玉米地微波相干和非相干散射模型比较分析

[目的]对玉米地微波相干和非相干散射模型进行比较分析。[方法]在Stile相干散射模型的基础上提出了针对玉米作物的相干散射模型,模型中使用物理光学(PO)和无限长介电圆柱体近似方法计算玉米叶片和秆的单散射体矩阵,替代了原模型中计算窄叶的单散射体模型,并在模型中考虑了不同散射机制之间相互作用所产生的相干分量。研究中所使用的非相干散射模型为密歇根森林散射模型(MIMICS)。使用吉林省公主岭地区玉米地部分生长周期内的实测数据为以上相干和非相干散射模型的输入参数,分别模拟L和C波段VV和HH极化的后向散射系数,并将这2个模型的模拟结果进行了比较。[结果]该相干散射模型在L波段的模拟结果较差,在植被生长初期表现为模拟结果没有明显的规律性;通过相干和非相干散射模型的比较分析,证实由散射机制引起的相干性是较小的。[结论]文中只分析了随入射角变化,相干和非相干散射模型的差异,在以后的研究中,需要进一步分析该差异随植被和土壤参数的变化情况。     

基于作物生长模拟模式的玉米产量预报方法研究

[目的]探讨利用WOFOST模型对玉米生物量进行模拟实现动态预报玉米产量的方法。[方法]利用辽宁省1981～2005年气象资料和产量资料采用WOFOST模型对作物生长进行模型模拟和改进,建立玉米生长动力统计预报模型,进行预报检验,并对模拟得到的玉米地上干物重和穗干物重与实际产量进行比较分析。[结果]对玉米穗干物重量与产量的模拟效果在辽宁西部和南部最好,在东部地区一般,中部和北部地区较差。辽宁省西部、南部和东部地区可以用模拟生物量反映实际产量的变化。模拟结果与实际产量对比表明,1981～2005年,模型预报准确率在80%以上的年份占31%以上,最高值出现在岫岩地区,达85%。[结论]模型对辽宁省干旱地区以及正常年份和一般干旱年份玉米产量变化的模拟能力较好,对极端气候年份模拟较差。     

基于NDVI估算植被体散射的土壤水分反演研究

[目的]为通过植被指数方法进行土壤水分估算和旱情监测提供依据。[方法]以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,雷达数据和光学遥感数据相结合,对干旱区绿洲进行土壤和植被水分信息的提取。[结果]在同期光学遥感影像数据提取叶面积指数基础上,利用简化的“MIMIcs模型”从雷达数据总的后向散射中去除植被的影响,建立土壤后向散射系数与土壤含水量之间的关系。[结论]主被动遥感数据结合在干旱区土壤水分反演时去除植被影响有较好的效果。     

C波段多极化SAR反演土壤水分研究

[目的]研究不同极化方式下雷达后向散射系数与地表土壤含水量之间的关系.[方法]在分析不同地表微波散射模型基础上,选用合适的植被散射模型结合多极化雷达数据从雷达总的后向散射中去除植被影响,建立土壤后向散射系数与土壤含水量的关系.[结果]拟合HH极化、HV极化雷达观测数据与土壤水分数据,相关系数为HH极化R2=0.552 3,HV极化R2=0.357 9.[结论]微波具有全天候、穿透性以及不受云层影响的独特物理机制,使其在研究大尺度土壤水分反演时效果较好,相比较HV极化,HH极化雷达影像数据更适合干旱区作物植被覆盖地区土壤水分监测.     

基于1D-CNN的植被等效水厚度反演研究

[目的]为实现高等级公路路域植被等效水厚度(EWT)快速、连续、高效监测需求。[方法]以叶片尺度高光谱为数据源，首先对辐射传输模型PROSPECT-D模拟数据和实测光谱数据分别进行标准正态变量变换、归一化等光谱变换。应用相关性分析提取各变换光谱特征波段，基于PROSPECT-D模拟数据特征波段分别构建一维卷积神经网络(1D-CNN)、支持向量机路域植被叶片EWT反演模型，并用实测光谱数据进行模型验证。[结果]植被EWT最优反演路径为对光谱进行归一化预处理后，构建PROSPECT-D与1D-CNN组合模型，测试决定系数(R²_c)为0.645、均方根误差(RMSE_C)为2.367,精度较高，满足应用需求。[结论]该研究为利用高光谱数据对南方丘陵地区高等级公路植被EWT定量反演奠定了基础。     

