水稻主要病虫害胁迫遥感监测

中国作为一个人口大国,每年粮食的产量约为5亿吨左右,而到2020年,全国粮食的消费量在6亿吨以上.因此尽快提高粮食产量,是中国农业发展的紧要任务,水稻是中国第一大粮食作物,其产量能占到全国粮食总产量的40％.在袁隆平院士研究的超级杂交水稻的基础上,如何避免水稻受病虫害的胁迫,影响水稻产量是当前首要之急.当前水稻病虫害的...     

基于WOFOST模型与遥感数据同化的县级尺度玉米估产研究

区域尺度的作物生长动态监测和产量预测对于保障粮食安全和农业政策的制定具有重要参考依据。遥感数据同化应用极大提高了作物估产的时效性和精度。为及时、准确地实现县级尺度粮食产量的估测,以及提升产量估测的精度,以辽宁省铁岭县为研究区,采用WOFOST(world food studies)模型与遥感同化相结合的方法对铁岭县玉米进行估产研究。通过采用扩展傅里叶幅度敏感性检验算法(extened Fourier amplitude sensitivity test,EFAST)敏感性分析方法实现玉米估产敏感性参数的分析,以及本地化;通过采用参数自动率定程序PEST(parameter estimation)实现参数的优化,验证结果为采样点产量的平均误差为852.39 kg·hm^-2,模型模拟的精度达到92.82%。为进一步提高和优化模型估产精度,将遥感反演得到的叶面积指数采用集合卡尔曼滤波算法与模型模拟的叶面积指数进行数据同化,平均误差从同化前的852.39 kg·hm^-2降低为435.01 kg·hm^-2,估产精度从92.82%提...     

基于WOFOST模型的黑龙江省水稻产量动态预报研究

基于黑龙江省气候变暖、水稻种植范围扩大、种植界限北移等事实,利用Mann-Kendall统计检验方法对1961-2008年黑龙江省的年平均气温进行了突变性检验,并以气候变暖的突变点为时间节点,利用黑龙江省水稻生长发育观测资料（发育期、生物量、种植品种、熟型）和同期的气象资料,结合当地的实际种植情况,重新划分WOFOST模型水稻适宜区,改进原有发育参数,实现了WOFOST模型在黑龙江省水稻生长模拟中的动态化应用。同时,探讨了利用WOFOST模型进行水稻产量动态预报的方法,通过建立不同时期水稻模拟生物量与实际产量的相关统计模型,实现了WOFOST模型在水稻产量动态预报业务中的应用。通过对1997-2006年历史预报检验和2007-2008年预报试验,结果表明,6月30日、7月31日、8月31日水稻历史预报检验单产平均准确率分别为96%、93%、94%,预报试验单产平均准确率分别为93%、95%、95%;实现了水稻产量的动态、定量预报,可进行业务应用。     

高光谱遥感数据在农作物重金属胁迫调查中的应用

利用高光谱遥感数据对四川崇州地区研究作物进行光谱角匹配识别,结合光化学植被指数,有效划分了可评价区域。随后对采样点处遥感光谱信息进行了提取,运用线性回归及多元回归方法,建立了光学信息与土壤各重金属含量间的经验模型,并结合潜在生态危害指数法进行胁迫等级的划分,取得了良好的调查效果。     

基于模型和遥感的水稻长势监测研究进展

水稻生长模型是集气候、土壤、品种和栽培措施等因素为一体的对水稻的物候发育、光合生产、器官建成、同化物积累与分配以及产量与品质形成等生理过程及其与环境和技术因子关系综合量化的动态数学模型,具有机理性和预测性。遥感影像的信息波段及其组合可以反射作物生长的空间信息,可实现对水稻进行长势监测和估产,具有及时性和广域性。将二者结合用于长势监测不但具有理论研究意义,而且还具有重要的应用价值。在简要概述水稻生长模型和长势遥感监测研究进展的基础上,总结了水稻生长模型和长势遥感监测相结合下水稻长势监测应用的研究进展,并提出一些今后研究设想。     

