农作物长势综合监测——以印度为例
摘要：提出农作物长势综合监测方法,利用卫星遥感得到的NDVI时间序列数据,综合采用实时监测、过程监测和时间序列聚类监测方法,明确不同方法适用的监测尺度及监测目的,对不同范围农作物长势进行监测。改进了Crop Watch全球农情遥感速报系统运行化作物长势监测方法,克服了原有作物长势监测中实时监测方法无法反映相同区域苗情在整个生长过程中的连续变化情况的缺点。实现对相同区域作物长势连续变化的定量描述,可对作物长势进行更准确的判断。利用官方的作物单产变幅数据,对单产变幅较大的12个作物主产省区作物长势监测结果的准确性进行判断,结果表明：6个邦的实时监测和聚类监测方法所得结果一致,都符合作物单产变化的实际状况;4个邦的聚类监测方法所得结果对作物长势监测更为准确,更符合该区域作物单产的实际变化;1个邦实时监测结果对作物长势监测比聚类监测方法更为准确;只有1个邦采用两种方法对作物长势的监测存在误差,聚类监测方法在对农作物生长过程的连续监测及空间分布的定量化表述方面,比实时监测更为准确。3种方法可以综合使用,实现业务化运行的农作物长势监测。未种植耕地动态变化遥感识别——以阿根廷为例
摘要：连续多年的高强度耕作会导致耕地层土壤养分、土壤有机质等逐渐下降,在作物收获之后作物秸秆还田量较少的情况下尤其突出,而对耕地利用状况动态变化（种植耕地与未种植耕地的动态变化）的识别,能够有效地反映出不同作物的轮作模式以及耕地种植强度的变化。本文以阿根廷3大农业主产省份（布宜诺斯艾利斯省、科尔多瓦省以及圣太菲省）为研究区,利用中分辨率成像光谱仪（MODIS）16天合成的归一化植被指数（NDVI）数据产品,在分析不同地物类型、不同耕作模式下的NDVI动态变化过程的基础上,结合地面样本数据统计获得有作物种植农田与无作物种植农田的识别阈值,综合利用阈值法和植被指数动态变化过程分析法对阿根廷3大主产省份开展了耕地利用状况动态变化遥感识别,实现了不同年份的耕地利用状况动态变化识别。地面观测数据验证结果表明,在阿根廷3大主产省内有作物种植耕地和未种植耕地的总体识别精度高于97%,但在不同的作物生长阶段,未种植耕地识别结果的精度差异较明显,在作物生长季内作物生长较为茂盛的时期,有作物种植耕地和未种植耕地的识别精度几乎达到99%,但在双季或多季作物种植区,作物轮作期间的耕地利用状况识别精度相对偏低,总体精度在95%左右,主要是受16天合成NDVI数据的最大值合成法限制。灌溉区与雨养区作物长势差异比较分析——以美国内布拉斯加为例
摘要：以美国内布拉斯加为例,按照耕地灌溉比例0%—30%,30%—60%,60%—100%将农业区分为雨养农业区、混合农业区与灌溉农业区,同时筛选丰水年（2008年）、平水年（2005年）、枯水年（2012年）,比较相同年份雨养农业区、混合农业区与灌溉农业区的作物长势的峰值特征差异,以及相同农业区在丰水年、平水年、枯水年的长势过程线的相似性,并定量分析作物长势随灌溉百分比的变化规律与趋势。研究表明：（1）相同年份,灌溉农业区作物长势好于混合农业区,混合农业区的作物长势好于雨养农业区,耕地灌溉比例越高,作物长势越好;（2）不同年份的灌溉农业区作物长势差异最小,混合农业区次之,雨养农业区长势差异最大,即耕地灌溉比例越高,作物长势越稳定;（3）枯水年雨养农业区的作物长势过程线与降水过程线同增同减,受灌溉与降水的双重影响,灌溉农业区的作物长势过程线的峰值滞后于降水峰值;丰水年,作物水分胁迫减弱,灌溉农业区、混合农业区与雨养农业区作物长势过程线与降水过程线变化趋势基本一致;（4）作物长势增幅与灌溉百分比之间呈现显著的分段二次函数变化关系,当灌溉百分比增幅小于60%时,作物长势增长幅度逐步加快,当灌溉百分比大于60%时,作物长势增速逐步放缓,在枯水年时,长势随灌溉百分比增加而增长的幅度高于丰水年与枯水年。鉴于不同农业区作物长势差异,作物长势的定量监测需要进一步区分灌溉与雨养农业。MODIS植被指数的美国玉米单产遥感估测
