MERSI资料在内蒙古草原牧草产量估测中的应用研究

利用卫星遥感资料估测天然草地生产力是草地生态学和草地管理学的研究热点。内蒙古草原面积大、类型多、具有重要的生态和生产功能,实时监测其草地生产力变化十分必要。由于风云3号极轨气象卫星资料具有迅速、覆盖面广、不受地面条件限制等优点,文中将内蒙古自治区气象局42个生态监测站点2008～2010年6～8月份的风云3号卫星MERSI遥感数据和同步的牧草产量实测数据相结合,引入MERSI-NDVI概念,建立了基于MERSI-NDVI估测内蒙古草原牧草产量的估测模型,并对模型的可靠性进行了检验。结果表明:基于风云3号极轨气象卫星资料提取的MERSI-NDVI与内蒙古草原牧草产量具有较高的相关性,利用MERSI-NDVI遥感估测天然草地牧草产量是可行的;基于MERSI-NDVI构建的三个类型草地遥感估产模型精度在65.32%～88.84%之间,其精度可以满足宏观测产的要求。不仅适合大面积监测估产,还可用于局部地域牧草产量的定点估产。     

冬小麦生物量卫星遥感估测研究

生物量是反映冬小麦长势的重要群体指标,及时、大面积获取冬小麦生物量信息有利于掌握早期冬小麦长势和产量形成动态,对于生产管理措施制定意义重大。以江淮麦区的泰兴、兴化两市大田冬小麦为研究区域,基于冬小麦生物量模型(WBM),利用环境星(HJ-1)进行冬小麦拔节期生物量监测预报研究。在提取研究区域小麦面积信息的基础上,利用泰兴市冬小麦拔节期遥感影像反演的LAI及时修订生物量模型的参数,再利用模型对兴化市冬小麦生物量信息进行预测。结果表明:(1)利用生物量模型预测的冬小麦生物量为1897.03～3800.78kg/hm2,平均为2866.33kg/hm2。实测的生物量为1932.30～3689.44kg/hm2,平均为2711.75kg/hm2,相对误差为5.70%,生物量模型的预测性较好;(2)利用预测生物量与卫星影像NDVI的转换模型,可制作冬小麦生物量预测专题图,并能准确、大面积获取不同等级生物量的冬小麦面积分布与长势信息。     

查干湖透明度高光谱估测模型研究

湖水透明度能直观反映湖水清澈和混浊程度,是水体能见程度的一个量度,同时也是评价湖泊富营养化,衡量水质优劣的一个重要指标。传统地表水透明度观测主要采用塞克盘(Secchi Disk)法,这种方法不仅费时费力,而且只具有局部的代表意义。遥感技术具有快速、大面积和周期性的特点,可以有效地解决这种局限性。该文通过查干湖高光谱数据,建立透明度(Secchi Disk Depth)单波段和比值高光谱估测遥感模型,并进行验证。结果表明:利用高光谱遥感监测模型对查干湖透明度进行估算和监测,能够获取较为准确的评价结果,相对于传统监测方法具有省时省力的特点。通过对单波段估测模型和比值估测模型进行比较发现,单波段模型估测结果好于比值模型,而对数比值模型又强于单纯的比值模型。查干湖透明度高光谱定量估测模型的建立,有利于今后利用遥感影像,对查干湖水体透明度进行全面估测,对于研究和监测查干湖水体水质状况有重要意义。     

毛乌素沙地中间锦鸡儿生物量估测模型

以毛乌素沙地中间锦鸡儿(Caragana intermedia)为研究对象,采用株高和冠幅参数及其组合为自变量,分别构建了其枝条、叶、地上部分、根和整株生物量预测模型。通过综合分析各预测模型的判定系数、回归检验显著水平、总相对误差和平均相对误差绝对值等指标,筛选出中间锦鸡儿最佳生物量估测模型,且以幂函数为主。枝条生物量WB=1.054H3.124,叶生物量WL=0.096e0.496HC,地上生物量WA=1.339H2.989,根生物量WR=1.302H2.368,总生物量WT=0.159e2.685H。     

