作物籽粒蛋白质含量遥感监测预报研究进展

【目的】梳理目前作物资料蛋白质含量遥感监测预报研究进展,掌握最新该方面的研究方法、技术等。为发展优质专用谷物并依据以蛋白质含量为主导的不同类型谷物分类收获和加工探明发展道路。【方法】通过收集国内外籽粒蛋白质含量遥感监测预测研究文献,整理、分析及归纳当前研究内容,综述前人研究等方法。【结果】概述了3种常规的作物籽粒蛋白质含量检测方法,包括常规的室内分析化学法、近红外分析方法及遥感技术预测方法;介绍了植物碳氮代谢过程与籽粒蛋白质含量形成机理以及作物籽粒蛋白质遥感预测的可行性;然后归纳了4类作物籽粒蛋白质含量遥感监测预测等方法,分别为基于‘遥感信息—籽粒蛋白质含量’模式的经验模型、基于‘遥感信息—农学参数—籽粒蛋白质含量’模式的定量模型、基于遥感数据和生态因子的籽粒蛋白质含量半机理模型、基于遥感信息和作物生长模型结合的机理解释模型,并分别综述了这4类预测模型的国内外研究进展。【结论】明确了当前在籽粒蛋白质含量遥感预测中存在的问题及进一步解决的对策。     

遥感技术的发展现状及在天府粮仓建设中的应用建议

【目的 】促进遥感技术在天府粮仓建设中的应用,助力农业生产高质、高效、可持续发展。【方法 】（1）文章通过文献综述,将遥感技术在农业监测中的研究分为耕地监测、农作物遥感制图、作物长势监测与产量估算。（2）在四川地区复杂应用场景下,具体分析现有遥感技术在区域监测面临的挑战。（3）提出遥感技术助力天府粮仓建设的相关建议。【结果 】遥感技术经过不断发展,建立了成熟的空天地一体化农作物遥感监测技术体系及系列数据产品,在种植结构优化、政策制定、资源有效利用等方面发挥重要作用。然而,在四川地区开展遥感监测仍面临复杂地形、地块破碎、种植制度等挑战。【结论 】为了进一步加强遥感技术在天府粮仓建设中的应用,助力农业高质量发展,提出以下建议：一是加强大模型应用,支持高标准农田建设;二是使用多源遥感数据和深度学习方法,提高景观复杂场景下的遥感制图精度;三是耦合多源遥感数据和各作物农学机理,提高作物长势监测和产量估算能力。     

作物长势遥感监测应用研究现状和展望

作物长势遥感监测是农业遥感应用的重要研究领域。本文在概述遥感信息数据源和遥感监测原理的基础上,总结了作物长势遥感监测应用中面积遥感估算、产量估测、实时长势监测和长势遥感监测信息系统开发的研究进展,指出其中存在的一些问题,并对作物长势遥感监测应用的未来进行了展望。     

湖南省中稻种植面积遥感监测方法研究

综合考虑大面积水稻种植区耕地地块破碎,种植结构复杂,插花、套种、错季种植现象明显,影像解译、分类难度大等特点,充分利用国产卫星GF-1数据,以湖南省中稻种植为例,通过精确作物识别与混合像元处理,实现像元尺度的中稻识别;结合国土资源土地调查数据,统计中稻的像元数量与丰度(种植面积比)水平,并扣除耕地图斑内的非耕地成份,建立中稻种植面积估算模型,最终得到精确到县级报告单元的种植面积估算结果。结果表明:通过遥感数据估算面积和地面样方调查计算结果的可决系数达到0.869 6,说明遥感监测方法在湖南省中稻种植面积估算中行之有效。GF-1卫星遥感数据的空间分辨率、波段覆盖范围、影像覆盖能力等能满足大面积农作物种植面积监测要求,基于抽样技术的地面调查与遥感影像分类相结合提取作物种植面积信息的方法可用于省级、区域级的粮食种植面积遥感监测。     

农作物空间格局遥感监测研究进展

遥感技术因其高时效、宽范围和低成本等优点正被广泛应用于对地观测活动中,为大区域尺度掌握农作物空间格局提供了新的科学技术手段。本文系统总结了近10年来国内外农作物空间格局遥感监测在理论、方法、实践应用等方面取得的新进展,指出了亟待解决的问题,并对今后的发展方向进行了展望。研究认为,农作物种植面积遥感监测主要根据遥感传感器记录的不同农作物光谱特征的差异,进行不同农作物种植面积的识别,方法主要包括:基于光谱特征、基于作物物候特征和基于多源数据的农作物遥感识别方法。遥感技术应用于农作物复种模式监测主要根据时间序列植被指数描述的作物季节活动过程,利用不同的拟合方法得到作物生长曲线,实现作物复种模式有效监测。农作物种植方式遥感监测是更高层次的遥感应用,主要利用时间序列遥感数据,根据作物植被指数的变化规律区分不同作物生育周期,判断不同复种模式下作物的种植顺序和方式。在未来相当长的一段时间内,建立农作物空间格局遥感监测的理论和技术体系、发展和改进遥感影像分类方法、优化时间序列遥感数据平滑技术和提高信息提取的自动化与流程化将是农作物空间格局遥感监测需要重点解决的几个关键问题。     