重金属胁迫对水稻萌发种子淀粉酶活性的影响

应用酶活性测定和聚丙烯酰胺浓度梯度凝胶电泳技术 ,研究了 3种不同浓度的重金属胁迫对不同类型水稻萌发种子中α,β-淀粉酶同功酶活性的影响。结果表明 :(1) 0 .0 5 m mol/ L的 Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2 + 胁迫使水稻萌发种子中α-淀粉酶活性有所增高 ,而 >0 .0 5 m mol/ L的 Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2 + 胁迫则导致水稻各品种萌发种子中β-淀粉酶活性显著降低。 (2 ) Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2 + 胁迫使武育粳萌发种子中β-淀粉酶活性随重金属浓度的增高呈先上升后下降的趋势 ,并显著抑制 (尤其是 Hg2 + )扬稻 6号和汕优 818的β-淀粉酶活性。 (3) 0 .0 5 m mol/ L的 Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2 +胁迫能明显诱导新的淀粉酶同功酶的产生 ,>0 .0 5 mm ol/ L 的 Cu2 + ,Cd2 + ,Hg2 +则抑制一些同功酶的正常表达     

基于地面光谱水稻重金属胁迫监测光谱特征尺度识别

为探究地面高光谱遥感监测不同光谱尺度对水稻重金属胁迫区分度,以不同污染水平地面ASD高光谱数据为基础,通过光谱敏感特征优选确定450～900 nm为水稻重金属胁迫敏感波段,利用DB5小波变换产生的多尺度小波特征系数模拟不同光谱分辨率,结合小波参数的信息熵特征和分形维数特征,对水稻重金属胁迫特征光谱尺度进行识别,通过构建胁迫相关的叶绿素光谱指数 MCARI/OSAVI、NDSI_R、Depth验证所识别的特征尺度的可靠性和精准性。结果表明：①小波分解各尺度细节系数计算出的信息熵在分解的5～7尺度附近不同胁迫水平有明显的特征转折点;②随着分解尺度的增加,不同胁迫水平的分维数差异值变小,第5尺度是水稻受不同重金属胁迫8层尺度分解和重构下光谱曲线尺度的最明显的转折点,在尺度5下,光谱曲线的峰谷细节得到更好的反映; ③研究水稻重金属污染光谱特征尺度既保留光谱信息的主要特征,又最大程度的减少了光谱数据量,不仅提高了水稻重金属污染监测的效率而且为环境监测提供了新的手段。     

基于地面光谱水稻重金属胁迫监测光谱特征尺度识别

为探究地面高光谱遥感监测不同光谱尺度对水稻重金属胁迫区分度,以不同污染水平地面ASD高光谱数据为基础,通过光谱敏感特征优选确定450～900 nm为水稻重金属胁迫敏感波段,利用DB5小波变换产生的多尺度小波特征系数模拟不同光谱分辨率,结合小波参数的信息熵特征和分形维数特征,对水稻重金属胁迫特征光谱尺度进行识别,通过构建胁迫相关的叶绿素光谱指数 MCARI/OSAVI、NDSI_R、Depth验证所识别的特征尺度的可靠性和精准性。结果表明：①小波分解各尺度细节系数计算出的信息熵在分解的5～7尺度附近不同胁迫水平有明显的特征转折点;②随着分解尺度的增加,不同胁迫水平的分维数差异值变小,第5尺度是水稻受不同重金属胁迫8层尺度分解和重构下光谱曲线尺度的最明显的转折点,在尺度5下,光谱曲线的峰谷细节得到更好的反映; ③研究水稻重金属污染光谱特征尺度既保留光谱信息的主要特征,又最大程度的减少了光谱数据量,不仅提高了水稻重金属污染监测的效率而且为环境监测提供了新的手段。     

张家港市农田土壤重金属含量高光谱遥感监测模型构建

以张家港农田土壤作为研究对象,在实验室测定土壤重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、Hg的含量,并与土壤可见近红外高光谱数据建立土壤重金属含量的定量估测模型,以快速获取研究区农田的土壤重金属含量。为保证模型预测的精度和稳定性,首先,对原始高光谱数据进行平滑处理,并进行一阶导数、倒数一阶导数、倒数的对数一阶导数、平方根一阶导数和连续统去除等形式的光谱变换;然后,提取不同变换光谱的特征波段进行相关性分析;最后,通过逐步回归法建立重金属含量的定量估算模型。结果表明:张家港市农田土壤中Cd、Hg、Cu、Zn存在一定的污染风险。在高光谱的不同变换形式中,一阶导数和连续统去除与重金属含量的相关系数高于其他变换形式。基于8种土壤重金属含量与高光谱数据建立的定量估算模型具有良好的预测精度。Cd、Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb估算模型的实际值与验证值的拟合度分别为0.874、0.879、0.800、0.646、0.513、0.655、0.603和0.542,可用于预测张家港市的农田土壤重金属含量。     