玉米群体消光系数的动态变化及其模拟

[目的]研究玉米群体消光系数的动态变化,提高净第一性生产力或产量的准确评估。[方法]基于中国气象局锦州玉米农田生态系统野外观测站2006年玉米生长季（5～9月）的辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,分析玉米群体的消光系数动态变化。[结果]玉米群体生长季消光系数日变化较大,其最大值分别出现在7：00～9：00、15：00～17：00,最小值在12：00前后,但变化幅度在抽雄期变小;在较大的时间尺度上（〉5d）,消光系数（K）与叶面积指数（LAI）呈抛物线关系,决定系数R2为0.9607。当仅考虑消光系数是太阳高度角或叶面积指数的函数时,方程在模拟玉米群体生长季不同时刻的消光系数K值时准确性较差,为此发展了新的消光系数动态模型K=λ（0.7848-0.0016θ）（0.1548LAI2-0.5586LAI＋0.654）。[结论]新的消光系数动态模型综合考虑了太阳高度角和玉米生长季叶面积指数对消光系数的影响,模拟效果优于现有的单因子消光系数模型。     

玉米群体消光系数的动态变化及其模拟

[目的]研究玉米群体消光系数的动态变化,提高净第一性生产力或产量的准确评估。[方法]基于中国气象局锦州玉米农田生态系统野外观测站2006年玉米生长季（5～9月）的辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,分析玉米群体的消光系数动态变化。[结果]玉米群体生长季消光系数日变化较大,其最大值分别出现在07：00～09：00、15：00～17：00,最小值出现在12：00前后,但变化幅度在抽雄期变小;在较大的时间尺度上（〉5 d）,消光系数（K）与叶面积指数（LAI）呈抛物线关系,决定系数（R2）为0.960 7。当仅考虑消光系数是太阳高度角或叶面积指数的函数时,方程在模拟玉米群体生长季不同时刻的消光系数K值时准确性较差,为此发展了新的消光系数动态模型K=λ（0.784 8-0.001 6θ）（0.154 8 LAI2-0.558 6LAI＋0.654）。[结论]新的消光系数动态模型综合考虑了太阳高度角和玉米生长季叶面积指数对消光系数的影响,模拟效果优于现有的单因子消光系数模型。     

合成孔径雷达水稻识别和监测研究进展

合成孔径雷达（SAR）具有全天时、全天候、高分辨率、大幅面监测地物的特征,利用SAR在阴雨天气多、云量大的水稻种植地区开展水稻识别、监测和估产具有光学遥感无可比拟的优势。目前基于雷达对水稻进行识别和监测的研究多用ERS/SAR、RADARSAT/SAR、ENVISATASAR等,其多是以民用或军民两用为主的星载合成孔径雷达。在用SAR数据监测水稻时,其后向散射系数来自4个方面：①入射波直接被水稻散射回去,即直接散射项（D-BS）;②入射波经水稻层的散射到达水面后,经水面反射到水稻层,经水稻层衰减回到雷达（SRE）;③入射波经水稻层衰减到达水面,经水面反射回到水稻层,经水稻层散射回去（ERS）;④入射波经水稻层衰减到达水面,经水面反射到水稻层,经水稻层的散射改变方向下行,再次经水面反射到水稻层,并经水稻层的衰减后回到雷达（W-R-W）。其中,后向散射系数的主要来源是SRE项和ERS项。SAR数据后向散射系数不仅要受到水稻物候期、植株高度、生物量、含水量等的影响,也受到自身入射角、波段、极化方式等的影响。一般地,水稻后向散射系数总体上是先随水稻生长增大,然后略有下降;水稻生长早期,后向散射系数随入射角波动的幅度较小,在水稻生长后期,后向散射系数随入射角波动的幅度变大,波动起伏次数增加;L波段和C波段的后向散射系数表现基本类同,但值要小很多,X波段则与L、C波段的表现相差较大。已有研究中大部分采用同极极化方式的后向散射系数作为研究对象。VV极化的后向散射系数变化比较平滑,HH极化的后向散射系数变化比较复杂。随着雷达卫星技术的发展,多极化、多模式、特殊波段将更能突出星载SAR的优势,拓宽SAR的应用范围,为进一步分析、识别和检测目标提供更有力的工具。     

不同波长极化SAR数据水云模型森林生物量反演对比分析

【目的】水云模型(WCM)是一种采用SAR数据反演森林地上生物量(AGB)应用较为广泛的半经验模型,探索将不同波长、极化方式、极化信息等引入WCM,以期为提高森林AGB反演精度提供科学依据。【方法】本文以X、C、L、P波段多频极化SAR数据为数据源,首先将各波长各极化后向散射系数用于WCM进行森林AGB反演,对比其反演精度;接着采用极化分解分量构建地体散射比参数,并将其引入WCM发展为极化水云模型(PolWCM),同时对比分析其在X、C、L、P波段森林AGB的反演结果。【结果】(1)在X、C、L、P 4个波段中,除X波段外,将HV极化后向散射系数代入WCM进行森林AGB反演,精度均高于基于其他极化通道后向散射系数的反演结果;且长波长(L和P)的反演精度高于短波长(X和C)的反演精度。在L波段,将HV极化后向散射系数代入WCM进行森林AGB反演,R²和RMSE分别为0.46和18.00 t/hm²;P波段HV极化反演结果的R²和RMSE分别为0.43和21.18 t/hm²。(2)将极化信息以地体散射...     

