冬小麦生育前期LAI 高光谱反演研究

【目的】冬小麦生育前期稀疏植被条件下叶面积指数反演对于播期、早期苗情监测有重要意义。【方法】文章利用实测冬小麦生育前期冠层高光谱数据,基于相关关系矩阵图筛选7个新的敏感植被指数、优选40个前人研究的双波段组合或多波段组合植被指数,利用单变量回归和偏最小二乘多变量回归分析47个植被指数与稀疏冬小麦叶面积指数(LAI)的相关性。【结果】植被指数PVR(650,550)、VARI(680,555,480)、RVI(1 868,1 946)与LAI相关性好,其中PVR(650,550)与LAI构建的模型拟合度最好,决定系数R~2为0.730,均方根误差RMSE为0.450。而相对单个植被指数,利用多个植被指数的偏最小二乘多元回归模型提高了LAI估算精度,R~2为0.779,RMSE为0.380。【结论】在冬小麦生育前期植被稀疏条件下,利用高光谱数据反演冬小麦LAI是可行的,可为冬小麦早期长势遥感监测提供支撑。     

冬小麦花期生理形态指标与卫星遥感光谱特征的相关性分析

为提高冬小麦花期长势遥感监测的精确性与普适性,在集丘陵地、河滩地及平原地为一体的冬小麦种植区域设计了田间试验,利用卫星影像信息结合地面GPS定点试验数据,在分析利用遥感技术监测冬小麦花期LAI和生物量两个主要群体长势指标可行的基础上,对卫星遥感光谱信息与冬小麦花期的主要生理生化指标(叶片叶绿素含量、叶片类胡萝卜素含量、叶片水分含量和叶片氮素含量)进行了综合分析.结果表明,NDVI(归一化植被指数)与LAI、叶片氮素含量和叶片水分含量的相关性较好,RVI(比值植被指数)与生物量和叶片类胡萝卜素含量的相关性较好,GVI(绿度植被指数)与叶片叶绿素含量的相关性较好,且均达到显著水平.说明NDVI、RVI及GVI是较为理想的可用于监测冬小麦花期生理形态指标的敏感遥感指数.进一步以这些敏感遥感指数作为因变量建立了冬小麦花期生理形态指标的遥感监测模型.利用本模型可以反演多个生理形态指标,便于对冬小麦花期的长势情况进行综合分析与判断.     

冬小麦播期遥感监测研究现状与展望

播期是影响小麦产量与品质的一个重要因素,冬小麦生产管理对播期的及时和准确监测有强烈需求。遥感数据源的日趋丰富及遥感定量化水平的日益提高,为大面积、低成本监测小麦播期提供了可能。本文对冬小麦播期遥感监测的研究进展进行了回顾,系统归纳了当前国内外播期遥感监测方法,分析了目前冬小麦播期遥感监测中存在的问题。推进高时空分辨率遥感数据的使用、强化多尺度传感器遥感数据融合算法的应用、开展冬小麦生长前期不同播期光谱数据的挖掘、探索冬小麦生长前期光谱与上茬作物时序遥感数据的综合及尝试遥感数据与作物模型同化方法的借鉴是冬小麦播期遥感监测的未来发展方向。     

基于高分辨率影像的蔡家河流域人工林Crop Science单木提取与缺失检测

以北京市延庆区蔡家河流域人工林为研究对象,以蔡家河流域平原造林区的高分辨遥感影像为数据源,利用ENVI 5.4的Crop Science工具包分别对阔叶林和针叶试验林样区进行单木提取、缺失单木检测,并对研究结果进行精度评价和对比分析。结果表明:Crop Science对人工幼林进行单木提取效果较好,总体精度达到94%以上;缺失单木的识别受林木排列规整程度影响较大,排列越规整,提取效果越好。本研究探索了一种基于高分辨率遥感数据进行人工林地单木定位、计数及缺失单木查找的简便可行的方法,有利于林业管护人员快速获取高精度林木监测信息。     

用多角度光谱信息反演冬小麦叶绿素含量垂直分布

由于作物叶片具有一定的叶位空间垂直结构(倒一叶、倒二叶、倒三叶、倒四叶、倒五叶等)，且存在不同叶位叶绿素等生化组分垂直分布的特性，该研究提出利用遥感数据反演作物养分垂直分布，尤其是作物中、下层信息的方法。运用多角度光谱信息，通过不同角度条件下，反映的作物上层、中层、下层信息的差异等通过构建基于不同观测天顶角条件下的冠层叶绿素反演指数的组合值，形成上层叶绿素反演光谱指数、中层叶绿素反演光谱指数和下层叶绿素反演光谱指数来反演作物叶绿素的垂直分布，达到了极显著的水平。表明运用基于多角度光谱信息的光谱指数组合能够较好的反演作物叶绿素含量的垂直分布。对于生产上迫切需要对作物中、下层叶片氮素或叶绿素状况的监测来指导适时和适量施肥，保证获得既定的作物产量和品质目标，提高肥料利用率有重要意义。     