基于多个高光谱参数的玉米叶片叶绿素含量估测模型

采用Field Spec Pro3光谱仪和SPAD-502叶绿素仪分别测定玉米叶片的光谱与其相对应的叶绿素含量,通过分析红边位置、蓝边位置以及绿峰位置等高光谱参数与叶绿素含量的关系,建立叶绿素含量的单、双和多变量光谱预测模型。结果表明:在可见光区域,玉米叶绿素含量高,光谱反射率低,而进入近红外区则刚好相反,叶绿素含量高,光谱反射率高;红边位置、绿峰位置及蓝边位置各高光谱参数与叶绿素含量的相关性均达极显著。其中红边位置与叶绿素含量的相关性最高,相关系数达0.84;利用所选的3个高光谱参数分别建立的单、双以及三变量模型,虽然大多数模型的精度R~2大于0.71,但分析对比得出利用红边、蓝边及绿峰位置3个变量建立的模型具有最大模型精度R~2、最小标准误差(S)和均方根误差(RMSE),因此其模型预测能力较优。     

冬小麦生物量遥感监测模型的研究

本文利用１９９２－１９９４年乌兰乌苏农业气象试验站观测农学资料、光谱资料以及同步接收的ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ资料，计算了冬小麦生物量与比值植物指数（ＲＶＩ）和归一化差值植被指数（ＮＤＶＩ）的相关系数，并建立了冬小麦生物量的光谱监测模型和气象卫星遥感监测模型，为冬小麦长势的动态监测提供了理论依据。     

干旱区冬小麦不同生长阶段的光谱特征与叶绿素含量估测研究

通过实测的冬小麦整个生长阶段的叶片光谱与其SPAD值,分析了二者的变化规律,比较了15种高光谱指数与SPAD值的相关性,最后确定不同生长阶段估算小麦叶片SPAD值的最佳植被指数。结果表明:冬小麦叶片SPAD值在整个生育期内的变化规律显示出先升高后迅速下降的趋势,最大值出现在灌浆期;通过15种植被指数与叶片SAPD值的相关性比较,在拔节期,优化的土壤调节植被指数(OSAVI)与冬小麦叶片SPAD值的相关性最高,其模型精度为0.74;在孕穗期和开花期,叶面叶绿素指数LCI与SPAD值的相关性最好,其模型精度为0.72和0.79;在灌浆期R700与SPAD值的相关性最佳,其模型精度为0.70;在乳熟期红边位置REP与SPAD值的相关性最好,其模型精度为0.69。     

基于遥感、GIS的内蒙古沙漠和沙质荒漠化研究

利用内蒙古20世纪80年代末和2000年两期TM影像数据为信息源,提取两期 沙质荒漠化数据的基础上,深入分析了2000年全区沙质荒漠化现状,同时统计计算了内蒙古 中部地区十年内不同程度沙质荒漠化土地之间的转换面积,采用转移矩阵法和数学模型法,建 立了20世纪80年代末—2000年沙质荒漠化土地转移矩阵和动态度。得出如下结论:①内蒙 古土地沙质荒漠化严重,沙质荒漠化土地面积(含沙漠和潜在沙质荒漠化土地)占全区总面积 的67.72%;②沙质荒漠化土地的分布具有明显的纬度地带性规律,根据遥感影像特征及影像 解译结果可分三个纬度带,即呼伦贝尔沙质荒漠化带(48°—52°N)、阴山后山—浑善达克—科 尔沁沙质荒漠化带(42°—44°N)、阿拉善—毛乌素沙质荒漠化带(38°—40°N);③内蒙古中部地 区是沙质荒漠化严重且强烈发展的地区,中度以上沙质荒漠化土地占该地区总面积的22%以 上;④内蒙古中部地区80年代末至2000年间沙质荒漠化土地净增约10万hm2;⑤轻度风蚀 荒漠化土地增加了121011.45hm2,中度风蚀荒漠化土地增加了327831.59hm2,强烈和严重沙 质荒漠化土地分别增加了402497.13hm2和143998.67hm2;⑥沙质荒漠化的强烈发展,严重制 约着自治区社会经济的稳定、持续的发展,也威胁?     