基于全极化SAR数据的玉米后向散射特征分析

以江苏省睢宁县为研究区域,选择2009年7月23日已覆盖该区域的Radarsat-2全极化影像数据,着重分析玉米全化方式后向散射特性,并将玉米生长参数与后向散射系数进行相关分析,建立统计模型,最后利用不同地物后向散射特征的差异,采用决策树分类算法提取玉米种植分布情况.结果显示,玉米叶面积指数和HH极化后向散射系数、HH/HV具有较好的相关性;经过验证,采用决策树分类算法提取玉米种植分布情况,制图总体精度达到84.1%.说明全极化雷达数据能提供更为丰富的地物后向散射信息,是农作物遥感监测的重要数据来源.     

玉米籽粒灌浆与积温关系的非线性动态模型

分别用线性与非线性模型建立了描述１９８９年和１９９０年８至１０月份内不同时段积温变化规律的运动模型。验证结果表明，此方法提高了数据拟合的精度。     

基于高光谱植被指数的马铃薯叶片叶绿素含量估测模型

【目的】筛选相关性好的植被指数构建马铃薯叶片叶绿素a、叶绿素b估测模型,为科学、无损地进行马铃薯叶片叶绿素含量估算提供技术支撑。【方法】采用便携式高光谱地物波谱仪,获取不同施氮水平下不同生育时期的马铃薯植株叶片光谱反射率,提取植被指数,测定马铃薯叶片叶绿素a、叶绿素b含量,并研究叶绿素含量与植被指数的相关性。【结果】12个植被指数与叶绿素a、叶绿素b含量相关性较好,其中修正归一化差异指数(mND_(705))、修正简单比值指数(mSR_(705))、地面叶绿素指数(MTCI)、修改叶绿素吸收反射指数(MCARI)与叶绿素a、叶绿素b含量相关性最好。基于这4个植被指数建立的估测模型中,MTCI构建的乘幂模型估测叶绿素a含量的效果最佳,mND_(705)构建的指数模型估测叶绿素b含量的效果最佳。【结论】MTCI构建的乘幂模型能较为精确地估测叶绿素a含量,mND_(705)构建的指数模型能较为精确地估测叶绿素b含量;这2种模型可用于间接监测马铃薯植株的氮营养亏缺状态。     

植被覆盖变化分析及其预测方法研究——以吉林东部为例(英文)

[目的]研究植被覆盖的动态变化及其预测方法。[方法]在GIS平台的支持下,以NDVI为主要数据源,对研究区不同年度植被覆盖情况进行空间叠置分析,揭示吉林东部近10年植被覆盖变化的空间分布规律。并利用马尔柯夫模型和灰色系统G(1,1)模型预测吉林东部植被覆盖的年度变化趋势。[结果]吉林东部植被覆盖有上升的趋势但总体变化不大,植被覆盖变化较大的区域主要分布在湖泊和河流周围。马尔柯夫和灰色系统G(1,1)两种模型的预测结果与实际观测结果基本吻合。[结论]该研究结果为有效地保护山区林地的植被覆盖提供了参考依据,同时,对于制定吉林省及全国的林地建设规划和社会经济可持续发展的科学决策均具有重要的参考价值。     

基于高光谱植被指数的西北玉米不同时期叶绿素含量估测

以陕西省扶风县马席村、巨良农场和杨凌区揉谷乡种植的大田玉米为试验材料,分别测定玉米抽雄期、灌浆期和乳熟期的冠层光谱反射率和叶片叶绿素含量,分析冠层各光谱植被指数与叶片叶绿素含量之间的相关关系,建立玉米叶绿素含量估测模型。结果表明,以单变量光谱植被指数估算叶绿素含量,抽雄期的最佳模型由修正叶绿素吸收反射率指数(Modified chlorophyll absorption reflectivity index,MCARI)建立,灌浆期最佳模型由垂直植被指数(Perpendicular vegetation index,PVI)建立,乳熟期最佳模型由植被衰老反射率指数(Plant senescence reflectance index,PSRI)建立。随着玉米生长期的推进,叶片衰老,用PSRI所建立的模型来监测玉米叶绿素含量的效果较好,可为高光谱遥感在玉米长势监测提供理论依据和技术支持。     

