叶绿素含量遥感监测实例
基于遥感技术的农作物病虫害监测与预警
基于遥感技术的农作物病虫害监测与预警
随着科技的不断进步,遥感技术在农业领域的应用越来越广泛。其中,基于遥
感技术的农作物病虫害监测与预警系统,为农业生产提供了重要的支持和保障。本文将从遥感技术的原理、应用案例和未来发展趋势等方面,探讨基于遥感技术的农作物病虫害监测与预警。
首先,我们来了解一下遥感技术的原理。遥感技术是指通过卫星、飞机等载体,获取地球表面的信息,包括光谱、热量、高度等多种数据。这些数据可以反映出农田的植被状况、土壤湿度、温度等信息,从而帮助农民了解农田的实际情况。在农作物病虫害监测中,遥感技术可以通过监测农田的植被指数、叶面积指数等参数,快速准确地识别出农作物的健康状况,进而判断是否存在病虫害。
接下来,我们看一下基于遥感技术的农作物病虫害监测与预警的应用案例。在
中国,遥感技术已经被广泛应用于农作物病虫害的监测与预警。例如,在水稻病虫害监测方面,研究人员通过遥感技术获取到的数据,可以实时监测水稻田的叶面积指数、叶绿素含量等参数,从而判断出水稻是否受到病虫害的侵袭。同时,还可以利用遥感技术的高时空分辨率,对病虫害的传播路径进行追踪,为农民提供科学的防治建议。
除了水稻,遥感技术在其他农作物病虫害监测中也发挥着重要作用。例如,在
玉米病虫害的监测中,研究人员通过遥感技术获取到的数据,可以分析玉米田的叶面积指数、植被覆盖度等参数,从而判断玉米是否受到病虫害的威胁。同时,还可以通过遥感技术的多光谱数据,识别出玉米病虫害的类型和严重程度,为农民提供及时的防治措施。
此外,基于遥感技术的农作物病虫害监测与预警系统还具有较高的自动化和智
植物叶绿素含量遥感监测及其应用
植物叶绿素含量遥感监测及其应用
随着遥感技术的发展,越来越多的自然资源可以通过卫星遥感获取,其中植物
叶绿素含量是一项热门研究领域。植物叶绿素含量是植物光合作用的一个重要指标,可以反映植物的健康状况和生长发育情况。因此,植物叶绿素含量的遥感监测和应用已经成为生态环境、农业和林业等领域的研究热点。
一、植物叶绿素含量遥感监测方法
植物叶绿素含量的遥感监测方法主要是通过卫星的遥感数据来反演。这些数据
包括多光谱遥感数据和高光谱遥感数据。多光谱遥感数据一般包括绿色波段、红色波段和近红外波段等,可以用来计算植被指数(例如归一化植被指数)和反演叶绿素含量。高光谱遥感数据包含更多的光谱波段,可以更准确地反演叶绿素含量。
通过这些遥感数据,研究人员可以计算出反射率光谱曲线。在这个过程中,需
要对光谱计算进行校正,包括大气校正、地表反射校正等。然后,可以使用遥感反演算法来计算植物叶绿素含量。遥感反演算法基于统计模型、机器学习等方法,可以将反演光谱曲线和实测植物叶绿素含量之间的关系建立起来,从而计算出遥感获取的叶绿素含量。
二、植物叶绿素含量遥感监测应用
1. 生态环境监测
植物叶绿素含量可以反映生态系统和环境的状态。通过遥感监测叶绿素含量,
可以对全球性的环境进程进行追踪和评估,例如气候变化对生态系统的影响、湿地环境的变化、水质的污染状况等等。我们可以将不同区域的植物叶绿素含量进行比较,从而了解环境变化的影响。
2. 农业生产
植物叶绿素含量也广泛应用于农业领域。在作物生长过程中,叶绿素含量与作物的生长状态和健康情况密切相关。通过遥感监测农田中的叶绿素含量,可以对作物的生长情况进行评估并及时采取调控措施,提高作物产量和质量。
植物农学技术专家解读如何利用遥感技术监测农作物生长状况
植物农学技术专家解读如何利用遥感技术监
测农作物生长状况
遥感技术在农业领域的应用正日益成为一种重要的监测农作物生长状况的方法。作为一种非接触式的遥感采集技术,它能够捕捉到不同频段的电磁辐射能够提供的信息,帮助农业专家了解农作物的生长、叶绿素含量、病虫害等情况。本文将由植物农学技术专家角度解读如何利用遥感技术监测农作物生长状况。
一、遥感数据的获取
农作物遥感监测的首要步骤是获取遥感数据。农业专家可以通过卫星遥感、无人机等手段获取农田的遥感数据,并结合地理信息系统(GIS)进行空间分析。同时还可以利用植物生理参数仪器对农田进行实地勘测,以获取更加精准的数据。这些数据将为后续的农作物生长状况监测和分析提供基础。
二、农作物生长指数的获取与分析