摘要：针对中国开展的国外农作物产量遥感估测大多依靠中低分辨率耕地信息、省级（州级）或部级作物产量统计数据的现状,本文以美国玉米为例,探讨利用多年中高分辨率作物分布信息、时序遥感植被指数和县级作物产量统计数据开展国外重点地区作物单产遥感估测技术研究,以期进一步提高中国对国外农作物产量监测精度和精细化水平。首先,利用美国农业部国家农业统计局（NASS/USDA）生产的作物分布数据（CDL）获得多个年份玉米空间分布图,并对相应年份250 m分辨率16天合成的MODIS-NDVI时序数据进行掩膜处理,统计获得每年各县域内玉米主要生育期NDVI均值;其次,以各州为估产区,以多年县级玉米统计单产和县域内玉米主要生育期NDVI均值为基础,建立各州玉米主要生育期NDVI与玉米单产间关系模型;然后,通过主要生育期玉米单产和玉米植被指数间拟合程度,筛选确定各州玉米最佳估产期和最佳估产模型。最终,利用最佳估产模型实现美国各州玉米单产估测和全国玉米单产推算。其中,建模数据覆盖时间为2007年—2010年,验证数据为2011年。结果表明,应用最佳估产模型的2011年美国各州玉米单产估测相对误差在-4.16%—4.92%,均方根误差在148.75—820.93 kg/ha,各州估测结果计算获得全国玉米单产的相对误差仅为2.12%,均方根误差为285.57 kg/ha。可见,本研究的作物单产遥感估测技术方法具有一定可行性,可准确估测全球重点地区作物单产信息。FY-3250m分辨率数据的华北平原冬小麦提取
摘要：冬小麦是中国最主要的粮食作物之一,利用遥感技术提取冬小麦种植区是遥感应用研究的一个重要方向。2008年以来发射的系列风云三号（FY-3）卫星均携带着中分辨率光谱成像仪（MERSI）,该传感器有5个250 m分辨率的波段,波段范围包括可见光、近红外和热红外,观测数据包含丰富的地表信息,为大范围冬小麦种植区提取提供了新的数据源。首先,选取生长季前期多幅高质量的MERSI数据,采用分层提取的方法,对于不同的层次选用与待提取类别最为敏感的特征波段来构建相应的决策树,从而将每一幅影像中冬小麦种植区提取出来,然后,将多幅数据融合为一幅生长季内的冬小麦种植区图。最后,使用野外实地调查的数据进行精度验证,面积提取精度为90.8%。结果表明,在春季返青后,即可做出当季冬小麦种植分布图,为农情监测提供及时的信息支撑。叶方向3维空间分布的地面激光雷达反演与分析
摘要：叶方向（包括叶倾角和方位角）是决定林冠内部及其下层太阳辐射在3维空间分布的重要因素,并进而影响植被的光合作用效率和林冠的二向性反射特性。本文利用地面激光雷达扫描系统（TLS）对一棵人工阔叶树在水平圆形轨道设置等间距6站进行扫描,获取其完整覆盖的3维点云数据。在手动选取78片点云完整叶片数据的基础上,通过重建单点在其邻域内的法向量和所在叶片主轴方向分别得到了叶的倾角和方位角分布,将构成每片叶子的所有点的倾角和方位角各自均值作为其倾角和方位角。通过与利用角度尺和罗盘进行逐叶片手动测量结果对比发现：基于TLS计算的叶倾角和方位角与手动测量结果均具有较强的相关性,R2分别为0.88（N=209,p〈0.001）和0.97（N=78,p〈0.001）。本文方法能准确获取林冠元素的3维空间分布,为估算森林冠层在任意给定光照条件下的消光系数提供了理论基础,为促进地面激光雷达在植被冠层3维结构参数,特别是叶面积指数的反演起到了积极作用。光谱角—欧氏距离的高光谱图像辐射归一化