高光谱遥感技术的发展及其在农业上的应用

概述了高光谱遥感技术的产生和发展以及应用现状,并介绍了高光谱遥感在作物长势监测、生化参数估算以及作物估产等农业领域上的应用。     

平原水库总氮质量浓度的定量遥感研究

以沧州大浪淀水库为研究对象,将实测的总氮含量和TM遥感数据反射率进行回归分析处理,构建了总氮含量与各波段多光谱定量遥感模型,并对（TM3＋TM4）波段指数模型进行了定量反演,其结果符合水体实际水质分布情况,表明所建模型可应用于该水体总氮含量的监测需要。     

生姜叶片氮含量的高光谱遥感估算模型研究

作物叶片氮含量的快速估算对于及时了解作物长势、病虫害监测以及产量评估具有重要意义。该文以经济作物生姜为研究对象,获取了2015年4月-9月不同品种、不同生育期和不同氮肥梯度下生姜叶片的高光谱和氮含量数据,对比分析了比值植被指数、归一化植被指数、植被指数组合形式对生姜叶片氮含量的估算效果。在此基础上,基于波段组合算法,筛选出了生姜叶片氮含量的敏感波段,并构建了两个新型光谱指数NDSI_((754,713))和RSI_((754,713))。结果表明,所选择的植被指数中,MCARI(705,750)/OSAVI(705,750)对生姜叶片氮含量估算效果最好,模型精度R~2、RMSE和RE分别为0.73、0.27、11.64%;利用波段组合算法构建的归一化光谱指数NDSI(754,713)对生姜叶片氮含量估算效果要优于MCARI(705,750)/OSAVI(705,750),模型估算精度R~2达0.83,使用的敏感波段713 nm与754 nm均位于植被的"红边"区域。对所建模型进行验证,叶片氮含量的预测值和实测值具有较好的一致性,验证样本R~2为0.78,RMSE为0.20,RE为9.81%。上述分析结果可为农业管理部门及时掌握生姜长势信息、制定施肥策略提供技术支持。     

利用高光谱技术估测小麦叶片氮量和土壤供氮水平

有效的监测作物氮素营养水平及土壤供氮能力可以为合理施用氮肥提供重要依据。本文以2 年3 点不同氮素水平下不同小麦品种的田间试验数据为基础,运用植被指数和偏最小二乘回归法,比较和分析小麦冠层光谱与叶片氮含量及土壤氮含量的关系。结果表明：小麦冠层光谱与叶片氮含量的相关性分析在可见光波段存在显著负相关,在近红外波段呈显著正相关,而与土壤氮含量的相关性呈相反趋势。基于光谱参数ND705 和GNDVI所建叶片氮含量估算模型的决定系数分别达到0.827 和0.826。基于光谱参数VOG2 所建土壤氮含量估算模型的决定系数达到0.646;与植被指数所建模型相比,综合350~1350 nm光谱波段反射率分别与小麦叶片氮含量、土壤氮含量建立偏最小二乘回归模型的预测精 度均有所提高,决定系数分别达到0.842 和0.654。本研究结果可为小麦氮素营养及土壤供氮水平的诊断监测与合理施肥管理提供了理论依据和技术支持。     

基于数据同化系统的作物产量预测研究进展

数据同化系统融合了遥感数据和作物生长模型的优势,是实时监测农业生产状况的有力手段。本文在简要介绍作物产量遥感估测方法的基础上,重点对数据同化算法的发展情况、多源遥感数据在数据同化上的应用潜力、数据同化系统的不确定性以及数据同化系统的尺度效应4方面进行论述。并且针对农业应用现状,提出未来应充分挖掘多源遥感数据、多作物生长模型集合和数据算法的优势,最终实现以机理模型为纽带的作物估产模式,并为制定田间管理策略、规划粮食产业布局和制定进出口贸易政策提供有力的数据和技术支撑。     

