多源卫星遥感秸秆焚烧过火面积动态监测

该文针对秸秆焚烧过火面积动态监测中高时间、高空间分辨率难以同时实现的问题,提出利用多源数据(Landsat8、GF-1、HJ-1A/B)来提升中分辨率卫星遥感的观测频次,并通过叠置分析和面向对象影像分析技术提高面积提取精度。使用该方法对河南省太康县进行了8次单日内全覆盖的秸秆焚烧过火面积提取,并通过变化检测获取各乡镇农田秸秆焚烧的累计过火面积、新增过火面积和新增过火农田翻耕面积的时空变化趋势。经验证,面积提取精度达93.89%以上,秸秆焚烧新增过火面积变化趋势与环保部监测结果基本相符。经分析,秸秆焚烧通常会在农作物大面积收割后的某个时间点开始,由若干个起火点随时序朝某个主方向进行传播蔓延,过火区域会随之出现间歇性的大范围翻耕,二者同时进行,即秸秆焚烧新增过火面积与新增过火农田翻耕面积随时序呈反向波浪状变化。说明相比利用低空间分辨率遥感数据进行广域监测,该方法可得到时效性强且精度更高的过火面积空间分布信息,能揭示出秸秆焚烧现象在县、乡尺度上的变化规律与细节。     

农作物秸秆焚烧成因与合理利用探析

农作物秸秆焚烧已成为生态公害,本文分析了秸秆焚烧的形成原因及秸秆使用存在的问题,提出了秸秆合理利用的有效途径及技术措施。     

2014-2018年中国田间秸秆焚烧火点的时空变化

从长时间序列、全国尺度剖析田间秸秆露天焚烧现象,对科学疏导秸秆露天焚烧和提高行政监管效率具有重要实践意义。基于2014-2018年的中国区域内Satsee-Fire火点数据,经过数据转换、提取、清洗等处理流程后,本研究构建了2014-2018年中国秸秆露天焚烧火点数据集,并进一步采用重心转移模型、空间自相关模型和k均值聚类模型从不同时空尺度探索了近五年中国田间秸秆露天焚烧火点的时空分布格局及其演变特征。结果表明：中国秸秆露天禁烧政策成效显著,研究时段内秸秆火点数量呈现显著的逐年单调递减态势,年均降低率达22.43%;月际间秸秆火点集中在2-4月、10-11月,合计占全年比重的85.71%;空间上集聚在东北、华北和华中地区,黑吉辽地区占比高达56.37%,如以胡焕庸线为界限,则东南半壁和西南半壁分别占全部火点的78.73%、21.27%。年际间秸秆火点重心主要位于辽宁-河北一带,受东北地区秸秆火点逐年减少影响,总体呈现向西南方向迁移的发展特征;月际间秸秆火点重心呈明显的回字形迁移轨迹。秸秆火点的全局空间自相关介于0.33~0.49,总体在较低水平,并呈现逐年降低态势,在空间上的集聚现象在不断分化,火点的离散分布态势愈加明显,以往高密度秸秆火点的县域密集分布现象在空间不断离散。不同省份的秸秆焚烧现象呈现出“秋冬季主导型”、“春季主导型”和“秋季主导型”3种聚类类型,不同地区的秸秆焚烧规律与其种植制度、作物类型和物候节律具有密切关系。在对秸秆焚烧现象进行管控和疏导时,应充分考虑当地物候节律,以降低行政成本和提高行政效率。     

华北灌溉区秸秆焚烧与直接还田生态效应研究

2年试验研究初步表明,华北灌溉地区夏季麦秸覆盖直接还田较焚烧处理可保持土壤水分,降低土壤温度,有利于玉米的生长发育,作物产量增加。秸秆焚烧初期的土壤速效养分含量(P、K)高于秸秆还田处理,尤其是速效磷含量远高于秸秆还田处理,但至收获时差异不大;秸秆焚烧比秸秆还田处理除草效果好,且可使部分病虫害减轻,但有的病虫害却因秸秆直接还田而加重。     