农业专家可以借助遥感技术计算获取农作物生长指数(Vegetation Index),例如归一化植被指数(NDVI),它可以通过计算红外和近红外波段的反射率差异来评估植被的繁荣程度。农作物生长指数的数值越高,代表着农作物的生长状况越好。通过分析农作物生长指数的变化趋势,农业专家可以了解农作物的生长速度、发育状态、健康状况等信息。
三、病虫害监测与预警
利用遥感技术监测农作物生长状况不仅可以获取关于植物的生长信息,还可以监测病虫害的情况。遥感数据能够直接或间接地获取病虫
害所导致的植被变化、萎黄、叶面积等信息,通过对这些信息的分析,农业专家可以进行病虫害的早期监测与预警。而及早采取措施防止病
虫害的扩散也能够最大限度地减少损失,提高农作物的产量和质量。
四、水分管理与定量化评估
一种水稻叶绿素含量遥感估测方法[发明专利]
专利名称:一种水稻叶绿素含量遥感估测方法
专利类型:发明专利
发明人:刘潭,许童羽,于丰华,袁青云,郭忠辉,王永刚申请号:CN201911368396.4
申请日:20191226
公开号:CN111044516A
公开日:
20200421
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明实施例公开了一种水稻叶绿素含量遥感估测方法,所述方法包括:(1)利用PROSAIL 辐射传输机理模型模拟待测量水稻冠层光谱,建立查找表,并将采集的冠层光谱反射率与查找表中模拟冠层反射率比较,通过代价函数确定最优解初步反演水稻叶绿素含量;(2)采用LS‑SVM方法建立LS‑SVM误差补偿模型,弥补PROSAIL辐射传输机理模型在机理建模时存在的偏差。该方法用以解决现有估测方法应用范围受限,存在模型偏差,以及不能覆盖整个或多个水稻生育期的问题。水稻长势将直接影响最终产量,因此,选择合适的建模方法建立多个生育期内的水稻叶绿素含量估测模型实时监测水稻长势,对农业生产及决策具有重要指导意义。
申请人:沈阳农业大学
地址:110000 辽宁省沈阳市沈河区东陵路120号
国籍:CN
代理机构:北京知呱呱知识产权代理有限公司
代理人:杜立军
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珊瑚礁遥感监测方法研究
珊瑚礁遥感监测方法研究
一、本文概述
珊瑚礁作为地球上最丰富和最具生产力的海洋生态系统之一,对维持海洋生物多样性和沿海社区的生计起着至关重要的作用。近年来,由于全球气候变化、海洋酸化、过度捕捞、污染和海岸线开发等因素的共同影响,全球范围内的珊瑚礁面临着前所未有的威胁。开展珊瑚礁的遥感监测工作,对于了解其健康状况、评估生态风险以及制定保护措施具有重要意义。
本文旨在探讨和研究珊瑚礁遥感监测的方法和技术。本文将介绍珊瑚礁遥感监测的基本原理和常用的遥感平台,包括卫星遥感和航空遥感等。接着,将详细阐述不同遥感技术在珊瑚礁监测中的应用,如多光谱遥感、高光谱遥感和雷达遥感等,以及这些技术如何帮助科学家们识别和量化珊瑚礁的覆盖范围、生物量和健康状况。
本文还将讨论遥感数据处理和分析的方法,包括图像处理技术、数据融合策略以及遥感数据的验证和精度评估。通过案例研究,本文将展示如何将这些方法应用于实际的珊瑚礁监测项目中,以及如何通过跨学科合作,结合生态学、海洋学和遥感科学等领域的知识,提高监测的准确性和效率。
本文将探讨当前珊瑚礁遥感监测面临的挑战和未来的发展方向,
特别是在提高监测的时空分辨率、增强数据的可用性和降低监测成本等方面的创新和进步。通过对这些关键问题的深入分析,本文期望为海洋生态保护和可持续发展提供科学依据和技术支持。
二、珊瑚礁遥感监测技术概述
珊瑚礁作为地球上最丰富和最具生产力的海洋生态系统之一,对维持海洋生物多样性和提供海岸线保护具有重要意义。由于气候变化、海洋酸化、过度捕捞和陆地污染等因素,珊瑚礁正面临前所未有的威胁。开展有效的珊瑚礁监测工作对于保护和管理这些珍贵的自然资源至关重要。
基于遥感的内陆水体叶绿素a监测研究
基于遥感的内陆水体叶绿素a监测研究
作者:李代伟吴天振姜祥乐张帆王滢李楠
来源:《赤峰学院学报·自然科学版》2022年第03期