基于开花期卫星遥感数据的大田小麦估产方法比较

【目的】卫星遥感具有覆盖范围广、获取速度快、信息量大、动态性强等优势,能够及时准确地获取作物产量信息,反映作物产量空间变化趋势。遥感技术作物估产已成为现代农业生产中研究热点。通过改善遥感估产建模方法,以实现进一步提高大田作物遥感估产精度,为宏观了解不同区域作物产量形成情况及变化趋势提供直观、可靠的参考。【方法】论文结合2011—2012年江苏省大丰、兴化、姜堰、泰兴、仪征5个县区的定点观测试验,以国产卫星产品HJ-1A/1B影像为遥感数据,于小麦开花期开展大田定位观测区卫星遥感植被指数、关键生长指标与收获期单产间的定量分析。通过对产量与小麦生长指标以及植被指数进行定量关系分析,进一步增强遥感反演的机理性和重演性。将卫星遥感变量与小麦产量进行相关关系分析作为遥感估产的直接建模方法,间接建模方法则是选取与产量相关性较好的遥感变量以及与遥感变量相关性较好的主要苗情指标,利用筛选得到的敏感遥感变量,首先监测对应的小麦生长指标,结合该小麦生长指标与产量间的定量关系,进而建立间接估产模型,利用此模型进行小麦遥感间接估产。利用直接和间接建模方法,以相关性最高为原则,筛选估算产量的敏感卫星遥感变量。以2012年试验数据为建模样本,采用线性回归分析方法,分析小麦开花期苗情指标、产量与卫星遥感变量两两之间的相关性,分别构建以遥感植被指数为基础的大田小麦估产模型,与地面实测结果一起建立模型共同分析。以2011年试验数据为验证样本,选取评价指标拟合度(R2)和均方根误差(RMSE),对两类模型的估算精度进行验证和比较,以提高遥感反演的定量化水平和可信度。【结果】分别以差值植被指数(difference vegetation index,DVI)和比值植被指数(ratio vegetation index,RVI)为基础的单因子直接估产模型的均方根误差(root mean square error,RMSE)为918 kg·hm-2和1 399.5 kg·hm-2,以DVI和RVI遥感变量构建双变量估产模型的RMSE为1 036.5 kg·hm-2,以归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和叶片氮积累量为基础构建的间接估产模型的RMSE为805.5 kg·hm-2,说明开花期HJ-1A/1B影像估算小麦区域产量是可行的,且精度较高;经比较,以NDVI和叶片氮积累量为基础的间接估产模型精度明显高于直接估产模型,相较于DVI直接估产模型RMSE降低了112.5 kg·hm-2,相较于RVI直接估产模型RMSE降低了594 kg·hm-2,相较于双因子模型RMSE降低了231 kg·hm-2。【结论】国产卫星HJ-1A/B可以较好满足估测小麦产量要求,且利用间接方法建立作物遥感估产模型要好于直接方法,研究结果为利用遥感技术更为准确估算大田小麦产量提供了一种新的途径。     

遥感技术在农业科技服务领域的应用

【目的】遥感技术具有大范围、周期性获取地表信息的特点,被广泛应用于农业作物面积制图、农作物长势监测与产量估计和农情监测等农业生产和管理的各个环节。【方法】在阐述了地块级、业务化的农业遥感服务概念和内容的基础上,分析了国内外地块级、业务化的农业遥感服务现状。【结果】由于中国实行农民联产承包责任制,地块较为破碎,管理较为精细,对地块级遥感监测的需求不大等原因,使得中国地块级、业务化的农业遥感服务尚处于起步阶段。【结论】随着中国逐步推广农村土地流转,实施大范围的机械化农业,业务化、精细化的农业遥感监测具有广阔的前景。     

基于SPOT高分辨率遥感数据的农作物估产方法研究

[目的]为了达到基于SPOT高分辨率遥感数据的农作物估产方法研究的目的。[方法]以邢台市为例,利用SPOT-5卫星2.5 m分辨率全色影像与10 m分辨率多光谱影像的融合得到高分辨率多光谱影像,以此对农作物估产方法进行研究。[结果]结果表明,基于SPOT高分辨率遥感数据的农作物估产结果与地面实测结果相比,其检验结果可信。[结论]该研究为农作物遥感估产的实践应用提供了参考依据。     