全国县域复种指数时空变化特征研究

复种指数是衡量耕地资源集约化利用程度的基础性指标,提高复种指数是粮食持续增产的重要途径之一.为分析全国复种指数变化特征、空间差异、重心迁移,系统收集耕地面积、农作物总播种面积等数据,基于GIS空间展示与分析,应用重心分析法、全局空间自相关、局部空间自相关等方法,研究全国复种指数时空变化特征.结果显示:(1)1998年,全国复种指数最高,达到165％,目前保持在123％左右.(2)从空间上看,复种指数呈现从北到南逐渐增加的趋势;从时间上看,复种指数大多数地区呈现"上升—降低—上升"的趋势.1995年,复种指数在201％～300％之间的区域范围最大,之后2005年和2015年不断减少,同时有向西北方向移动的趋势.1985—2015年,全国复种指数上升区域主要集中在东北、黄淮海、西南、四川盆地农作区,下降区域主要集中在北部低中高原、长江中下游(东南部)、江南丘陵、华南农作区.(3)1985—2005年空间上的聚集态势增加,2005—2015年降低.与1985年相比,2015年全国复种指数重心向西南移动33 km,其中复种指数<100％的重心向东南移动433 km,复种指数100％～200％的重心向东北移动104 km,复种指数>200％的重心向东北移动319 km.我国复种指数存在空间上的自相关性,南方地区复种指数降低、重心向西南迁移,是我国复种指数变化的最重要特征.     

基于遥感数据与作物生长模型同化的作物长势监测

遥感观测和作物生长模型模拟是进行农作物长势监测的2种有效手段,并具有较好的互补性,构建二者的同化系统是目前农业遥感研究领域的热点。同化涉及多学科的交叉集成,十分有必要将同化方法中的模型、算法、数据进行集成,构建基础作物模型同化系统平台,降低科学研究和应用的难度。采用模块化结构设计,将同化系统构建所需的主要模型、算法、数据等进行有机结合和无缝集成,实现基于极快速模拟退火算法的遥感数据与CERES-Wheat作物生长模型的同化原型系统构建。此外,通过所开发的系统利用地面高光谱作为遥感数据,通过同化小麦叶面积指数对同化系统进行了检验和初步应用。同化LAI与实测结果较好的拟合度,表明所开发的同化系统基本可行,能为遥感技术与作物模型的基础研究和应用提供一个平台。     

森林植被遥感监测影像最佳分辨率选择

遥感影像分辨率的高低直接影响着森林植被监测的精度、成本和效率,故选择适合森林植被监测的影像最佳分辨率具有重要的应用价值。针对森林植被监测影像最佳分辨率选择方法及结果缺乏的问题,从林业实际应用出发,提出了基于1个步长的变异函数分析空间变异并综合考虑监测精度、成本和效率来确定森林植被监测影像最佳分辨率方法。基于最新的国产高分二号（GF-2）全色影像,利用1个步长的变异函数对湖南常宁洋泉镇林区3种典型分布类型森林植被进行拟合分析,初步确定适合森林植被监测的影像最低分辨率。然后对重采样形成的不同尺度多光谱影像分别进行监督分类,并对结果进行定量定性分析,结合影像成本和数据处理时间,找到适合不同类型森林植被监测的影像最佳分辨率。研究表明:不同分布类型的森林植被,适合遥感监测的影像最佳分辨率不同:①小冠幅森林植被3.2 m;②大冠幅森林植被16.0 m;③混合冠幅森林植被8.0 m。该森林植被遥感监测影像最佳分辨率确定方法和结果可为其他区域森林植被遥感监测影像最佳分辨率确定提供借鉴。     

国内外现代农业园区发展进程及经验借鉴

【目的】总结国内外现代农业园区的成功经验,为解决我国现代农业园区发展过程中存在的融资方式单一、运行管理不完善、技术支撑能力差和示范带动效果弱等问题提供解决思路。【方法】从发展模式、政策法规、科技支撑、典型案例等多个角度分析了美国、德国、荷兰、日本等国家现代农业园区发展历程,总结各国丰富的建园经验和完善的配套体系,并与我国现代农业园区的发展进行对比分析。【结果】(1)美国、德国、荷兰和日本现代农业园发展处于领先地位,已经形成科学的发展理论和完善的服务体系;(2)我国现代农业园区起步较晚但发展速度快,可通过学习国外农业园发展经验进一步推进我国现代农业园建设与推广。【结论】我国现代农业园建设与发展重点为:(1)丰富以政府为主导的多元化投资渠道,完善园区建设与发展的优惠政策;(2)因地制宜制定建园目标,明确园区功能定位;(3)产学研一体化发展,强化科技创新支撑体系;(4)加强园区宏观管理,完善公共服务体系;(5)依附龙头企业建立特色产业,强化产业化经营理念;(6)全方位拓展园区经营方式,扩大和丰富盈利模式,为进一步完善我国现代农业园区建设、管理、发展和推广提供一定的参考与借鉴。     

基于多时相和多角度光谱信息的作物株型遥感识别初探

作物群体具有一定的冠层几何结构(株型),对于不同株型的品种,在相同的叶面积指数时冠层反射光谱往往不同,使得利用冠层反射光谱来反演叶面积指数等生物物理和生物化学参数时存在不同株型产生的误差,该文定量研究了不同叶面积指数条件下,作物株型对冠层反射光谱的影响,并提出运用波长800 nm处起身期的冠层反射光谱与该波长处拔节期和起身期冠层反射光谱的比值,可以初步实现高密度披散型品种、低密度披散型品种、高密度中间型品种、低密度中间型品种、高密度直立型品种和低密度直立型品种的遥感识别,结合一定条件下选取的15°、30°和45°观测天顶角下,与可见光和近红外波段(波长)处的二向反射冠层反射光谱数值大小进行结合,可以初步实现作物株型的遥感识别。