净化、气候调节和土壤保持价值,价值量分别为197.30亿、163.88亿、90.25亿、20.86亿和19.55亿元,占到总服务价值的90.47%。各种因素影响下黄河三角洲湿地生态系统变化较快,及时对其服务价值进行综合评估,不仅能够了解该区域的湿地现状,还能为湿地保护提供有力的基础支撑,为实现黄河三角洲生态保护和高质量发展提供参考依据。     

基于SPEI的黄河流域多时间尺度干湿变化分析

黄河流域是我国重要的经济地带和生态屏障,水资源匮乏,研究流域的干湿变化对于水资源的合理管理和利用、促进流域的可持续发展具有十分重要的现实意义。运用1966—2015年3个时间尺度(年、半年、季节尺度)的SPEI数据,基于EOF,Mann-Kendall方法研究了全球变暖背景下黄河流域的干湿变化特征,并进行归因探讨。结果表明:在过去的50年中,黄河流域的SPEI有显著的年际波动,但大部分区域的SPEI未有显著的增加或降低的趋势,区域之间的干湿变化具有非同步特征; 黄河流域气温与SPEI相关性弱,SPEI与降水有更好的同步性; 黄河流域夏、秋季节的干旱较冬、春季节严重,中部黄土高原区的干旱事件频率高于黄河流域西部高原和东部平原区。研究表明黄河流域干湿状况存在区域差异,降水是决定SPEI大小的关键因子,异常气候事件—厄尔尼诺在一定程度上会影响流域的干湿状况。     

不同生育时期玉米洪涝胁迫遥感监测与评估

为建立玉米洪涝灾害遥感监测和评估技术,本研究开展不同生育期不同程度的模拟试验,持续活体监测叶片叶绿素、冠层光谱和覆盖度并测产。结果表明,拔节期洪涝胁迫可显著降低叶绿素含量,最大程度相对变化值达-56.30%,吐丝期胁迫对叶绿素无影响,灌浆期胁迫促使叶绿素下降但并不明显。洪涝胁迫能降低覆盖度,拔节期影响最大,胁迫严重的覆盖度仅46.33%,吐丝期次之,灌浆期较小。洪涝胁迫造成的减产,生育前期影响比后期严重。拔节期和吐丝期各波段反射率与洪涝胁迫程度呈负相关关系,近红外平台波段达到极显著水平,绿峰波段次之,达到显著水平。灌浆期各波段反射率与洪涝胁迫程度呈正相关关系,相关性未达到显著水平。与胁迫程度呈极显著相关的光谱反射率和植被指数可以用于监测玉米洪涝灾害。最终基于胁迫之后与胁迫前的结构不敏感色素指数SIPI的差值DSIPI,建立拔节期和吐丝期洪涝胁迫产量损失率评估模型。     

利用无人机遥感技术提取农作物植被覆盖度方法研究

基于无人机的遥感信息获取技术已广泛应用在农业领域。无人机遥感平台获取农作物信息技术具有高时效、高分辨率、低成本、快速、准确等特点,是目前精准农业中农田信息获取的重要手段之一。利用无人机遥感技术获取可见光影像,以棉花、花生和玉米为研究对象,选取不同的植被指数进行可见光图像阈值分割,结合研究区域可见光影像监督分类结果,确定3种作物提取植被覆盖度方法。试验结果表明,利用无人机可见光图像植被指数阈值分类方法,可以有效提取作物植被覆盖度。该方法对于棉花、花生和玉米3种作物植被覆盖信息的提取精度较高。     

近30年黄河三角洲生态环境遥感评价

受自然和人为因素的影响,黄河三角洲生态环境日益脆弱,制约了该地区的可持续发展。以四期Landsat数据为数据源,计算综合研究区绿度、湿度和干度三种信息的遥感生态指数,并基于主成分分析法确定三因子的权重,对黄河三角洲1987—2016年间的生态环境时空格局开展定性和定量评价。研究发现,黄河三角洲生态环境在空间上存在显著差异,从内陆向沿海,生态环境逐渐变差,且生态环境质量一般的区域占研究区陆地面积的47.20%~58.99%。近30年,研究区生态环境质量整体呈下降趋势,但又有波动,以1995年前后生态环境质量相对较好。本研究结论与已有成果比较一致,可以为黄河三角洲生态环境保护和资源开发提供一定的参考依据。     

洞庭湖区湿地景观变化分析

洞庭湖湿地是我国最重要湿地系统之一,具有多方面功能和价值,主要由河流、湖泊、水田、沼泽、滩地、库塘等几种类型组成。本文利用1980年、1990年、2000年3个时段的Landsat MSS和TM影像及GIS技术对洞庭湖区湿地景观变化进行研究。结果表明,洞庭湖区湿地总面积呈减少趋势,人工湿地面积有所增加,自然湿地面积减少,其中湖泊面积减少最多。这是人类和自然共同作用的结果,其中人类对湿地的改造是导致变化的主要原因,但洞庭湖的泥沙淤积是湖泊面积减少的根本原因。湿地景观的改变导致该区生态环境质量下降,生态功能退化。     

基于MODIS NDVI数据的复种指数监测--以环渤海地区为例

复种指数反映了耕地的实际利用强度,提高农田复种指数是区域粮食增产的重要途径之一,因此,监测和分析复种指数在时间和空间上的变化对粮食安全评估、农业发展规划科学决策有重要意义。NDVI的时间序列蕴涵着植被生长的年循环节律,耕地NDVI时间序列曲线的峰值个数和耕地的种植收割次数相对应,因此耕地的复种指数可通过分析NDVI时间序列曲线来获取。本研究以环渤海地区2000—2009年MODISNDVI时间序列数据为数据源,采用邻域比较法提取耕地NDVI年时间序列曲线的峰值频数,进而计算环渤海地区2000—2009年的复种指数,并对复种指数的时空变化及变化原因进行初步分析。结果显示,在环渤海地区,一年两熟的耕种模式主要分布在长城以南,长城以北基本上为一年1熟;环渤海地区各省份中,山东省具有最高的复种指数,辽宁省的复种指数最低;平原地区的复种指数远高于其他地形条件下的复种指数;区域复种指数存在明显的年际变化,主要是受耕地收益和农作物轮作的影响;混合像元的存在会影响复种指数提取结果。