土壤重金属含量的高光谱遥感反演方法综述

随着工业生产规模的扩大、城市环境污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加,土壤重金属污染因其程度加剧、面积扩大而备受关注.重金属污染物在土壤中移动差、滞留时间长、难被微生物降解,并可经水、植物等介质最终影响人体健康,因此对重金属污染的定量监测非常有必要并且意义重大.高光谱遥感技术的发展为宏观、快速获取土壤重金属元素信息提供了新的契机,目前国内外学者基于土壤反射光谱特征,运用多种统计分析方法成功地预测了多种土壤重金属元素的含量.介绍了土壤的光谱特征及光谱特征波段的提取,对利用高光谱遥感技术估算土壤重金属含量的主要方法进行了总结,对影响模型精度的主要因素进行了讨论,介绍了模型在模拟多光谱数据方面的应用,最后对模型反演过程出现的不足及今后的研究方向进行了展望.     

从植被高光谱遥感到土壤重金属污染诊断的研究进展

随着遥感技术的迅速发展,高光谱遥感由于其对微量元素的探测能力强,为诊断土壤重金属污染提供了可靠的基础数据。综述了国内外对高光谱监测植被/土壤重金属的研究现状,探讨了从植被高光谱到土壤重金属诊断的局限性,并对其进行了展望。     

区域干旱遥感监测研究综述

介绍了几种干旱遥感信息模型,结果表明:卫星遥感技术可以在较短时间内连续获取大范围的空间信息,具有空间宏观性、多分辨率(光谱和空间)、周期性以及信息丰富等特点,能实现信息的快速收集和定量分析,大幅度减少野外工作量,提高工作效率,是目前最为有效的对地观测技术和信息获取手段。     

基于遥感技术的水稻抽穗期长势分级监测研究

选择黑龙江省泰来县为试验样区,利用环境减灾卫星数据,结合遥感、地理信息系统和全球定位系统技术手段对水稻种植面积进行监测并分析水稻抽穗期的长势情况。利用地形图,对卫星影像数据进行精校正,结合GPS调查点建立的解译标志,采用人机交互目视解译方法进行水稻面积提取,解译精度在95%以上。最后,根据水稻抽穗期的植被覆盖指数反演的叶面积指数数据信息,进行水稻长势分析与分等定级,结果表明:泰来县水稻抽穗期长势分为3个等级。叶面积指数小于4.2的为水稻长势弱的地域,占水稻总面积的5.53%,在4.2～5.9的为长势正常区域,占水稻总面积的67.80%,大于5.9的为长势旺盛区域,占水稻总面积的26.67%。     

土地资源动态遥感监测方法研究

利用乾县枣子沟流域不同时期的航空遥感影像，经过分析解译、专题制图，进行区域土地资源动态监测试验研究。提出了小流域土地资源动态监测的遥感分析方法和工作程序，土地资源利用类型的解译标志。同时，对监测区土地资源动态变化和监测精度进行了分析评价。     

遥感在农作物估产中的应用与发展

本文以遥感估产为出发点,介绍了遥感的概念、原理、方法特点及国内外遥感估产方面的研究进展。     

基于遥感技术的银川土地盐渍化动态监测研究

为了了解银川平原土壤盐渍化动态变化特征,更好地保护该地区生态环境,对其土地盐渍化进行动态监测研究。在分析和处理2000年和2005年2个时期的TM遥感图像后,通过缨帽变换与RVI方法,结合GIS有效地提取银川平原土壤盐渍化信息,并对其数量变化、空间变化特征进行了分析。结果表明,20世纪70～80年代盐渍化程度减轻,80年代后期有所增加,90年代盐渍化程度减轻;银川北部地区主要表现为耕地面积增加,非盐渍化耕地面积增多,盐渍化耕地面积减少,盐碱荒地面积减少,耕地盐渍化程度减轻;银川南部地区土壤盐渍化程度明显减轻。     

遥感监测旱情的研究进展

干旱是威胁我国及世界农业发展的自然灾害之一，遥感技术已经成为监测旱情的重要手段。本文回顾了近些年来遥感监测旱情的研究进展，并总结了国内外常用的模型，着重从热惯量法，冠层温度法，植被指数法以及微波遥感等几方面做出评述，并对遥感监测旱情的下一步发展提出展望。