干旱区区域蒸散发量遥感反演研究

为研究干旱半干旱区蒸散发量,以新疆为研究区域,基于地表能量平衡,依据地表温度与反照率关系确定蒸发比,利用MODIS影像遥感估算新疆地区的蒸散发量。通过野外验证,模拟蒸散量与涡度相关仪野外观测量一致,平均误差在0.40mm/d。在干旱区,蒸散发量与降水的相关性在82%,与气温的相关性分别为46%。通过模型反演,2005年研究区在空间上以裸土蒸发为主,蒸发量在0-2mm/d之间,主要在塔里木盆地、准噶尔盆地和吐鲁番盆地,而蒸散发量较高地区主要为天山山脉下垫面为林地草地和平原绿洲农田区域,蒸散发量最大达6mm/d。     

棉花全生育期叶片SPAD值的遥感估算模型

叶绿素含量是评估棉花生长状况的重要参数,估算叶绿素含量对于棉花生长监测具有重要意义。以渭北旱塬区种植的棉花为试验材料,测量全生育期棉花叶片SPAD值与冠层反射率光谱,将原始高光谱反射率、一阶微分光谱反射率、不同波段组合的遥感光谱参数分别与SPAD值做相关性分析,用传统回归分析方法构建五种重要光谱参数的SPAD值预测模型,同时,采用PLSR方法建立全生育期SPAD值的估算模型。最后对模型进行检验,筛选出精度最高的模型。建模结果表明,基于多种光谱参数的全生育期PLSR预测模型精度最高、预测效果最好,估算模型的决定系数R~2为0.733,验证模型R~2为0.737。PLSR方法建立的多光谱参数的SPAD值估算模型预测效果显著,利用高光谱技术对棉花SPAD值进行监测,可为全生育期棉花长势遥感监测提供依据。     

卫星遥感影像RPC参数求解算法研究

针对国内外在求解RPC模型参数算法上需要初值、迭代处理,且求解过程相当复杂的缺憾,提出了基于全球DEM的RPC模型参数求解算法,利用SPOT-5、CBERS-2以及ERS卫星影像进行实验,获得对卫星遥感影像几何处理有意义的结论,并对卫星影像在利用严格成像几何模型求解RPC模型参数时做了控制点格网大小及高程分层数对求解精度的影响实验,得出对卫星遥感影像,采用控制点的格网大小为20×20、高程分层为3可以达到精度和效率的平衡。     

青藏高原不同植被类型草地蒸散量长期变化与适应性模型研究

文中利用遥感数据潜热通量LE和气象数据年均气温T计算出2006-2021连续16年间青藏高原灌丛、荒漠、草甸和沼泽四种草地植被类型实际蒸散量的变化,并利用Penman-Monteith模型、Priestley-Taylor模型、Mahringer模型、Irmak-Alle模型、Dalton模型等5种常用模型计算出4种草地植被类型参考蒸散量的变化,选出4种植被类型拟合较高的模型。结果表明：连续16年间,4种草地植被类型蒸散量均呈极显著上升趋势。且相对于其他植被类型,灌丛、沼泽和草甸蒸散量显著高于荒漠。气象因子中,相对湿度、温度、2m高风速和土壤热通量4种对蒸散量变化的贡献率最大,且分别可解释71.21%、71.29%、71.37%和71.55%的灌丛、荒漠、草甸和沼泽蒸散量的变化。模型计算结果显示Mahringer和FAO 56 Penman-Monteith两种模型与实际蒸散量之间的相关性最高。推荐适宜的蒸散量计算模型,精确模型研究,以期提供蒸散量变化研究的理论基础。     

冬小麦叶片叶绿素相对含量遥感估算模型研究

在分析前人对叶绿素含量监测方法不足的基础上，利用TM（Thematic Mapper）遥感影像探讨了估算冬小麦不同生育期叶片叶绿素相对含量的可行性。并基于遥感变量与地面实测叶绿素相对含量的相关关系分析结果，建立了冬小麦在拔节期和孕穗期叶片叶绿素相对含量的遥感定量估算模型，为利用遥感技术进行冬小麦的长势监测提供了依据。     

