基于遙感技術(shù)的糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法研究及運(yùn)行性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、糧食產(chǎn)量是一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)信息，科學(xué)準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)糧食產(chǎn)量，對(duì)國(guó)家具有重要的經(jīng)濟(jì)和政治意義。中國(guó)是一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó)、消費(fèi)大國(guó)和貿(mào)易大國(guó)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形勢(shì)，特別是糧食生產(chǎn)是各級(jí)政府、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門、農(nóng)產(chǎn)品購(gòu)銷與加工企業(yè)以及廣大公眾都十分關(guān)注的大事。及時(shí)、客觀、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)糧食產(chǎn)量，對(duì)于國(guó)家糧食政策的制定、價(jià)格的宏觀調(diào)控、對(duì)外糧食貿(mào)易、國(guó)家糧食安全保障、種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等都具有重要的戰(zhàn)略意義。由于遙感信息具有宏觀、快速、客觀、動(dòng)態(tài)和大尺度等優(yōu)點(diǎn)，

2、在產(chǎn)量預(yù)測(cè)中具有重要的作用。本文利用了多時(shí)相、多光譜遙感數(shù)據(jù)，研究了基于遙感指數(shù)的大范圍糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)方法，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了可用于業(yè)務(wù)應(yīng)用的運(yùn)行系統(tǒng)。 論文進(jìn)行了時(shí)間序列NDVI數(shù)據(jù)處理、糧食產(chǎn)量遙感預(yù)測(cè)指標(biāo)提取及產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型方面的研究。論文通過(guò)時(shí)序NDVI數(shù)據(jù)去云重構(gòu)、區(qū)域作物生長(zhǎng)過(guò)程提取等方法，獲得預(yù)測(cè)指標(biāo)。采用糧食單產(chǎn)(夏糧和秋糧)與預(yù)測(cè)指標(biāo)相關(guān)分析方法，構(gòu)建了產(chǎn)量預(yù)測(cè)指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)預(yù)測(cè)指標(biāo)時(shí)間和空間上的適應(yīng)性，構(gòu)建

3、了我國(guó)各地區(qū)糧食單產(chǎn)遙感預(yù)測(cè)指標(biāo)時(shí)空體系和產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型集。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下： (1)時(shí)間序列NDVI曲線，即作物生長(zhǎng)過(guò)程曲線，是多種作物信息的綜合載體，能夠反映出各作物總體生長(zhǎng)情況及作物物候節(jié)律等信息，可以用來(lái)進(jìn)行糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)。論文以高時(shí)間分辨率、低空間分辨率的NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，以NDVI曲線特征值作為預(yù)測(cè)指標(biāo)，應(yīng)用區(qū)劃—省份產(chǎn)量預(yù)測(cè)方式，在區(qū)劃單元上建立產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型，并通過(guò)區(qū)劃與省空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了

4、省級(jí)糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)。結(jié)果表明預(yù)測(cè)值與統(tǒng)計(jì)值相同率達(dá)到90％以上，可以滿足精度要求。 (2)構(gòu)建了全國(guó)(除新疆、西藏等耕地較少的地區(qū)外)范圍不同地區(qū)糧食單產(chǎn)預(yù)測(cè)指標(biāo)體系。本文按照參數(shù)—產(chǎn)量擬合法、產(chǎn)量分解法兩種分析方式，分別對(duì)NDVI曲線特征值與糧食單產(chǎn)和曲線特征值與糧食波動(dòng)單產(chǎn)進(jìn)行相關(guān)性分析，找出不同區(qū)劃單元各種產(chǎn)量顯著相關(guān)因子，構(gòu)建了糧食單產(chǎn)預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，結(jié)果表明各區(qū)劃單元相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值在0.3-0.85之間，大部分區(qū)劃均有顯著

5、性達(dá)到0.05的預(yù)測(cè)指標(biāo)。 (3)建立了不同地區(qū)糧食單產(chǎn)預(yù)測(cè)模型集。通過(guò)對(duì)各區(qū)劃區(qū)域篩選出的產(chǎn)量顯著相關(guān)因子進(jìn)行因子之間相關(guān)性分析，剔除信息冗余因子，并通過(guò)因子組合、回歸分析建立了不同地區(qū)參數(shù)—單產(chǎn)、參數(shù)—波動(dòng)單產(chǎn)兩種單產(chǎn)預(yù)測(cè)模型。分別對(duì)各區(qū)劃兩種模型進(jìn)行比較驗(yàn)證，選出置信度較高的模型作為最終單產(chǎn)預(yù)測(cè)模型，建立了不同區(qū)域糧食單產(chǎn)預(yù)測(cè)模型集，模型驗(yàn)證結(jié)果表明，大部分區(qū)劃區(qū)域預(yù)測(cè)誤差在10％以內(nèi)。 (4)實(shí)現(xiàn)了全國(guó)大部分地區(qū)

6、夏糧和秋糧單產(chǎn)預(yù)測(cè)。根據(jù)區(qū)劃單元與省行政單元的空間屬性信息和糧食作物種植面積，在區(qū)劃估產(chǎn)模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行省級(jí)糧食單產(chǎn)預(yù)測(cè)，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)。結(jié)果表明夏糧和秋糧預(yù)測(cè)結(jié)果與統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)R2均在0.9以上，大部分省份預(yù)測(cè)誤差集中在10％以內(nèi)。 (5)建立了糧食產(chǎn)量遙感預(yù)測(cè)系統(tǒng)。分析了產(chǎn)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)需求，設(shè)計(jì)并開發(fā)了糧食產(chǎn)量遙感預(yù)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)集研究性和業(yè)務(wù)性為一體的綜合性系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、集中、科學(xué)