锡林郭勒盟地区不同草地类型生物量的年际变化规律研究

[目的]探究锡林郭勒盟地区不同草地类型生物量年际变化与降雨量的关系。[方法]基于CASA模型，利用2009～2013年气象数据与FPAR遥感数据，对锡林郭勒盟地区生物量年际变化规律及其与降雨量的关系进行分析。[结果]2012年的生物量处于最高，草句草原的生物量在2013年处于最高水平，其他草地类型的生物量在2012年均居最高。植被生物量随年度变化波动趋势与降雨量变化一致。[结论]2009～2013年锡林郭勒盟地区不同草地类型生物量年际变化幅度不尽相同，降雨量是影响其变化的重要因子之一。     

声散射模型在鱼类目标强度和种类识别研究中的应用及其进展

渔业资源声学评估技术是水产学科的重要研究内容之一,已成为渔业生物资源量估算的重要手段,其中鱼体声散射模型的建立是核心技术。为此,本文概括论述了渔业资源声学评估技术,梳理了基准和非基准两大类别的10种常见声散射模型的理论基础和适用范围,重点回顾了声散射模型在单体鱼及鱼群目标强度研究中的应用现状,总结了鱼种分类识别研究中声散射模型的应用。在今后的研究中,应通过鱼群声散射建模、理论分析、计算机仿真、实测数据验证相结合的研究方式,可在宽频探鱼声呐获取鱼群信息的基础上,构建更加精确、完善的声学评估技术,为合理估算及开发渔业资源提供可靠的研究手段。     

植被覆盖变化分析及其预测方法研究——以吉林东部为例

[目的]研究植被覆盖的动态变化及其预测方法。[方法]在GIS平台的支持下,以NDVI为主要数据源,对研究区不同年度植被覆盖情况进行空间叠置分析,揭示吉林东部近10年植被覆盖变化的空间分布规律。并利用马尔柯夫模型和灰色系统G(1,1)模型预测吉林东部植被覆盖的年度变化趋势。[结果]吉林东部植被覆盖有上升的趋势但总体变化不大,植被覆盖变化较大的区域主要分布在湖泊和河流周围。马尔柯夫和灰色系统G(1,1)两种模型的预测结果与实际观测结果基本吻合。[结论]该研究结果为有效地保护山区林地的植被覆盖提供了参考依据,同时,对于制定吉林省及全国的林地建设规划和社会经济可持续发展的科学决策均具有重要的参考价值。     

不同胞质效应甜玉米叶面积变化及穗部积累规律

[目的]探索不同胞质效应甜玉米生长过程中叶面积的变化及穗部积累规律。[方法]在大田生长条件下,以正常胞质的湘农甜玉2号和不育胞质C型湘农甜玉2号2种胞质类型的甜玉米为种植材料,分析2种胞质效应甜玉米不同生育期的叶面积变化,授粉后不同时间青苞、净穗及鲜百粒重等的变化规律。[结果]2种胞质效应的甜玉米在不同生育期叶面积之间均差异不显著,在吐丝期分别达到最大叶面积值,整个变化过程均呈"S"型曲线;综合正常胞质和不育胞质甜玉米在授粉后不同时间里青苞、净穗、鲜百粒重等的变化,确定湘农甜玉2号在秋季的最佳采收期为授粉后34 d、C型湘农甜玉2号的最佳采收期为授粉后30 d,此外,2种胞质效应的甜玉米鲜百粒重在授粉后各时间差异均不显著,它们均可独立运用于甜玉米制种和生产。[结论]该研究可为合理种植和利用及适时采收不同胞质效应的甜玉米提供理论依据。     

玉米种子电磁振动定向装置仿真模型的建立与验证

针对实际电磁振动定向装置进行多因数多水平试验研究时存在周期长、受加工精度影响大等问题,利用ADAMS等软件建立参数化的玉米种子电磁振动定向装置和种子仿真模型,通过试验测定玉米种子与定向滑槽之间的接触参数,系统定义玉米种子与定向滑槽之间的接触。从振动分析、接触力和模型振动效果3方面对该模型进行验证。结果表明:该电磁振动定向装置和玉米种子的仿真模型振动效果符合实际,接触的定义准确,激振力与振幅线性相关,符合实际弹簧片变形规律和电磁振动理论,可以用来代替实际电磁振动装置进行电磁振动下玉米种子姿态翻转与定向传输的模拟仿真试验和优化试验。