干旱區(qū)棉田水分遙感監(jiān)測模型研究.pdf

1、棉花是新疆生產(chǎn)建設兵團（簡稱兵團）最具優(yōu)勢的經(jīng)濟作物之一，是兵團經(jīng)濟發(fā)展和廣大團場職工的主要收入來源，但是由于該地區(qū)水資源極度缺乏，而且棉花種植相對集中，造成棉花花鈴期水資源緊張，導致部分棉田受旱，很大程度上減少了棉花的產(chǎn)量。本文從實際農(nóng)業(yè)應用的需求分析入手，以新疆棉花的監(jiān)測應用為目標，開展模型和方法的研究，并在最后初步實現(xiàn)了棉田旱情的監(jiān)測的實驗。針對棉花作物的特點，我們首先在實驗觀測的基礎上對模型進行了改進。首先利用幾種不同棉田水分測

2、試方法進行比較，特別針對棉花需水敏感時期花鈴期，我們設計了小區(qū)水分試驗和大田驗證，同時利用TM 衛(wèi)星數(shù)據(jù)在遙感圖像中準確獲取棉田水分狀況信息，提取中分辨率圖像上的棉花田塊水分指數(shù)開展了研究。并在最后開展了新疆棉花大田旱情監(jiān)測的應用試驗。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾方面：
　　 （1）利用幾種不同的棉田水分測試方法進行棉田水分監(jiān)測，同時比較幾種方法的優(yōu)缺點，并通過試驗證明了利用近地高光譜遙感方法的快捷準確性，通過研究發(fā)現(xiàn)冠層反射率

3、在不同干旱脅迫程度下的差異在近紅外波段700-1300nm和中紅外波段1600-1899nm的差異尤為顯著。
　　 （2）作物水分狀況是評價作物長勢、提高作物產(chǎn)量和改進作物品質的重要因子。棉花精準生產(chǎn)對于無損、快速的植株水分含量監(jiān)測技術有著迫切需求。通過研究冠層尺度下棉花植株水分含量與高光譜參數(shù)的定量關系并建立植株含水量估測模型，以期實現(xiàn)植株水分狀況的無損監(jiān)測。
　　 通過連續(xù)2年不同灌水量試驗，采集棉花不同生育期冠層高

4、光譜數(shù)據(jù)并同步測定植株含水量，分析棉花冠層高光譜參數(shù)與植株水分含量間的關系，建立基于高光譜參數(shù)的植株水分含量估算模型。表明：棉花植株水分含量隨著灌水量的增加呈現(xiàn)出上升的趨勢，不同時期的棉花植株水分含量與光譜反射率在可見光波段（400-700nm）呈先增后降的趨勢，在近紅外700-1300nm 波段范圍呈先上升后下降的趨勢，而在1300-1800nm 波段范圍的呈先下降后上升的趨勢。以WI1、NDWI、WI1/NDWI等3 種光譜參數(shù)建立

5、的棉花群體植株水分含量監(jiān)測模型，分別在棉花蕾期、開花期、盛鈴期等3個關鍵生育期，對植株水分含量的預測精度最高，預測相對誤差平均低于13％，能夠較準確的反演不同生育階段棉花植株水分含量。用WI1、NDWI、WI1/NDWI等光譜參數(shù)所建植株水分預測模型分別是棉花蕾期、開花期、盛鈴期和吐絮期群體植株水分含量監(jiān)測的最佳模型。
　　 （3）文中采用2009年7月和8月TM5數(shù)據(jù),在獲得NDVI和Ts 后,構建NDVI-Ts 特征空間。以

6、NDVI-Ts 特征空間為基礎,建立反映旱情的TVDI 指數(shù)。利用TVDI 對2009年7月和8月的棉田旱情進行評價,并利用同步的表層土壤濕度數(shù)據(jù)對該旱情指標進行驗證。結果表明,TVDI 與土壤濕度顯著相關,用來評價旱情是合理的。利用NDWI 與土壤濕度的無相關性，與植株含水量顯著相關，用來評價植株含水量狀況時合理的，NDWI 較好的反映出葉面含水特征。為了明確葉面含水與土壤濕度的關系，對葉面含水量與土壤濕度相關性分析，其相關性并不高說