基于MODIS與TM的冷害影響水稻產(chǎn)量評(píng)估研究.pdf

1、我國是水稻生產(chǎn)大國,水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定直接關(guān)系到國計(jì)民生.然而近些年頻繁發(fā)生的低溫冷害給我國水稻生產(chǎn)帶來很大的負(fù)面影響,導(dǎo)致我國水稻大面積減產(chǎn),嚴(yán)重威脅國家糧食安全,因此水稻冷害也成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn).目前,冷害對(duì)水稻產(chǎn)量影響的研究主要集中于建立作物模型,而作物模型的農(nóng)學(xué)參數(shù)經(jīng)常通過田間試驗(yàn)方法獲取,此種數(shù)據(jù)獲取方法存在一定的局限性,即核心參數(shù)(如逐日LAI)的測量較為耗時(shí)繁瑣,無法在大空間尺度上應(yīng)用.本文根據(jù)遙感數(shù)據(jù)獲取時(shí)效性好、空間面積大

2、和成本低的特點(diǎn),以低溫冷害頻發(fā)的黑龍江省五常市為研究區(qū)域,應(yīng)用系列MODIS圖像反演SIMRIW作物模型所需逐日LAI,并計(jì)算2006年研究區(qū)域受冷害影響的水稻單產(chǎn). 本文首先選取了一幅5月31日的TM:圖像及23幅均勻分布在水稻生長期(移栽期至成熟期)的MODIS圖像,經(jīng)過云檢測、大氣校正,投影轉(zhuǎn)換和TM波段融合后,應(yīng)用目視解譯的方法提取TM圖像上水稻種植區(qū)域;再應(yīng)用生成的水稻種植區(qū)域矢量圖層,切割23幅MODIS圖像,提取:

3、MODIS圖像對(duì)應(yīng)的水稻種植區(qū),并計(jì)算NDVI值;應(yīng)用每個(gè)NDVI圖層的平均值反演與MODIS圖像日期相對(duì)應(yīng)的LAI值.在NDVI反演LAI的過程中,分別應(yīng)用簡單線型模型、對(duì)數(shù)函數(shù)模型、拋物線函數(shù)模型、三次多項(xiàng)式函數(shù)模型和指數(shù)函數(shù)模型等五種統(tǒng)計(jì)模型分別進(jìn)行反演計(jì)算,并采用地面實(shí)測值對(duì)五種模型的誤差進(jìn)行了評(píng)估,通過決定系數(shù)和均方根差值的比較,選擇拋物線函數(shù)模型計(jì)算結(jié)果擬合水稻移栽期至成熟期逐日LAI.逐日LAI擬合采用了整體擬合和分段擬合

4、兩種方法:整體擬合是應(yīng)用三次多項(xiàng)式統(tǒng)計(jì)模型對(duì)水稻移栽期至成熟期的逐日LAI進(jìn)行計(jì)算;而分段擬合是根據(jù)LAI在水稻生長過程中變化的特點(diǎn)分別采用指數(shù)函數(shù)模型、對(duì)數(shù)函數(shù)模型和簡單線型函數(shù)模型進(jìn)行擬合計(jì)算;經(jīng)過對(duì)兩種擬合方法的誤差比較分析后,選擇整體擬合的結(jié)果計(jì)算水稻單產(chǎn).應(yīng)用簡單線型模型擬合水稻種植伊始至水稻移栽期逐日LAI值,綜合整體擬合的結(jié)果,從而獲取水稻全生育期逐日LAI值. 本文將水稻全生育期逐日LAI代入SIMRIW模型,結(jié)

5、合農(nóng)學(xué)參數(shù),計(jì)算得到水稻單產(chǎn)值5411.74kghm<'-2>,計(jì)算值為實(shí)際單產(chǎn)平均值的83﹪.文中對(duì)不同國家使用SIMRIW模型計(jì)算效果進(jìn)行了比較研究,并分析了不同冷害類型對(duì)水稻單產(chǎn)的影響程度.對(duì)于水稻單產(chǎn)實(shí)測值與計(jì)算值的差異,從NDVI的計(jì)算、LAI的反演、LAI的擬合、SIMRIW模型參數(shù)的計(jì)算與使用以及LAI計(jì)算數(shù)學(xué)模型的采用進(jìn)行了討論分析. 本文的主要結(jié)論如下:1.基于遙感技術(shù)(MODIS與TM)反演作物模型核心參數(shù)的

6、方法可以獲取準(zhǔn)確率較高的水稻單產(chǎn).2.基于遙感技術(shù)與作物模型相結(jié)合計(jì)算的水稻單產(chǎn)結(jié)果在區(qū)域空間尺度上更具有代表性.3.逐日葉面積指數(shù)可以通過統(tǒng)計(jì)模型反演并擬合,反演的精度基本符合要求,但還需要進(jìn)一步提高.4.作物模型SIMRIW可以合理簡化,在水稻品種趨同及種植特點(diǎn)相似的條件下,可以應(yīng)用統(tǒng)一的農(nóng)學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算. 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):1.將遙感手段引入水稻冷害影響水稻單產(chǎn)作物模型,提高了數(shù)據(jù)獲取的效率和計(jì)算結(jié)果的精度,擴(kuò)展了作物模型的