摘要:对内陆水体开展叶绿素a浓度遥感反演和预测是水质治理与定量遥感领域的重要研究方向,但内陆水体的物质成分和理化性质相对复杂,实现高效且准确的遥感监测存在一定困难。文章梳理了水体叶绿素a的反演原理与光谱特征,归纳了国内外学者在内陆水体叶绿素a遥感监测研究中常用的数据与方法并分析了各自的优缺点与适用性,在此基础上总结了目前应用遥感方法监测内陆水体叶绿素a浓度所面临的实际问题以及未来研究的展望。
关键词:叶绿素a;遥感反演;内陆水体;水质监测;研究综述
中图分类号:X87 文献标识码:A 文章编号:1673-260X(2022)03-0014-07
内陆水体是人类赖以生存和发展的自然生态系统重要组成部分,在水源供给、抗旱排洪、交通航运、调节气候、提供生物栖息地、维护生态多样性等方面发挥着不可替代的重要作用。近年来,在人类活动与气候变化等因素影响下,内陆水资源、水环境与水生态均面临不同程度的问题和威胁,水体富营养化及引起的藻类水华是当前内陆水体普遍存在的污染问题,流域开发与生态协调间的稳态平衡逐渐受到有关部门的重视。
叶绿素a(Chlorophyll-a)是蓝藻进行光合作用的核心元素,并且在浮游生物体内含量相对稳定,便于在实验室条件下进行提纯分析,通过测定水体叶绿素a含量可以初步判定水体富营养化的程度,借以进一步把握水体质量状况。因此,对内陆水体叶绿素a浓度进行全范围长时序的动态监测是陆地水资源保护与修复的重要前提。而传统水质监测手段是通过大量实测点状数据来推及整个湖面的水质状况,这种传统监测方式费时费力成本较高,不适宜大面积水域进行短时序的水质监测。遥感技术作为一种基于波谱理论快速获取地表信息的新兴观测技术,具有大面积同步观测、周期动态成像、不受地面地形限制等优势。目前国内外大量学者利用遥感数据对于内陆江河、大型湖泊、水库库区与城市小型水体开展了叶绿素a浓度遥感监测。梳理基于遥感方式监测内陆水体叶绿素a浓度的相关理论基础与常用数据和方法并加以比较总结,对于加强流域水环境管理、污染源控制与生态文明建设具有重要现实意义。
使用遥感技术进行湖泊水质监测的方法
使用遥感技术进行湖泊水质监测的方法
随着经济发展和人口增加,湖泊水质监测变得尤为重要。传统的野外采样和实验室分析方法耗时费力,并不能实时监测湖泊的变化。因此,使用遥感技术进行湖泊水质监测成为一种重要的方法。本文将探讨遥感技术在湖泊水质监测中的应用,并介绍一些常用的遥感参数。
首先,遥感技术能够提供湖泊的空间分布信息。卫星遥感可以提供高分辨率图像,用来研究湖泊的水体质量。可以使用多光谱图像来获取湖泊水体物理和化学参数,如水温、浊度、溶解氧等。这些参数的空间分布图可以帮助识别湖泊的污染源和热点区域,从而提供针对性的环境保护措施。
另外,遥感技术还能够监测湖泊水体的叶绿素含量。叶绿素是水中藻类和水生植物的重要生物标记物。它不仅可以指示湖泊中藻类生长的情况,还可以间接反映水体中的营养盐和有机物质的含量。通过分析遥感图像中的叶绿素浓度,可以评估湖泊的富营养化程度,并制定适当的管理措施。此外,监测叶绿素浓度的变化还可以帮助预测湖泊中藻华的发生,及时采取控制措施,保护水体健康。
除了叶绿素,遥感技术还可以用来监测湖泊水体中的悬浮物含量。湖泊中存在的大量悬浮物会影响水体的透明度和光学特性。通过分析遥感图像中的反射光谱,可以估算湖泊中悬浮物的浓度。这为湖泊管理者提供了判断水质状况的重要依据,以制定相应的控制措施。
此外,利用遥感技术还可以监测湖泊水体的温度。湖泊水温的变化与许多环境因素密切相关,如季节变化、气候变化和污染物排放等。遥感技术可以提供湖泊水体温度分布的空间图像,有助于研究湖泊的热力特性以及水体混合和循环过程。这对于预测藻华爆发、湖泊生态系统健康评估等具有重要意义。
植物日光诱导叶绿素荧光的遥感原理及研究进展
植物日光诱导叶绿素荧光的遥感原理及研究进展
一、本文概述
植物叶绿素荧光作为一种非侵入性的生物光学现象,已经成为遥感科学领域的研究热点。叶绿素荧光主要来源于植物在吸收阳光能量后,经过一系列光化学反应产生的能量释放。这一过程不仅能够反映植物的光合作用活性,还能提供关于植物生理状态、环境胁迫和生态系统功能的重要信息。本文旨在深入探讨植物日光诱导叶绿素荧光的遥感原理,总结并分析近年来该领域的研究进展,以期为叶绿素荧光遥感技术的发展和应用提供理论支撑和实践指导。