摘要：辐射归一化旨在减小不同时相遥感影像间因获取条件不一致而导致的非地表辐射变化的差异,是土地覆盖变化监测的重要前提条件。本文根据高光谱图像上同类地物的谱形及数值的相似性,利用光谱角距离（SAD）和欧氏距离（ED）双重判定选取不变特征点,提出了一种基于光谱角—欧氏距离的辐射归一化方法。在评价指标中除了常用的均方根误差和相对偏差,更增加了高光谱特色的衡量光谱保真性指标：皮尔森系数、光谱扭曲程度。利用高光谱遥感CHRIS图像对本文提出方法进行验证,并与基于多元变化检测（MAD）的辐射归一化方法比较。结果表明,本文方法不仅在辐射特性上优于基于多元变化检测（MAD）的方法,而且具有保持光谱特性的优势,具有较好的应用前景。顾及物候特征的喀斯特断陷盆地土地覆盖遥感分类
摘要：在喀斯特分布区,基岩、植被、裸地等多种地表覆盖交错分布,地物覆盖高度异质,并且呈现出短周期规律性变化和长期动态趋势变化,单一时相的影像进行土地覆盖分类精度非常有限。针对这一问题,本文提出一种顾及物候特征的多时相遥感影像分类策略,利用具有高时间分辨率的MODIS NDVI时间序列产品作为数据源,选择BFAST（Breaks For Additive Seasonal and Trend）方法进行NDVI时间序列的物候分解,采用动态阈值法对时序分解的物候轨迹进行标记,最后将物候标记特征与原始光谱时序综合特征进行组合,选择支持向量机（SVM）分类器进行土地利用覆盖分类,并且对比了不同特征空间下的分类结果。以云南省壮族苗族自治州丘北县和砚山县为研究区进行分类实验,结果表明,BFAST模型可以有效地分解出NDVI时序中的关键物候特征,相比基于单纯光谱特征的分类,物候驱动的喀斯特断陷盆地区土地覆盖分类精度有明显的提升,在NDVI、光谱和物候组合特征空间下,土地覆盖分类精度最高,总体精度和Kappa系数分别为88.94%和0.8693,尤其在灌木林、有林地、石旮旯地与稀疏植被的区分中,SOS、POS和GSG等物候特征具有较强的可分性,表明物候特征在地物识别中的有效性。Landsat time-series land cover mapping with spectral signature extension method
基于时间序列统计特性的森林变化监测
摘要：森林动态变化分析对揭示生态系统环境变化及植被恢复和布局重建等具有重要意义,时间序列的遥感数据为森林监测提供了基础数据。本文根据森林植被的统计学特性,在暗目标法的基础上,利用归一化植被指数NDVI实现森林样本自动选择;并融合NDVI构建了新的综合森林特征指数（Integrated Forest Z-Score,IFZ）;以时间序列的IFZ分析森林动态信息,实现森林变化动态监测。以三峡大坝及周边区域森林为研究区,利用2001年至2012年每年生长季节（5月—10月）的Landsat TM影像检验本文算法。基于2002年、2006年和2010年三期7月—9月的Quick Bird影像的精度分析结果发现：研究区森林变化检测的总体精度可达96.53%,Kappa系数为0.9512。在添加NDVI指数后构建的IFZ提高了总体监测精度。其中,毁林类别的检测精度提高显著,漏检率和误检率分别为2.74%和3.64%;干扰后重建的森林类别的检测精度有一定提高,其漏检率和误检率分别为10.79%和10.51%。研究结果表明,改进暗目标法能提高森林样本的选样效率,添加NDVI的IFZ能提高森林动态变化的识别度。此外,本算法不仅能定性识别森林变化,而且能定量提供森林干扰发生时间和干扰强度。机载LiDAR数据估算样地和单木尺度森林地上生物量