基于高光谱‘叶尔羌’扁桃氮磷钾含量估测模型研究

通过分析果实不同生长发育阶段叶片光谱反射率与氮、磷、钾含量的相关性,探寻叶尔羌扁桃叶片N、P、K含量估算的光谱模型,旨在为莎车‘叶尔羌’扁桃简便快捷的非破坏性营养诊断提供高效、适时的方法。基于‘3414’肥料效应实验,利用Unispec-SC光谱仪测定‘叶尔羌’扁桃在不同N、P、K施肥水平下果实关键发育期的叶片光谱反射率,实验室测定叶片N、P、K含量,采用相关分析与回归分析方法进行统计分析。结果表明,‘叶尔羌’扁桃果实坐果期、膨大期、硬核期、成熟期叶片光谱反射率或其衍生变量与氮、磷、钾含量存在一定的关系,以相关性最强的两个反射率之和为自变量,N、P、K含量为因变量,拟合的Cubics Ration、二次曲线方程R2值较高。最终确定‘叶尔羌’扁桃坐果期叶片氮营养诊断最佳模型为:Y=-2051.4471-7099.5965X-6048.4479X~2,其中X为lg R823+lg R880,果实膨大期的最佳模型为:Y=(21.8812+39.8456X+24.3772X~2+5.1255X~3)/(0.005188X~3),其中X为lg R382+lg R383;坐果期的P营养诊断最佳模型为Y=(-0.000003+0.000803X-0.070160X~2+2.8169X~3)/(0.407026X~3),X为lg(R789+R790);坐果期的K营养诊断最佳模型为Y=(-7.7960+22.5853X-21.8023X~2+7.0133X~3)/0.000032X~3,其中X为R830+R850,Y均为估测值含量。由此得出,可根据果实不同生长发育阶段叶片N、P、K素光谱敏感波段、光谱反射率或其衍生变量通过一定的函数关系能够建立N、P、K含量监测模型。     

基于HJ-1A高光谱影像的土壤盐碱化遥感研究

探讨了使用HSI影像研究大面积土壤盐渍化状况的可行性。方法是:使用HSI影像作为数据源,将大气校正以后的地表反射率进行多种数学变换,然后与采样土壤含盐量的化验数据进行回归分析,建立土壤含盐量的反演模型,最后将采样点土壤含盐量的反演值与实测值进行比较,评价模型的预测能力。结果表明:HSI影像经过大气校正后可以消除水汽对反射率的影响,有利于土壤含盐量的反演;影像中的反射率经过一阶微分(R')、倒数的一阶微分(1/R)'等数学变换后可以显著提高与土壤含盐量的相关系数,判定系数R2达到0.547和0.556;利用回归分析方法所建立的反演模型能够较好的反演松辽平原盐碱土的含盐量。     

基于CASA模型的吉林西部植被净初级生产力及植被碳汇量估测

将MODIS数据,气象数据与植被数据相结合,利用CASA模型与土壤微生物呼吸模型,计算2001-2010年吉林西部的陆地植被净初级生产力(NPP)和土壤微生物呼吸RH,在此基础上估算了净生态系统生产力(NEP),分析NEP变化规律和原因,估测吉林西部植被碳汇量,结果表明:研究区NPP呈自西向东逐渐增加的趋势;碳源主要分布在通榆、镇赉和大安土地盐碱化比较严重的地区,其植被碳汇量为-160-0gC·m-2·a-1;前郭、扶余、松原、长岭以及白城和镇赉的两个水田灌区的NEP为150-300gC·m-2·a-1,起到碳汇的作用;10年间吉林西部NEP总体上呈波动上升趋势,2010年碳汇能力较2001年增加了47.10gC·m-2·a-1。     