文章首先将对植物叶绿素荧光的产生机制进行详细阐述,包括其光化学过程和影响因素。在此基础上,进一步介绍叶绿素荧光遥感的基本原理和技术方法,包括荧光信号的获取、传输和处理等关键环节。接着,文章将重点综述近年来植物叶绿素荧光遥感在生态系统监测、环境胁迫评估、作物生理状态诊断等方面的应用实例和研究成果。文章还将对叶绿素荧光遥感面临的挑战和未来发展趋势进行探讨,以期为相关领域的研究者和技术人员提供有益的参考和启示。
二、植物叶绿素荧光的产生机制
植物叶绿素荧光,作为一种光化学反应的产物,其产生机制涉及
到光合作用过程中的能量转换和光保护机制。叶绿素作为植物光合作用的核心色素,主要吸收光能并将其转换为化学能,驱动植物的生长和发育。然而,当植物吸收的光能超过其光合作用系统所能利用的范围时,就会发生光抑制现象,导致叶绿素荧光的产生。
在光合作用的光反应阶段,植物通过叶绿素吸收光能,将水分解为氧气和电子,同时生成高能磷酸键,为暗反应提供能量。然而,当光能过剩时,叶绿体内的反应中心会受到损伤,导致电子传递链受阻,从而产生荧光。这种荧光是叶绿素分子在受到激发后,从高能级向低能级跃迁时释放的能量。
遥感技术在环境监测中的应用
方式 。其 原理是 有 发射机 通 过天 线在 很 属 的污染状 况作 了监 测 、 分析 工作 。 此外 , 我 国在 湿地 监 森林 调查 、 草原 监 测 等 各个 方 面都 采 用 了先 进 的遥 短 的时 间 内价格 一 束 很 窄 的大 公路 电磁 波 脉 冲 向被 监 测 、 我 国还 利用 遥感 技术 进 行 了矿 山地质 环境 动 态 测 区域发 射 , 然 后利 用 同一 天线 对 目标地 物 反射 的 回波 感 技 术 , 信号进行接收后的一种传感器。回波信号的振幅、 位相 监 测 的工作 。
因物体 的不 同而不 同 , 故 在接 收处 理后 , 目标 的方 向 、 距 离 等数 据 可以观 测 出来 。 目前 , 很 多 国家 都进 行 了空 间
二、 结 语
利 用遥 感技 术开 展环 境监 测 、 环境 调 查是 一种 快速
雷 达 探测 ,例 如 , 1 9 9 4年 B o u r d o n . A在希腊 雅 典利 用 记 准 确经 济有 效 的方法 。 遥 感技 术 的应用把 人类 的视 野 提 载 查 分 吸 收雷 达 对雅 典 市 上 空 的光 化学 烟雾 进行 了测 升 到 了新 的高 度 , 充 分利 用 遥 感技 术 的优 势 , 进 行科 学 量 ,获 得 了一 些大 气污 染物 如 S O 、 N O 、 0 , 和气 溶胶 等 研究 和其 他成 果 的转化 应用 , 是完 成环 境监 测任 务 的有 的空 间分布数 据 。 效途 径 。随着 我 国环境 一 号卫 星系 统 、 海洋 环境 卫 星等 2 . 水环境 遥感 监测 相 继 的应 用 , 我 国 的遥感 应 用 领域 也 得 到 了扩 展 , 遥 感 水 环 境 遥 感 监 测 主 要 包 括 水 中悬 浮 物 、水 体 文 技术 作为 高新 技术 的先 进性 也将 进 一步 得 到体现 , 应 用 图、 色度的变化 、 水 中可 溶 性 有 机 物 等 变 化 的监 测 。 我 前景 更加 广 阔。 ( 作者单 位 : 黑 龙 江省地 质调 查研究 总院 ) 国先 后 对 渤 海 湾 、 大连湾 、 滇 池 等 大 型水 体 进 行 了 遥
水库水环境遥感监测:技术与应用实例
01
水库水环境遥感监测概述
水库水环境遥感监测的定义与意义
水库水环境遥感监测是一种利用遥感技术对水库水
环境进行实时、动态、大范围监测的方法
水库水环境遥感监测的意义
• 遥感技术:通过无人机、卫星等平台
• 为水库水环境保护和管理提供科学、
获取地球表面信息的技术
准确、实时的数据支持
水量变化的遥感监测
• 利用遥感数据提取水库水体面积,计算水量变化
• 基于时间序列的水量变化分析:为水资源管理提供依据
03
水库水环境遥感监测的技术实现
遥感数据获取与预处理技术
遥感数据获取
• 卫星遥感数据:通过卫星地面站或在线
服务平台获取遥感数据
• 无人机遥感数据:通过无人机控制系统
或无人机数据平台获取遥感数据
• 水库水环境:包括水质、水位、水量
