山東省小麥封壟前旱情遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)化運行模型研究.pdf

1、山東省地處黃河中下游，屬暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，降水集中，旱澇頻度高。本省農(nóng)業(yè)資源豐富，是我國糧食、棉花、花生、蔬菜、水果的主要產(chǎn)區(qū)之一。干旱災(zāi)害在各種自然災(zāi)害中居首位，對糧食安全造成嚴重威脅。小麥各生育階段耗水量存在差異，一生需要消耗大量水分，總耗水絕對量隨產(chǎn)量水平的提高而增加。封壟前是小麥形成最終豐產(chǎn)“骨架”的有利時段，水分對爭取全苗、壯苗具有重要意義。 本課題研究對象是小麥封壟前時段旱情監(jiān)測，文中在討論了旱情遙感監(jiān)測技術(shù)

2、的可行性及對熱慣量法、植被供水指數(shù)法、綠度指數(shù)法、距平植被指數(shù)法、微波遙感方法分析比較的基礎(chǔ)上，從模型適用時域、遙感信息參量選取及可業(yè)務(wù)化運行程度的角度考慮：首先，作物種植區(qū)田間土地覆蓋從裸地逐漸變化到高植被覆蓋，是一個逐漸變化的過程；其次，熱慣量模型中地表反射率、地表溫度參數(shù)的遙感反演已經(jīng)較為成熟；第三，熱慣量法能夠直接反映土壤含水量，監(jiān)測結(jié)果具有較好的現(xiàn)勢性。因此，本課題優(yōu)選熱慣量法原理構(gòu)建旱情遙感監(jiān)測模型。 本文介紹了MO

3、DIS高光譜分辨率、高時間分辨率和適中空間分辨率的數(shù)據(jù)特征，并從其36個通道中篩選出適宜土壤水分反演應(yīng)用的1～5、7、31、32波段，將熱慣量模型與MODIS數(shù)據(jù)源相結(jié)合構(gòu)建了小麥封壟前旱情遙感監(jiān)測模型。充分考慮小麥植株對土壤背景所形成的郁閉作用，將對低植被覆蓋區(qū)內(nèi)植被反映更為敏感的增強植被指數(shù)(EVI)作為植被影響因子引入模型，對原有常規(guī)熱慣量模型進行了修正。同時，根據(jù)小麥生育期不同階段需水量的差異，提出了針對小麥長勢的旱情評價指標。

4、 通過大量地面同步觀測數(shù)據(jù)對模型進行精度驗證，將遙感反演結(jié)果與地面同步實測土壤含水量數(shù)據(jù)進行相對誤差的比較分析，結(jié)果表明修正熱慣量模型精度高于常規(guī)熱慣量模型。利用熱慣量模型對小麥各生育階段內(nèi)土壤墑情進行反演，并結(jié)合植被指數(shù)序列，研究發(fā)現(xiàn)，修正熱慣量模型在小麥生育期內(nèi)歸一化植被指數(shù)均值為0.3或增強植被指數(shù)均值為0.18以內(nèi)時，模型平均反演精度可達80％以上，即自小麥播種至返青期時段內(nèi)，模型精度能夠滿足業(yè)務(wù)化運行的要求。與常規(guī)熱慣

5、量模型同期反演結(jié)果對比分析，修正熱慣量模型反演精度更優(yōu)，且適用時域擴展近一個生育期。 干旱災(zāi)害是可控可防的，往往旱災(zāi)的發(fā)生及其對農(nóng)作物的影響具有一定的滯后性。及時發(fā)現(xiàn)土壤水分盈虧，采取科學(xué)抗旱生產(chǎn)技術(shù)，可以有效降低旱災(zāi)損失，保證糧食安全。本課題利用研發(fā)的修正熱慣量模型對2008～2009季山東省冬小麥旱情監(jiān)測開展了業(yè)務(wù)化應(yīng)用。借助遙感技術(shù)獲取山東省大尺度遙感影像，經(jīng)過模型反演運算，可實時/近實時獲取全省小麥種植區(qū)內(nèi)田間土壤墑情。

6、根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，在2008年小麥播種期發(fā)現(xiàn)旱情，立即指導(dǎo)農(nóng)戶對麥田進行合理澆灌，保證小麥具有較好苗情。2008年底至2009年初我國北方地區(qū)遭遇了嚴重的氣象干旱災(zāi)害，本研究利用研發(fā)的旱情遙感監(jiān)測模型，對山東省小麥旱情進行了嚴密的跟蹤監(jiān)測。越冬前，以監(jiān)測結(jié)果為依據(jù)，農(nóng)業(yè)部門積極對小麥受旱地區(qū)提供了有針對性的麥田冬灌科技指導(dǎo)。因此，在2009年1月份氣象干旱肆虐最嚴重的時期，遙感監(jiān)測結(jié)果表明本省大部分地區(qū)土壤墑情適宜，小麥苗情良好，僅魯中、魯