河南省夏季秸秆焚烧污染物排放量的估算与分析

基于2007年夏季秸秆焚烧卫星遥感监测资料,结合粮食产量、谷草比、排放因子等,估算了河南省秸秆焚烧各污染物的排放量。结果表明,2007年夏季河南省秸秆焚烧共排放：PM2.5 30 433.9 t、SO2 1 586.2 t、NOx 12.2 t、NH3 76.1 t、CH4 39.6 t、VOC 82.2 t、CO477.8 t、CO2 2 799.9 t。秸秆焚烧污染物排放量空间分布受小麦种植面积影响较大,中东部多于西部,其中周口、驻马店和南阳排放量最多;夏季秸秆焚烧较为集中,PM2.5的排放多集中在5月下旬和6月上旬,且与郑州市PM2.5日均浓度有较好的相关性。     

多源卫星遥感农作物秸秆焚烧过火区面积估算方法

秸秆焚烧过火区面积是秸秆焚烧影响评估的重要参数之一。该文针对卫星遥感秸秆焚烧过火面积估算中因作物秸秆焚烧后农田翻耕速度较快,对卫星观测频次要求高,且由于下垫面多种类型混杂,对卫星空间分辨率要求高的双重问题,提出利用风云三号气象卫星数据高观测频次和高分一号数据高空间分辨率特点,基于卫星遥感图像光谱分析和混合像元分解技术的多源卫星遥感农作物秸秆焚烧过火区面积估算方法。使用该方法对河南省驻马店市平舆县和正阳县进行了秸秆焚烧面积估算,并采用高分一号数据进行了验证,平均精度达到94%以上,说明该文提出的方法既解决了秸秆焚烧过火区监测的高时效需求问题,又保证了过火区面积估算精度。     

国家级农情遥感监测系统的开发、运行与关键技术研究

20世纪80年代,遥感在农业上的应用重点是遥感估产,90年代转向农情遥感监测与精准农业管理.本文介绍国家级农情遥感监测系统的研究、开发与应用,以及应进一步研究的关键技术问题,特别是数据处理、抽样方法、作物识别,长势诊断,灾害评估,产量估计的模型研究.     

农作物秸秆切割试验台测控系统的研制与试验

为了准确测量农作物秸秆在切割过程中的力学特性,研究各因素对秸秆切割性能的影响,在已有秸秆切割试验台的基础上,研制了一套基于LabVIEW虚拟仪器的秸秆切割特性测控系统。该系统主要有电动机控制系统、数据采集系统及上位机系统3部分组成,实现了秸秆切割速度、喂入速度的连续可调,切割过程中的主轴扭矩、切割力、切割速度、喂入速度等信号可高速实时采集与显示,并具有数据保存和回放等功能。试验表明,该测控系统能够较好地实现切割速度与喂入速度在0～2 m/s范围内的任意组合以及切割扭矩、切割力和转速在0～10 kHz采集频率下的测量与分析,为切割刀具参数的优化和秸秆收割收获装备的开发提供了理论依据与技术支持。     

西北干旱监测预警评估业务系统开发与应用

利用VS 2005,SQL2005,Surfer 8.0等工具开发建成了"西北区域干旱监测预警评估业务系统",该系统为西北区首个区域性的干旱监测预警评估业务系统.该系统为B/S架构的网络化软件,业务用户可以通过网络操作获得西北各省区丰富的气象干旱、农业干旱、生态干旱等数据信息.该系统实现了对干旱监测、预警、评估等业务工作的支持,能够进行标准化降水指数,相对湿润度指数,综合干旱指数,彭曼蒸散,作物水分亏缺度,水资源评估,干旱灾情评估等50多种指标模型的自动计算,可为大气、农业、生态等领域的干旱监测预警评估提供丰富的图形、表格和文本等数据信息.该系统集成度高,运行过程基本为自动处理.目前该系统已经在西北区域的干旱监测预警评估业务中运行,并为西北区域和各省干旱监测预警业务提供了有力支持.     