• 有助于及时发现和预警水库水环境问
等方面
题,保障水资源安全
• 实时、动态、大范围:遥感监测具有
• 为水库水环境综合治理和应急响应提
覆盖范围广、时效性强的特点
供决策依据
水库水环境遥感监测的主要技术
01
遥感数据获取技术
• 卫星遥感:利用卫星平台获取地球表面
信息,如MODIS、Landsat等
测技术涉及多个学科领
遥感图像解译技术在水资源管理与水环境保护中的应用案例剖析
遥感图像解译技术在水资源管理与水环境保
护中的应用案例剖析
引言:
水是人类生存和发展的基本需求,而水资源管理和水环境保护是确保可持续性
发展的重要方面。近年来,随着科技的发展,遥感图像解译技术在水资源管理和水环境保护中的应用越来越受到关注。本文将通过分析几个实际案例,探讨遥感图像解译技术在这两个领域中的应用及其意义。
一、用遥感图像解译技术进行水资源管理
1.湖泊水质监测
湖泊是重要的水资源和生态系统,其水质监测对于保护和管理水资源至关重要。通过利用遥感图像解译技术,可以实时监测湖泊的水体浊度、叶绿素含量、蓝藻水华等指标,帮助水利部门及时发现湖泊的污染源并采取相应措施。
例如,在某省的某个湖泊中,遥感图像解译技术成功发现了一处工厂废水排放点,评估结果显示该排放点污染严重,随即相关部门督促该工厂改善废水处理设施,最终降低了湖泊的污染程度,保护了水资源。
2.地下水资源调查
地下水是人类重要的水源之一,其合理开发和利用对于地区经济的可持续发展
至关重要。遥感图像解译技术可以用于绘制地下水埋藏层分布图,通过分析植被指数等相关因素,评估地下水资源的丰富程度和潜力,为决策者提供科学依据。
在某省的一个干旱地区,经过遥感图像解译技术辅助,揭示了该地区潜在的地
下水资源区域,并通过建立地下水监测站点,实时监测地下水位和水质变化。这使
得当地农民可以更好地掌握地下水资源状况,合理利用水源,在干旱季节实现高效灌溉,提高农业产量。
二、遥感图像解译技术在水环境保护中的应用
1.水生态系统监测
水生态系统的保护对于维护全球生态平衡和人类健康至关重要。遥感图像解译
使用遥感技术的测绘应用实例
使用遥感技术的测绘应用实例
遥感技术是一种通过遥远的距离来获取地球和其他天体上信息的方法。它通过用各种传感器来感知地球表面的自然资源、环境和人文特征,并将这些信息转化为数字图像或其他数据形式。遥感技术的应用非常广泛,尤其在测绘领域有着重要的意义。下面我们将介绍几个使用遥感技术的测绘应用实例,展示其在测绘领域的价值和作用。
1. 土地利用规划
土地利用规划是城市规划和农业发展的重要组成部分,它直接影响到土地的合理利用和经济效益。使用遥感技术可以提供大范围的土地利用信息,例如城市建设用地、农田和森林等,通过对遥感图像的解译和分析,可以更准确地确定不同用地类型的分布和面积,为土地利用规划提供科学依据。而传统的测绘方法需要大量的人力和物力投入,成本较高且效率低下。
2. 环境监测
环境监测是保护生态环境和预防自然灾害的重要手段,而遥感技术在环境监测中有着得天独厚的优势。通过遥感技术,可以实时监测大气污染物、水质、植被覆盖等环境指标,及时发现环境问题并采取相应的措施。例如,通过遥感图像的分析可以确定大气污染源的位置和强度,指导环境治理工作。此外,遥感技术还可以用于监测地质灾害和森林火灾等自然灾害,提前预警和采取应对措施,减少灾害的损失。
3. 生态保护
生态保护是维护生态平衡和保护生物多样性的重要任务。遥感技术在生态保护中发挥着重要的作用。通过遥感图像的解译和分析,可以了解和监测不同地区的植被覆盖、湿地和水域等生态要素,为生态保护工作提供数据支持。例如,使用遥感技术可以识别并监测破坏湿地和森林的非法活动,及时采取措施加以制止。同时,
全球植被叶片叶绿素含量遥感反演
遥感反演技术发展历程
20世纪70年代,遥感技术开始应用于植被研究,主要关注植被覆盖度和生物量等参 数的反演。
20世纪90年代,随着高光谱遥感技术的发展,遥感反演逐渐向精细化方向发展,开 始关注叶绿素等微观参数的反演。
21世纪以来,随着卫星遥感技术的不断进步和数据质量的提高,遥感反演精度和范 围得到大幅提升,为全球尺度植被叶片叶绿素含量遥感反演提供了可能。
02
全球植被叶片叶绿素含量遥感 反演技术概述
遥感反演技术基本原理
