基于多源遙感數(shù)據(jù)的華北平原主要農(nóng)作物復(fù)種制度和關(guān)鍵物候期空間格局研究.pdf

1、準(zhǔn)確把握耕地復(fù)種制度、作物關(guān)鍵物候期及其動(dòng)態(tài)變化特征，是保障和促進(jìn)區(qū)域糧食增產(chǎn)、增收的一項(xiàng)有效途徑，對(duì)分析和評(píng)價(jià)區(qū)域土地（耕地）資源的利用狀況，評(píng)估國(guó)家糧食生產(chǎn)安全及農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃科學(xué)決策等具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文依托國(guó)家自然科學(xué)基金課題“區(qū)域大氣氣溶膠輻射強(qiáng)迫敏感因子時(shí)空模式及農(nóng)作物響應(yīng)機(jī)制研究—以華北平原為例”開(kāi)展研究，在GLASS(Global LAndSurface Satellite)和MODIS(Moderat

2、e-resolution Imaging Spectroradiometer) LAI(Leaf Area Index)時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用IDL可視化編程語(yǔ)言有效提取華北平原1982-2014年主要農(nóng)作物復(fù)種制度及關(guān)鍵物候期信息;結(jié)合GIS技術(shù)，分析該區(qū)域耕地復(fù)種指數(shù)及作物熟制和關(guān)鍵物候期在時(shí)間-空間域上的變化特征和規(guī)律及其與氣溫、降水因子的相關(guān)關(guān)系。論文主要研究工作和研究結(jié)果如下:
　　(1)以研究區(qū)為例，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、

3、主要研究方法及模型的有效性進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明:
　　1)GLASS LAI具有較強(qiáng)的時(shí)間連續(xù)性和空間完整性，且數(shù)據(jù)質(zhì)量較高，可用于提取長(zhǎng)時(shí)間、大范圍耕地復(fù)種制度、作物關(guān)鍵物候期識(shí)別的準(zhǔn)確性;
　　2)研究選擇Savizky-Golay濾波法對(duì)華北平原長(zhǎng)時(shí)間序列LAI數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪重構(gòu)處理。通過(guò)對(duì)不同參數(shù)組合進(jìn)行試驗(yàn)，最終確定m=60，d=3為S-G濾波的最佳參數(shù)組合，其既不會(huì)導(dǎo)致過(guò)渡平滑，又能保證良好的平滑效果;
　

4、　3)研究采用遙感監(jiān)測(cè)與空間插值相結(jié)合的方法，不僅在一定程度上可降低由中低分辨率遙感數(shù)據(jù)混合像元所引起的誤差，而且通過(guò)選取較為密集的典型耕地樣點(diǎn)，亦能降低由Kriging空間插值所引起的誤差，更有利于提高研究精度。
　　(2)采用二次差分法提取典型耕地樣點(diǎn)1982-2014年復(fù)種指數(shù)及作物熟制信息，并利用Kriging方法制作得到華北平原主要農(nóng)作物復(fù)種制度空間分布時(shí)間序列圖譜，并在此基礎(chǔ)上探析其時(shí)空格局變化特征。研究結(jié)果表明:

5、r>　　1)1982-2014年華北平原耕地復(fù)種指數(shù)整體上呈波動(dòng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。同時(shí)，空間差異明顯，呈由北往南逐漸增加趨勢(shì)，且平原地區(qū)復(fù)種指數(shù)高，山區(qū)和丘陵地區(qū)相對(duì)較低;1982-2014年間，華北平原耕地以一年一熟和一年兩熟制為主要特征，中部和南部以一年兩熟制為主，北部地區(qū)則以一年一熟制為主。同時(shí)，1982-2014年間華北平原一年兩熟制的北界線發(fā)生不同程度的北移;華北平原耕地復(fù)種指數(shù)與年平均氣溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與年降水量的相關(guān)性則較低

6、;
　　2)將研究結(jié)果與其他相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證分析，提高本文進(jìn)行遙感反演耕地復(fù)種指數(shù)的可靠性。研究結(jié)果表明其不僅與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有較好的一致性和空間耦合性，與其他同區(qū)域的研究結(jié)果也具有較好的一致性;此外，通過(guò)交叉驗(yàn)證分析，得出本文研究結(jié)果總體精度達(dá)82.46％。
　　(3)采用斜率最大值模型，對(duì)1982-2014年典型耕地樣點(diǎn)農(nóng)作物返青（出苗）期、抽穗期和成熟期進(jìn)行提取，并結(jié)合作物熟制數(shù)據(jù)，制作該區(qū)主要農(nóng)作物關(guān)鍵物候期的空間分布

7、圖譜，探析其時(shí)空變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:
　　1)1982-2014年間華北平原第一季作物返青（出苗）期、抽穗期和成熟期整體上均呈明顯提前趨勢(shì)，年均提前分別為0.76天、0.98天和1.5天，但不同年際間存在有差異變化特征，呈現(xiàn)顯著波動(dòng)態(tài)勢(shì);華北平原第一季作物關(guān)鍵物候期空間差異明顯，呈南早北晚的空間分布格局，從南至北逐漸推遲;同時(shí)，較早的物候期主要分布于研究區(qū)中部平原地區(qū)，邊緣山區(qū)及丘陵地帶則相對(duì)較晚;
　　2)近30年華北

8、平原第二季作物返青（出苗）期、抽穗期和成熟期變化較小，沒(méi)有明顯提前或推遲趨勢(shì)，時(shí)間序列上變化較穩(wěn)定;就空間格局而言，該區(qū)1982-2014年第二季作物關(guān)鍵物候期仍呈由南至北逐漸推遲的差異性分布，南部物候期早，北部物候期相對(duì)較晚;
　　3)近30年間，華北平原第一季作物關(guān)鍵物候期年際變化與耕地復(fù)種指數(shù)變化呈高度相關(guān)性，第二季作物則相關(guān)性較低;同時(shí)，第一季作物關(guān)鍵物候期年際變化與平均氣溫的變化也呈顯著相關(guān)性，第二季作物相關(guān)性也較低;第