一元回归分析系统及其在冬小麦遥感监测研究中的应用

农情预报历来是农业部门最关心的问题之一。目前我国尚无一套完整的利用卫星数据对大宗农作物进行遥感动态监测的业务化运行系统。该文研究的一元回归分析系统是在ＦｏｘＰｒｏ２．５ｂ平台开发的数据库管理系统,该系统现有３级共１３个模块和８个核心数据库。系统投入运行后,利用气象卫星数据,可用于冬小麦面积估算和产量预报研究。研究结果表明,利用ＲＤＢＭＳ开发实用型软件,对问题进行系统化分析,处理或运算大量数据,可以大大提高工作效率。遥感数据再处理以及合理划分试验同步区是提高作物面积（产量）与绿度值回归模型信度的重要途径。     

基于物联网Android平台的水产养殖远程监控系统

为了促进江苏省智能农业的发展,该文开发了一种基于物联网Android平台的水产养殖远程监控系统,实现了对多传感器节点的信息（pH值、温度、水位、溶解氧等环境参数）远程采集和数据存储功能,实现了对多控制节点的远程控制。系统不受时间地域限制,用户可以在任何具备网络覆盖的地方从手机上浏览并获取数据,将数据从数据库中导出到用户的SD卡上,以TXT格式存储,系统多手机用户客户端可以共享一台服务器,具有很高的性价比。系统采用CC2430作为底层管理芯片,控制部分采用模糊PID控制算法,系统通过在江苏省溧阳长荡湖实验基地系统的实际调试,各项指标均达到要求,温度测量精度达到0.5℃,pH值测量精度达到0.3,溶解氧的控制精度在±0.3 mg/L以内,水位波动控制在平均±1 cm左右,能够满足水产养殖的需要。     

中国作物生长模拟监测系统构建及应用

该文系统阐述了中国作物生长模拟监测系统（Crop Growth Simulating and Monitoring System in China, CGMS-China）的构建方法及其在国家级农业气象业务中的应用。CGMS-China是基于WOFOST、Oryza2000、WheatSM、ChinaAgroys 4个作物模型构建的系统,在作物长势监测评估、农业气象灾害影响评估、作物产量预报等农业气象业务中均有应用。该系统可进行作物长势监测、产量预报、农业气象灾害影响评估。利用CGMS-China模拟输出的地上生物量、叶面积指数、穗质量,建立作物长势评估指标,可对小麦、玉米、水稻进行实时长势监测与评估。通过CGMS-China对2014年8月中旬华北黄淮夏玉米的干旱产量损失评估和2016年6月22日早稻高温热害的产量损失预估表明,CGMS-China对农业气象灾害影响评估的效果较好。利用CGMS-China对2014年冬小麦主产省进行产量预报,各省的平均预报相对误差为7%。与此同时,在CGMS-China中利用遥感数据同化方法,对山西洪洞县进行产量预报,预报相对误差小于11%。该系统在国家级农业气象业务中具有良好的应用前景。     

基于安卓的动物疫病远程诊断系统设计与开发

为了更好地助力于飞速发展的福建省养殖业,依托日益普及的移动3G通讯技术,设计开发了基于安卓的动物疫病远程诊断系统。从动物疫病远程诊断系统的总体设计思路、系统实现的方式方法及最终所实行的功能等几方面进行阐述,说明了该系统具有简单实用,方便易推广的特点,它终将成为全省广大养殖户和农业专家工作的好助手。     

基于Android系统的温室异构网络环境监测智能网关开发

为实现温室环境监测中异构网络的统一管理,该文开发了以Exynos4412为核心处理器的智能网关,设计了基于Android的智能网关应用软件。异构网络管理过程为:配置网关通信接口、数据采集单元、传感器数据流的字段描述等信息,建立基于XML的信息配置文件,数据接收线程根据配置文件描述与接收数据流逐字节段比对,实现传感器数值从数据流中定位、解析、数值转换得到监测参数实际值,并与监测参数ID组成键值关系,最终存储于SQLite数据库,提供接口给上层模块进行实时数据查询和历史数据查询。系统对Zigbee、RS-485、Wi-Fi3种异构网络进行了试验,14d的运行结果表明,智能网关实现了监测参数解析、存储和显示功能与配置信息描述实现了对应,满足温室环境监测异构网络的统一管理要求,具有较好的稳定性,可进一步扩展异构网络。     