遥感反演技术基于光谱反射和辐射传输原理,通过分 析卫星、飞机等平台获取的遥感数据,反演出地表参
数,如叶绿素含量、植被覆盖度等。
叶绿素是植物进行光合作用的主要色素,对光谱有强 烈吸收和反射特征,是遥感反演的重要参数之一。
遥感反演技术通过建立地表参数与遥感光谱数据之间 的数学模型,实现从遥感数据到地表参数的定量反演
数据融合
将多源遥感数据融合,提高反演模型的稳健性和精度 。
参数优化
对反演算法中的参数进行优化调整,以提高反演结果 的准确性和稳定性。
动态更新
根据地表变化情况,动态更新反演模型,以适应不同 时间和空间尺度下的叶绿素含量变化。
04
全球植被叶片叶绿素含量遥感 反演结果与分析
反演结果展示
全球叶绿素含量分
发展建议
01
加强国际合作与交流
基于高光谱数据的玉米LAI和叶绿素含量遥感反演方法的研究
基于高光谱数据的玉米LAI和叶绿素含量遥感反演方法
的研究
基于高光谱数据的玉米L和叶绿素含量遥感反演方法的研究
摘要:
随着农业遥感技术的发展,利用高光谱数据进行植被参数反演已成为农业生产管理和精准农业的重要工具之一。本文通过分析基于高光谱数据的玉米L(叶面积指数)和叶绿素含量遥感反演方法的研究现状,提出了一种改进的方法,并对该方法进行了实验验证。实验结果表明,该方法能够准确反演出玉米的L和叶绿素含量。本研究为农业生产和精准农业管理提供了一种高效准确的遥感反演方法。
关键词:高光谱数据;玉米;L;叶绿素含量;遥感反演 1. 引言
玉米作为我国重要的粮食作物之一,对其生长状态进行准确的遥感反演可以为农业生产管理和精准农业提供重要依据,进而提高农作物产量和质量。而L和叶绿素含量是衡量植物生长状态和光合作用强度的重要参数,因此准确反演玉米的L和叶绿素含量对于进行农作物监测和精细化管理至关重要。
2. 研究现状
目前,利用高光谱数据进行植被参数反演已成为广泛研究的方向之一。一些学者利用高光谱数据进行L和叶绿素含量反演的方法已取得了一定的研究进展。其中,最常用的方法包括指数比值法、指数的拟合方法、基于光谱反射率和植被指数的关系等。然而,现有的方法在一定程度上存在一些不足之处,如对于大尺度和复杂地物的精确度较低,或者需要大量的实地数据
采集和参数拟合等。
3. 研究方法
为了克服现有方法的不足,本研究提出了一种改进的基于高光谱数据的玉米L和叶绿素含量遥感反演方法。该方法首先通过采集不同生长阶段的玉米样本,获取其高光谱数据,并同时测量其实际的L和叶绿素含量。然后,根据高光谱数据和地面的观测数据,建立反演模型。在模型中,利用多元线性回归、主成分分析和支持向量机等方法,对高光谱数据进行特征提取和建模,最终实现对L和叶绿素含量的准确遥感反演。
近红外遥感技术在植物生长监测中的应用研究
近红外遥感技术在植物生长监测中的应用研究
近红外遥感技术是一种利用近红外波段的电磁辐射进行遥感监测的技术。近年来,随着生态环境问题的日益严重,人们对植物的生长状况进行监测和评估的需求也越来越高。而近红外遥感技术由于其非接触、高效、全天候的特点,成为植物生长监测的重要工具。本文将介绍近红外遥感技术在植物生长监测中的应用研究。
首先,近红外遥感技术在植物生长监测中可以通过反射光谱获取植物相关指标的信息。植物在近红外波段的反射光谱和其生理状况之间存在一定的关系,通过分析植物在近红外波段反射光谱的变化,可以间接推测植物的生长状态。例如,植物叶片的叶绿素、叶片含水量和叶面积等生理指标对近红外波段的反射光谱有一定的响应。通过测量植物叶片在近红外波段的反射光谱,可以获得植物的叶绿素含量、叶片含水量和叶面积等信息,进而推测植物的生长状态和健康程度。
其次,近红外遥感技术还可以通过热红外波段获取植物的温度信息。植物的温度是其生长发育的重要参考指标之一,不同温度下植物的生理代谢和生长状况也不同。近红外遥感技术可以通过测量植物在热红外波段的辐射温度,获得植物的表观温度。结合气象数据和地面观测数据,可以推测出植物的真实温度,进而分析植物的温度变化和生长发育状态。
再次,近红外遥感技术还可以通过遥感图像分析获取植物的空间分布信息。利用近红外波段的遥感图像,可以获取较大范围内植被类型和覆盖状况的信息。通过分析植被的空间分布和变
