干旱區(qū)棉田水分遙感監(jiān)測(cè)模型研究.pdf

1、棉花是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)（簡(jiǎn)稱兵團(tuán)）最具優(yōu)勢(shì)的經(jīng)濟(jì)作物之一，是兵團(tuán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和廣大團(tuán)場(chǎng)職工的主要收入來源，但是由于該地區(qū)水資源極度缺乏，而且棉花種植相對(duì)集中，造成棉花花鈴期水資源緊張，導(dǎo)致部分棉田受旱，很大程度上減少了棉花的產(chǎn)量。本文從實(shí)際農(nóng)業(yè)應(yīng)用的需求分析入手，以新疆棉花的監(jiān)測(cè)應(yīng)用為目標(biāo)，開展模型和方法的研究，并在最后初步實(shí)現(xiàn)了棉田旱情的監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)。針對(duì)棉花作物的特點(diǎn)，我們首先在實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行了改進(jìn)。首先利用幾種不同棉田水分測(cè)

2、試方法進(jìn)行比較，特別針對(duì)棉花需水敏感時(shí)期花鈴期，我們?cè)O(shè)計(jì)了小區(qū)水分試驗(yàn)和大田驗(yàn)證，同時(shí)利用TM 衛(wèi)星數(shù)據(jù)在遙感圖像中準(zhǔn)確獲取棉田水分狀況信息，提取中分辨率圖像上的棉花田塊水分指數(shù)開展了研究。并在最后開展了新疆棉花大田旱情監(jiān)測(cè)的應(yīng)用試驗(yàn)。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾方面：
　　 （1）利用幾種不同的棉田水分測(cè)試方法進(jìn)行棉田水分監(jiān)測(cè)，同時(shí)比較幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并通過試驗(yàn)證明了利用近地高光譜遙感方法的快捷準(zhǔn)確性，通過研究發(fā)現(xiàn)冠層反射率

3、在不同干旱脅迫程度下的差異在近紅外波段700-1300nm和中紅外波段1600-1899nm的差異尤為顯著。
　　 （2）作物水分狀況是評(píng)價(jià)作物長(zhǎng)勢(shì)、提高作物產(chǎn)量和改進(jìn)作物品質(zhì)的重要因子。棉花精準(zhǔn)生產(chǎn)對(duì)于無損、快速的植株水分含量監(jiān)測(cè)技術(shù)有著迫切需求。通過研究冠層尺度下棉花植株水分含量與高光譜參數(shù)的定量關(guān)系并建立植株含水量估測(cè)模型，以期實(shí)現(xiàn)植株水分狀況的無損監(jiān)測(cè)。
　　 通過連續(xù)2年不同灌水量試驗(yàn)，采集棉花不同生育期冠層高

4、光譜數(shù)據(jù)并同步測(cè)定植株含水量，分析棉花冠層高光譜參數(shù)與植株水分含量間的關(guān)系，建立基于高光譜參數(shù)的植株水分含量估算模型。表明：棉花植株水分含量隨著灌水量的增加呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，不同時(shí)期的棉花植株水分含量與光譜反射率在可見光波段（400-700nm）呈先增后降的趨勢(shì)，在近紅外700-1300nm 波段范圍呈先上升后下降的趨勢(shì)，而在1300-1800nm 波段范圍的呈先下降后上升的趨勢(shì)。以WI1、NDWI、WI1/NDWI等3 種光譜參數(shù)建立

5、的棉花群體植株水分含量監(jiān)測(cè)模型，分別在棉花蕾期、開花期、盛鈴期等3個(gè)關(guān)鍵生育期，對(duì)植株水分含量的預(yù)測(cè)精度最高，預(yù)測(cè)相對(duì)誤差平均低于13％，能夠較準(zhǔn)確的反演不同生育階段棉花植株水分含量。用WI1、NDWI、WI1/NDWI等光譜參數(shù)所建植株水分預(yù)測(cè)模型分別是棉花蕾期、開花期、盛鈴期和吐絮期群體植株水分含量監(jiān)測(cè)的最佳模型。
　　 （3）文中采用2009年7月和8月TM5數(shù)據(jù),在獲得NDVI和Ts 后,構(gòu)建NDVI-Ts 特征空間。以

6、NDVI-Ts 特征空間為基礎(chǔ),建立反映旱情的TVDI 指數(shù)。利用TVDI 對(duì)2009年7月和8月的棉田旱情進(jìn)行評(píng)價(jià),并利用同步的表層土壤濕度數(shù)據(jù)對(duì)該旱情指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,TVDI 與土壤濕度顯著相關(guān),用來評(píng)價(jià)旱情是合理的。利用NDWI 與土壤濕度的無相關(guān)性，與植株含水量顯著相關(guān)，用來評(píng)價(jià)植株含水量狀況時(shí)合理的，NDWI 較好的反映出葉面含水特征。為了明確葉面含水與土壤濕度的關(guān)系，對(duì)葉面含水量與土壤濕度相關(guān)性分析，其相關(guān)性并不高說