基于高光谱数据的禹城市玉米遥感估产研究

摘要

农作物产量的估产是当今农业发展的重要方向，也是世界粮食安全保障的重要依据。我国拥有全世界最多的人口，国家发展首先要解决的就是人口的粮食问题。玉米是人类重要的粮食作物之一，确保玉米生产的安全性在粮食安全和提高农业生产能力方面具有很重要的意义。高光谱遥感监测技术在多种信息的监测和获取方面发展迅速，利用高光谱遥感技术实时、准确地获取玉米生长信息与冠层光谱特征参数之间的相关性对农业估产意义重大。高光谱遥感技术的有效利用，可以高效，无损地对玉米冠层进行信息采集，实现对玉米各个生长时期信息实时监测、玉米农学参数的定量反演，为精准、优化的玉米栽培和管理提供了科学指导。因此，利用高光谱数据对玉米进行估产可以为农业发展、粮食安全提供科学依据。 本文利用高分一号遥感影像数据以及MODIS-NDVI成品数据为主要数据源，选取对应研究区内主要作物夏玉米关键生长期的卫星影像，结合植被指数利用回归模型反演得到玉米的LAI分布情况，然后通过LAI-环境产量模型和LAI-生物量模型结合所获取的各项影响因子参数进行遥感产量估产，得到2016年禹城市玉米产量估算结果，再对结果进行精度评价。 本文主要的研究内容如下： （1）利用高分一号遥感影像获取禹城市土地利用分类状况及玉米种植分布情况，通过MODIS-NDVI成品数据结合不同植被指数（EVI、HJVI、MSAVI、RVI），并采用不同指标组建多元回归模型来获取叶面积指数（LAI）的分布情况。 （2）对玉米生长过程的高光谱特征进行分析，反演得出不同生育期玉米冠层原始光谱变化规律，不同叶绿素含量、不同叶片含水率、不同生物量下的玉米冠层高光谱特征。 （3）通过对“潜在-胁迫因子产量估算模式”下不同参数的选取，利用最佳时相的LAI作为反映玉米产量可能达到最高上限的生理因素，同时将累积气温、累积太阳辐射量与水分条件作为影响玉米最终产量的限制因子构建LAI-环境产量模型；利用各生育期玉米吸收的有效太阳辐射与温度、水分条件等胁迫因子的有机结合，获得对应各生育期的地上累积生物量，并结合收获指数构建LAI-生物量模型，运用两种模型分别进行估产。同时，与禹城市15个样区45个样点的实际采样结果进行对比，进而实现玉米实际产量与估算产量的精度评价。 （4）基于LAI-环境产量模型的估产的平均值为10060 kg·hm-2，略大于中科院禹城站站提供的玉米产量均值水平9636 kg·hm-2 ，玉米单产水平基本介于到9800 kg·hm-2之间；，基于LAI-生物量模型的平均值为9270 kg·hm-2，略大于中科院禹城站站提供的玉米产量均值水平9636 kg·hm-2 ，玉米单产水平基本介于到9980 kg·hm-2之间。两个模型都达到了一定的精度，符合估产的精度要求。

目录

第一个书签之前

摘 要

Abstract

1绪论

1.1研究背景

1.2研究目的和意义

1.3国内外研究现状

1.3.1国外遥感估产研究进展

1.3.2国内遥感估产研究进展

1.4研究方案和技术路线

1.4.1研究方案

1.4.2技术路线

2研究区概况及数据准备

2.1研究区概况

2.1.1地理位置

2.1.2气候水文特征

2.1.3地形地貌特征

2.1.4社会经济状况

2.2遥感数据源获取与处理

2.2.1遥感数据来源

2.2.2 遥感数据特征

2.2.3几何校正

2.2.4影像切割

2.3野外采样数据处理

2.4气象数据获取与处理

2.5夏玉米种植面积提取

3玉米生长过程的高光谱特征

3.1光谱参数选择

3.2玉米冠层光谱特征分析

3.2.1不同生育期玉米冠层原始光谱变化规律

3.2.2 不同叶绿素含量下的玉米高光谱特征

3.2.3不同叶片含水率下的玉米高光谱特征

3.2.4不同生物量下的玉米高光谱特征

3.3小结

4“潜在-胁迫因子产量估算模式”遥感估算模型构建

4.1“潜在-胁迫因子估算模式”

4.2 LAI-环境产量估算模型

4.3 LAI-生物量估产模型

4.4归一化植被指数（NDVI）与叶面积植被指数（LAI）的获取

4.4.1归一化植被指数（NDVI）的获取

4.4.2叶面积植被指数（LAI）的获取

5玉米产量遥感估算

5.1 基于LAI-环境产量模型估产

5.1.1作物估产最佳时相选择

5.1.2 环境因子的空间分布模拟

5.1.3玉米产量估算及结果

5.2 LAI-生物量估产模型

5.2.1生物量的估算

5.2.2 玉米产量估算及结果

5.3估产结果分析

5.4精度评价

6结论与展望

6.1结论

6.2不足与展望

参考文献

致 谢