摘要：利用机载激光雷达点云数据,结合大量实测单木结构信息,分别从样地和单木尺度估算了森林地上生物量AGB。首先,利用局部最大值单木提取算法提取了每个样地内的单木结构参数,并针对样地和单木尺度分别计算了一组激光雷达变量。然后,利用激光雷达变量和地上生物量及其两者的对数形式,从样地和单木尺度分别构建了估算模型。最后,针对两种尺度估算过程中存在的不确定性进行了详细讨论。结果表明：（1）样地和单木尺度模型估算的森林地上生物量与地面实测值都具有明显的相关性,且对数模型估算效果要优于非对数模型;（2）样地尺度模型估算效果（R2=0.84,rRMSE=0.23）明显优于单木尺度模型（R2=0.61,rRMSE=0.46）;（3）按树木类型分别进行估算可以提高单木地上生物量的估算精度;（4）不论是样地还是单木尺度地上生物量估算都存在一定的不确定性,与样地尺度相比,单木尺度估算过程的不确定性更大,这种不确定性主要来自单木识别过程。多卫星传感器南海叶绿素a浓度遥感数据融合
摘要：利用平均法、生物光学模型法和最优插值法3种数据融合方法对卫星传感器MODIS-Aqua、MOIDS-Terra及MERIS获取的南海叶绿素a浓度的数据进行了融合,通过比较融合产品的质量,对3融合方法进行了评价。（1）利用现场测量的南海遥感反射率和叶绿素a浓度数据建立了南海叶绿素a浓度的反演模型,并应用于MODIS-Aqua、MOIDS-Terra及MERIS Level 2反射率数据,获取南海叶绿素a浓度。（2）将平均法、生物光学模型法、最优插值法分别应用于上述3颗卫星的叶绿素a数据进行数据融合,并用现场测量的同步叶绿素数据对融合后的产品进行了印证。（3）利用3种融合方法分别对南海2011年MODIS-Aqua、MODIS-Terra和MERIS等3个传感器的叶绿素a数据进行了月融合,分析了融合的南海叶绿素a浓度的时空分布特征。结果表明,融合数据大幅度提高了空间覆盖率,且具有较高可信度。平均法、生物光学法和优化插等3种融合方法性能有较大的不同,生物光学法具有高的运行速度,但有时空间覆盖率仍不能满足要求;优化插值法具有高的空间覆盖率,但其运行速度较慢。因此,在具体应用中,应根据需求选择合适的融合方法。用MODIS热量指数动态监测东北地区水稻延迟型冷害
摘要：水稻低温冷害是东北地区主要的农业气象灾害之一。与耗时、费力的传统灾情监测和调查方式相比,遥感技术能以宏观视角高效地监测灾害发生的范围及程度。为顺应立体化农业气象服务的发展趋势,探索利用Terra／Aqua MODIS反射率和地表温度数据进行水稻延迟型冷害动态监测的可能性,本文在遥感估算全天候平均气温分布、遥感识别水稻种植区及其关键生育期的基础上,构建了基于相对累积生长度日距平r AGDDa的水稻延迟型冷害指标,并开展了东北地区2000年—2012年水稻延迟型冷害动态监测的应用研究。结果表明：（1）MODIS估算的累积生长度日（MODIS_AGDD）与其对应台站估算值之间存在高度相关,除了5月上旬及9月下旬外,两者差值的多年平均值随时间变化幅度基本保持在55℃·d左右;（2）r AGDDa与其对应台站估算值的相关性比累积生长度日距平（AGDDa）的更高,采用r AGDDa指标监测东北地区水稻生长季热量条件的年际差异更有效;（3）基于MODIS_r AGDDa指标的监测结果与用气象行业标准指标（ΔT5-9）监测得到的延迟型冷害分布在众多灾害年均有较好的空间一致性,通过对比水稻减产率分布图,认为以MODIS_r AGDDa≤-5%判断水稻延迟型冷害的发生具有一定可行性;（4）分阶段统计的r AGDDa指标能反映出水稻各生育阶段的低温累积效应和高温补偿效应,可用于水稻延迟型冷害动态监测业务服务。海上丝绸之路空间认知国际研讨会
摘要：2015年11月25日-27日中国·三亚推进实施＂一带一路＂重大倡议,是我国今后相当长时期全面扩大对外开放和深化对外经济合作的重大战略构想。作为＂一带一路＂倡议的重要组成部分,21世纪海上丝绸之路建设将促进中国与东盟国家的互联互通,深化各方在海洋经济、生态环保、灾害管理、科技创新等领域的交流与合作,将对区域经济一体化乃至全球经济产生深远影响。