气候变化对大兴安岭兴安落叶松物候期的影响

物候现象是气候变化的一个重要指示器,基于物候资料分析气候变化对兴安落叶松物候的影响,对于指导林业生产具有重要意义。利用额尔古纳市农牧业气象观测站1987—2012年兴安落叶松物候观测资料和1961—2014年气候数据,采用线性倾向估计、Pearson相关系数等方法,分析了气候变化对大兴安岭林区兴安落叶松物候期的影响。结果表明:1近50多年来,研究区增温明显,气候倾向率0.34℃·(10a)-1;降水量和日照时数变化不明显。2 1987—2012年,研究区兴安落叶松花芽开放期、展叶始期、叶完全变色期和落叶末期都有所推迟,其中,叶完全变色期和落叶末期平均每10 a分别推迟17.282 d和12.144 d。生长季延长,平均生长季长度为165 d。3气温是影响兴安落叶松春季物候期的关键气象因子;气温、降水量和日照时数对叶完全变色期有不同程度的影响,而落叶末期仅对日照时数较为敏感。     

基于混合型线性双源遥感蒸散模型的南疆绿洲地区干旱研究

利用MOD16蒸散产品数据以及2001—2014年新疆气象站点数据,基于混合型线性双源遥感蒸散模型估算南疆绿洲地区地表蒸散,并对比验证MOD16蒸散产品、反演蒸散量与研究区气象站蒸发皿实测蒸发量之间的关系。定义了蒸散干旱指数EDI,计算EDI距平,分析绿洲地区干旱分布特点,同时对比降水距平来检验干旱监测的准确程度。结果表明:MOD16蒸散产品蒸散量、模型估算蒸散量与蒸发皿实测蒸发量数据的相关性较好,说明利用MOD16蒸散产品数据估算蒸散量可行,也说明估算的蒸散量可信度高;由于绿洲地区北部水分供应更充足,EDI值空间上由南至北呈减小趋势,EDI值年际变化明显且均大于0.6;EDI距平与EDI同向变化,与降水距平反向变化;南疆绿洲地区在2001、2007、2008、2009、2014年的EDI值大于0.66。因此,EDI距平定义了干旱轻重程度界限:EDI临界值为0.66;EDI值越大,EDI距平越大,降水距平越小,干旱程度越严重。     

基于改进遥感生态指数模型的锡林郭勒草原生态环境评价

气候变化和人类活动的不断加剧,引发了生态环境质量问题,快速准确的评价区域生态环境的历史和现状,对实现人与自然的可持续协调发展具有重要意义。本文基于遥感技术分别反演出绿度因子、湿度因子、干度因子和热度因子,使用主成分分析法构建了改进遥感生态指数(MRSEI)。利用相关性分析,分析MRSEI的代表性,建立基于MRSEI的锡林郭勒草原生态环境评价模型,对锡林郭勒草原近26 a的生态环境进行了总体评价。结果表明:MRSEI可集中4种生态因子信息,能够准确的对生态环境进行评价;锡林郭勒草原从1991—2017年生态环境质量呈现出先好转后恶化的趋势; 1991年研究区上游的生态环境质量优于下游,生态环境质量东部优于西部; 2004年,研究区整体生态环境质量空间差异较1991年变化较大,上游大多数地区生态环境质量提升,但下游明显降低;至2017年,整个研究区生态环境质量全面降低,仅在锡林河上游两岸与流域的南部和东南部保持良和优良。     

改进型物候模型对越冬代棉铃虫羽化始期预测

在sine函数拟合日温度变化基础上,利用Legg提出功能发育起点的方法,对新疆炮台镇地区越冬代棉铃虫羽化的平均功能发育起点、中数功能发育起点及其对应的平均日度功能累积值和中数日度累积值进行了计算.结果表明,越冬代棉铃虫羽化的平均功能发育起点、中数功能发育起点分别为3.70 ℃和3.89 ℃,对应的平均功能日度累积值和中数功能日度累积值为721.4 DD和554.6 DD(Degree-days);利用中数发育起点和对应的中数功能日度累积值为预测标准,预测误差最小;利用平均发育起点和对应平均功能日度累积值进行预测,预测误差最大.