基于MODIS與TM的冷害影響水稻產量評估研究.pdf

1、我國是水稻生產大國,水稻產量的穩(wěn)定直接關系到國計民生.然而近些年頻繁發(fā)生的低溫冷害給我國水稻生產帶來很大的負面影響,導致我國水稻大面積減產,嚴重威脅國家糧食安全,因此水稻冷害也成為當前研究的熱點.目前,冷害對水稻產量影響的研究主要集中于建立作物模型,而作物模型的農學參數(shù)經常通過田間試驗方法獲取,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)的測量較為耗時繁瑣,無法在大空間尺度上應用.本文根據(jù)遙感數(shù)據(jù)獲取時效性好、空間面積大

2、和成本低的特點,以低溫冷害頻發(fā)的黑龍江省五常市為研究區(qū)域,應用系列MODIS圖像反演SIMRIW作物模型所需逐日LAI,并計算2006年研究區(qū)域受冷害影響的水稻單產. 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,經過云檢測、大氣校正,投影轉換和TM波段融合后,應用目視解譯的方法提取TM圖像上水稻種植區(qū)域;再應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圖像對應的水稻種植區(qū),并計算NDVI值;應用每個NDVI圖層的平均值反演與MODIS圖像日期相對應的LAI值.在NDVI反演LAI的過程中,分別應用簡單線型模型、對數(shù)函數(shù)模型、拋物線函數(shù)模型、三次多項式函數(shù)模型和指數(shù)函數(shù)模型等五種統(tǒng)計模型分別進行反演計算,并采用地面實測值對五種模型的誤差進行了評估,通過決定系數(shù)和均方根差值的比較,選擇拋物線函數(shù)模型計算結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:整體擬合是應用三次多項式統(tǒng)計模型對水稻移栽期至成熟期的逐日LAI進行計算;而分段擬合是根據(jù)LAI在水稻生長過程中變化的特點分別采用指數(shù)函數(shù)模型、對數(shù)函數(shù)模型和簡單線型函數(shù)模型進行擬合計算;經過對兩種擬合方法的誤差比較分析后,選擇整體擬合的結果計算水稻單產.應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

5、合農學參數(shù),計算得到水稻單產值5411.74kghm<'-2>,計算值為實際單產平均值的83﹪.文中對不同國家使用SIMRIW模型計算效果進行了比較研究,并分析了不同冷害類型對水稻單產的影響程度.對于水稻單產實測值與計算值的差異,從NDVI的計算、LAI的反演、LAI的擬合、SIMRIW模型參數(shù)的計算與使用以及LAI計算數(shù)學模型的采用進行了討論分析. 本文的主要結論如下:1.基于遙感技術(MODIS與TM)反演作物模型核心參數(shù)的

6、方法可以獲取準確率較高的水稻單產.2.基于遙感技術與作物模型相結合計算的水稻單產結果在區(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)計模型反演并擬合,反演的精度基本符合要求,但還需要進一步提高.4.作物模型SIMRIW可以合理簡化,在水稻品種趨同及種植特點相似的條件下,可以應用統(tǒng)一的農學參數(shù)進行計算. 本文主要創(chuàng)新點:1.將遙感手段引入水稻冷害影響水稻單產作物模型,提高了數(shù)據(jù)獲取的效率和計算結果的精度,擴展了作物模型的