Research advances of SAR remote sensing for agriculture applications: A review

Synthetic aperture radar (SAR) is an effective and important technique in monitoring crop and other agricultural targets because its quality does not depend on weather conditions. SAR is sensitive to the geometrical structures and dielectric properties of the targets and has a certain penetration ability to some agricultural targets. The capabilities of SAR for agriculture applications can be organized into three main categories: crop identification and crop planting area statistics, crop and cropland parameter extraction, and crop yield estimation. According to the above concepts, this paper systematically analyses the recent progresses, existing problems and future directions in SAR agricultural remote sensing. In recent years, with the remarkable progresses in SAR remote sensing systems, the available SAR data sources have been greatly enriched. The accuracies of the crop classification and parameter extraction by SAR data have been improved progressively. But the development of modern agriculture has put forwarded higher requirements for SAR remote sensing. For instance, the spatial resolution and revisiting cycle of the SAR sensors, the accuracy of crop classification, the whole phenological period monitoring of crop growth status, the soil moisture inversion under the condition of high vegetation coverage, the integrations of SAR remote sensing retrieval information with hydrological models and/or crop growth models, and so on, still need to be improved. In the future, the joint use of optical and SAR remote sensing data, the application of multi-band multi-dimensional SAR, the precise and high efficient modeling of electromagnetic scattering and parameter extraction of crop and farmland composite scene, the development of light and small SAR systems like those onboard unmanned aerial vehicles and their applications will be active research areas in agriculture remote sensing. This paper concludes that SAR remote sensing has great potential and will play a more significant role in the various fields of agricultural remote sensing.     

中国农作物长势遥感监测研究综述

农作物长势监测的目的是为早期估产提供依据,同时为田间管理提供及时的信息。笔者总结了中国农作物长势监测的研究进展、研究方法,指出用于长势监测的遥感数据空间分辨率较低,常用的监测指标具有局限性,监测精度有待提高。“3S”技术的集成发展,进一步实现一体化应用于该领域仍是今后的发展方向。随着农作物长势运行化监测系统的进一步完善,对田间管理的诊断需求会日益加剧,因此作物长势的诊断将成为今后的研究重点。     

作物环境胁迫高光谱遥感监测研究进展

作物环境胁迫频发不仅严重影响区域粮食生产和生态安全,还威胁社会经济稳定和可持续发展,高光谱遥感可实时、准确监测作物环境胁迫,与传统监测方法相比具有较大优势。首先阐述了高光谱遥感监测作物环境胁迫的理论基础,重点从基于光谱响应特征的直接监测、基于农学参数和生理信息反演的间接监测两方面,概述了高光谱遥感在监测作物病虫害、水分胁迫方面的研究进展。在此基础上,提出了目前该技术在作物环境胁迫监测应用领域的不足,如光谱响应特征的专属性认识不足、反演模型的精度及普适性较低、数据使用受到限制等,并讨论了高光谱遥感在作物环境胁迫监测方面的发展方向,旨在为农作物环境胁迫监测及预警提供参考。     

基于光谱信息的作物氮素营养诊断研究进展

快速、准确地进行作物氮素营养诊断,有助于管理者及时、有效地采取相应的应对措施,既保障作物的高产量,又有效地管控、减少化肥施用量。由于作物氮素营养状况直接影响着作物的光谱信息,因此以作物光谱信息为依据进行作物氮素营养诊断极具潜力。对当前基于光谱信息进行作物氮素营养诊断的3种方法(便携式叶绿素仪法、高光谱遥感诊断法和数字图像分析诊断法)进行了综述,介绍了各个方法的原理、特点和研究进展,并对未来基于光谱信息的作物氮素营养诊断进行了展望。     

EOS—MODIS数据农业应用进展及前景

遥感作为一种空间探测技术在农业上发挥着重要作用。EOS—MODIS卫星的发射为农业遥感提供了又一个重要的信息源。本文分析了MODIS的数据背景、特点及其在农作物估产、干旱及病虫害监测、秸秆焚烧监测等领域的应用状况,并对MODIS数据在农业应用中存在的问题及前景进行了分析。     

作物种植面积遥感提取方法的研究进展*

 农作物种植面积监测是遥感估产的关键技术之一。回顾和总结了国内外利用遥感数据进行农作物种植面积提取的方法,重点分析了遥感影像分析方法的进展以及大面积作物种植面积提取两个方面,对农作物种植面积遥感提取的发展方向作了简要评述。     

中国玉米遥感估产区划研究

农作物遥感估产区划是大面积农作物遥感估产研究和实践的基础。根据农作物遥感估产技术的具体要求,结合农作物区划理论,重点考虑春玉米和夏玉米估产,提出了我国玉米遥感估产区划的原则和依据,针对玉米遥感估产中的各项工作,分别作出了全国玉米遥感估产最佳时相、信息源和土地利用结构分类方案,并在此基础上,设计区划指标,把全国分为13个估产区和28个估产亚区。