国家级作物长势遥感监测业务系统设计与实现

作物长势监测是农情遥感监测的重要组成部分。为了建立稳定的作物长势监测业务系统,该文一方面选取NDVI时间序列提取的时空参数从不同侧面描述作物长势,建立作物长势监测的综合性模型,另一方面建立了一个覆盖全国主要农区、由200个县组成的地面调查网络,采集地面实况信息,并采用客户端/服务器（C/S）和浏览器/服务器（B/S）的混合结构开展系统设计,基于遥感和地面调查两个角度设计实现了国家级作物长势遥感监测业务系统,同时对由于作物种类和监测区域不同引起的长势评价标准不一致、模型定量化和业务系统架构仍需根据应用进一步分解完善等问题进行了讨论。以中国冬小麦主产区为例,进行了作物长势监测试验,取得较好的监测结果。目前该系统已在大尺度作物遥感监测中得到应用。     

农作物遥感监测业务管理系统设计与实现

随着农作物遥感业务的不断延伸和农业生产管理对遥感监测需求的不断提高,业务运行管理效率问题日益凸显。该文通过对农作物遥感监测业务管理流程进行了系统化梳理与调整,设计开发了"农作物遥感业务管理系统"。该系统利用地理信息系统(geographic information system,GIS)、数据库技术和网络技术,科学设计了数据库系统,提升了业务系统承载能力;实现农作物遥感业务工作影像数据入库管理、查询、任务分发、上报、审核、归档的完整业务流程;建立业务跟踪管理机制,实现作物监测业务的流程化和可视化,有效提高了运行管理效率。     

Design and implementation of business management system for crop remote sensing monitoring

随着农作物遥感业务的不断延伸和农业生产管理对遥感监测需求的不断提高,业务运行管理效率问题日益凸显。该文通过对农作物遥感监测业务管理流程进行了系统化梳理与调整,设计开发了"农作物遥感业务管理系统"。该系统利用地理信息系统（geographic information system,GIS）、数据库技术和网络技术,科学设计了数据库系统,提升了业务系统承载能力;实现农作物遥感业务工作影像数据入库管理、查询、任务分发、上报、审核、归档的完整业务流程;建立业务跟踪管理机制,实现作物监测业务的流程化和可视化,有效提高了运行管理效率。     

基于MODIS数据设计的中国土地覆盖分类系统与应用研究

该文阐述了国内外主要土地覆盖分类系统及其土地覆盖产品在中国的表现,依据中国植被编码体系在MODIS数据试验的基础上,对现有国内土地覆盖分类系统进行了重新设计,包括7大类22个二级类别,并利用2001～2002年MODIS1km时间序列NDVI数据和多波段反射率光谱数据对中国区域进行了土地覆盖分类,结果显示分类产品能较为准确地描述中国区域土地覆盖的实际情况。     

基于遥感影像的作物生长监测系统的设计与实现

利用遥感监测技术实时快速地获取作物长势参数和氮素营养状况,可以为作物的精确管理提供决策支持。在已有作物（小麦和水稻）生长监测模型的基础上,采用GDAL和GDI+信息处理方法,使用EM算法对反演的作物长势参数进行聚类分析,在Microsoft .NET平台上构建基于聚类分析和遥感影像的网络化作物生长监测系统。系统具有常见格式遥感影像读取、遥感信息提取、作物长势参数反演、聚类分析、专题图制作以及信息发布等功能,并以江苏省方强农场为案例区,对系统的部分功能进行了测试与检验。结果表明,该系统能够准确的读取遥感影像信息,反演作物生长参数,并可根据聚类分析结果自动制作专题图,通过互联网予以发布,从而初步突破了用户无法直接参与遥感影像分析过程的瓶颈,为区域尺度的作物生长监测和精确管理调控提供了决策支持。     

桁架式可移动作物生长远程监控系统设计

针对固定式图像采集设备终端在实时采集过程中存在的采集角度和范围有限等问题,研究开发了一种固定桁架式地面移动多点作物图像远程获取系统。系统采用网络摄像机和电动变焦镜头作为图像摄取设备,通过全方位智能控制云台、螺旋四杆机构和水平滑块导轨机构的设计与选型,建立了作物图像摄取设备的水平移动、垂直移动、360°空间转动、俯仰运动等子系统。开发了远程控制软件,建立了作物图像数据库和远程管理系统,实现了监测区域内所有植株不同部位图像信息的远程控制获取和管理。系统在温室中进行了运行测试,运行正常可靠。该系统可为作物远程在线水肥诊断提供了一种空间移动多点实时监测和远程管理平台。