化,可以推测植物的生长趋势和生态环境变化。例如,在城市绿化管理中,可以利用近红外遥感技术获取城市植被的分布和状况,评估城市植被的生长情况,并进行针对性的管理和调整。
基于叶绿素含量的玉米长势遥感监测的研究
6・
科 技 论 坛
基于 叶绿素 含量 的玉米长势 遥感监测 的研究
张国庆 黄 楠 宋 茜 奠 红
( 黑龙 江省农科院遥感技 术中心 , 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 0 0 ) 摘 要: 本项 目以试验 区域有效期 内的与长势相关的气象和统计数据 为辅助。; r - 集野外样 方内玉米作物 生长期叶绿素含量等地面实 测数据。采用对应 时间和地 点的玉米生长期的环境卫星数据计算 N D V I ( 归一化植被 指数) 值, 分别与最重要 的长势相 关参数 叶绿 素含 量 进行拟合, 针对玉米、 玉米生长期 的生长状况 , 把长势情况分为优 、 良、 中、 差四个等级 , 以野外现场长势采集等参数构建长势指标体 系, 而 后 以模拟数据进行 长势监测评 定长势等级 , 再 以野外现场实际观测到的长势数据作为标准进行精度评价 。 关键词 : 叶绿素 ; 长势; 数据 表 1 玉米抽穗期叶绿素含量模型长势精度 比较示意表 植物 叶片 中的叶绿 素含量指示 了植物本身 的状况 , 长势 良好 的 样点测 量值 实测长 势等级 样 点反演 值 反 演长 势等 级 观测结 果 植物的叶子会含有更多的叶绿素 , 叶绿素的含量与叶片中氮 的含量 4 . 4 7 3 7 1 7 9 4 9 差 4 . 6 5 0 4 1 6 差 一致 4 . 4 2 9 2 7 2 7 2 7 差 4 . 6 8 2 9 3 1 差 一致 有很密切 的关系 。叶绿素含量是植被光合效率 、 氮素胁 迫和发育状 6 . 1 9 6 2 3 9 3 1 6 中 6 . 5 4 0 2 1 8 中 一致 况( 特别是衰老过程) 的指示器 , 它 既能表 明作物 的生长状况 , 又是作 7 . 2 9 1 9 2 1 5 6 9 良 7 . 3 0 3 2 5 7 良 一致 7 . 7 0 5 2 5 良 7 . 7 0 2 0 5 5 良 一致 物与外界发生物质能量交换 的重要条件 , 因此估测作物叶绿素含 量 已成为评 价作物长势的一种有效手段 。
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叶绿素含量遥感监测实例
历史统计资料
据历史统计资料,台湾海峡中北部叶绿素a含量周年变化峰期在秋春 季,低值在夏冬季,各层次浓度均在10月和4月出现高峰。
秋季随东北季风增强,浙闽沿岸水影响范围逐渐扩大,海区营养盐 含量升高,NO3-N平均含量达4.28μmol/L,为海区秋季浮游植物生长和 繁殖提供了有利条件。叶绿素a含量达全年最高值,季平均含量达 1.67μg/L,变化范围在0.50~6.04μg/L之间。
叶绿素含量遥感监测实例 用经验模型计算叶绿素浓度
采用SeaBAM推荐的二波段比值三次多项式模型计算:
式中,R=lg(R490/R555)。 下图为用经验模型计算所得台湾海峡叶绿素浓度分布图。其中 最大值为5.9μg/L,在大陆沿岸,最小值为0.628μg/L。 从叶绿素浓度的分布来看,整体呈条带状分布,离大陆越远, 浓度越低。 大陆沿岸和台湾岛西侧最大,在2~5μg/L之间,大部分浓度 在2~3μg/L之间。离大陆稍远,叶绿素浓度降到1~2μg/L之间, 离大陆更远以及台湾岛东侧,叶绿素浓度为1μg/L以下。
叶绿素含量遥感监测实例
SeaBAM数据——实测样本 SeaBAM是NASA成立的一个工作组,主要任务是确定一种适
合SeaWiFS数据使用的全球叶绿素浓度算法。SeaBAM由全球非极 地地区站点所测的919个遥感反射率数据组成,包括叶绿素浓度范 围从0.019~32.79mg/m3,其中大部分为一类水体,约20个测自 海岸带二类水体。有两个测点的数据与其他数据不相容,相差太大, 所以被去掉,剩下917个数据。
叶绿素含量遥感监测
叶绿素含量遥感监测实例
本例使用1998年10月30日的SeaWiFS数据,采用经验模型、神 经网络模型和光谱混合分析三种方法计算台湾海峡叶绿素浓度。
叶绿素含量遥感监测实例
SeaWiFS数据特征 SeaWiFS是SeaStar携带的宽视场海洋水色扫描仪,有8个光谱
波段,经过带通滤波,1~6波段的带宽达到20nm,7、8波段的带 宽为40nm。下表列出了SeaWiFS的8个波段的中心波长及特殊用途。
3. 叶绿素含量遥感监测实例
3. 叶绿素含量遥感监测实例
用光谱混合分析法计算叶绿素浓度
选用SeaBAM数据中的叶绿素最高浓度32.787μg/L和最低浓度 0.02μg/L作为光谱混合分析的终端组分,根据SeaBAM中不同叶 绿素浓度水体在5个可见光波段的反射率,分别计算不同叶绿素浓 度下高浓度组分的光谱特征在遥感反射率中所占的比例fhigh:
大陆沿岸有小部分区域叶绿素浓度较大,为5μg/L以上,还有 一部分区域的计算结果为负值。
这是由于我国沿海属于高浓度泥沙含量的大陆架海水,含有大 量的泥沙,海面上的向上反射光信息中以泥沙含量为主,由叶绿素 吸收和反射的特征波长的信息被淡化,使得用于计算的光谱特征值 与用于训练的典型实测光谱值有较大的差异,因此计算误差较大。
表层至30m层含量分布相似,平均浓度为2.51μg/L。小于1.0μg/L 的低值区出现在海区南部中央和东北部局部范围,其余部分含量几乎都 大于2.5μg/L,最高含量区在闽江口附近,含量达6.0μg/L以上。
叶绿素含量遥感监测实例
数据预处理
数据预处理主要指大气校正。 大气校正算法是为了消除大气的影响,并将原始影像的辐射亮 度数据转换成反射率,其结果是使得影像数据的每一个像元值都代 表一个反射光谱。。 本例使用平地校正法。 主要步骤是先选择一块地形平坦,光谱特征类似且光谱曲线也 较平坦的区域,并且选择的区域应是影像中亮度值较大的区域以避 免数据信噪比的降低。然后将每个波段的像元值除以这个波段平地 区的平均值。通过校正,得到遥感影像的反射率。
3. 叶绿素含量遥感监测实例
4. 叶绿素含量遥感监测的其它方法
对于遥感估算水体叶绿素浓度,国内外学者做了大量的研究, 建立了不少遥感数据与不同叶绿素浓度的水体光谱间的数学模型。
叶绿素含量百度文库感监测实例
3. 叶绿素含量遥感监测实例
用神经网络模型计算叶绿素浓度 神经网络模型结构——网络为多重前馈网络。为减少计算量,
确定模型为3层网络,下图表示的是本例所用的神经网结构,每一 个输人结点对应于一个SeaWiFS的一个波段的反射率。
从计算结果来看,海峡叶绿素浓度的范围总体为0~12μg/L, 其中海峡中间大部分区域的叶绿素浓度在1~2μg/L之间,叶绿素浓 度小于1的区域只分布在大陆沿岸附近。
尽管SeaBAM数据是目前最全面的水体叶绿素遥感反射率数据, 它仍有一些不足,例如数据主要采集于中低叶绿素浓度的海区,没 有高叶绿素浓度的数据;一些数据测自水面,而大部分数据由水中 测量的值推断而来,将所有的辐射亮度值转换为水面遥感反射率; 一些测量数据用520nm和565nm波段的值代替510nm和555nm 波段的值,555nm波段的反射率由555nm波段的测值计算转换而 来,而510m波段的值直接由520m波段的测值代替。
由于各水系消长的影响较复杂,海区叶绿素a分布很不均匀。受沿岸 水影响的海区北部叶绿素a含量高于受暖流水控制的南部海区,上层和表 层水中叶绿素a含量高于下层和低层,形成上高下低、西北部高东南部低 的分布趋势。
10月海区叶绿素a含量普遍较高,平均达2.16μg/L,为全年最高, 这与浮游植物的秋季生长高峰一致,但分布不均匀,呈明显的斑块状。
3. 叶绿素含量遥感监测实例
根据表中不同浓度水体的fhigh值与浓度的对应关系,得到方程:
将SeaWiFS影像数据用光谱混合分析计算出每个像元的fhigh值, 用上式计算出每个像元的叶绿素浓度,得到台湾海峡叶绿素浓度分 布图,最大浓度为10.66μg/L,分布于台湾海峡南部大陆附近,最 小浓度为小于0.05μg/L,位于台湾岛东侧。由光谱混合分析得到的 叶绿素浓度分布与经验模型的计算结果类似,都是大陆沿岸叶绿素 浓度最大,离大陆越远,叶绿素浓度越小,台湾岛东侧叶绿素浓度 最小,只是浓度范围有所不同,由光谱混合分析所得结果的最小值 更小,最大值更大,但只是少数像元是极值,而绝大部分区域浓度 相差不大,都在1~5μg/L之间。