两种叶面积指数动态模拟方法的对比研究
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两种叶面积指数动态模拟方法的对比研究
张学艺) ( 李剑萍) 官景得) 秦其明! 马力文) 曹 宁)
($结果分析
"' ! $基于农业气象数据的 X 2 W 动态模拟 分别以 % 0 V "% O 2 / "% +R 为指标 ! 用不同函数 的线性及 非 线 性 统 计 分 析 方 法 对 X 进 行 模 拟! 2 W 结果表明 % 三叶至乳熟期以三次曲线模拟效果最 好 $ 三叶至抽穗期以幂函数模拟效果最好 ! 且效果 明显提高 $ 抽穗至乳熟期以指数模拟效果最好 ! 但 相比前两个发育期 ! 模拟效果明显下降 & 表 ) ' #
& )( ' 中! "式& ! ' T 及分别对应 A? = = , M "JD C, Q F E , = H U V W + 第 ( ") "! 及 )" 通道的近红外" 红光" 蓝光及
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其应用发展远远跟不上日新月异的遥感观测技术的
#$引言
, F I 2 = , FW AM, c X 2 W 是陆面生态 叶面积指数 X
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发展 另外随着农业信息化的飞速发展学科间的 交叉研究越来越受到关注耦合方法的研究数据同 化的研究等逐渐成为今后发展的主流 就当前的研 究现状而言往往是对某一学科领域的某一方面研 究比较多学科间的对比研究相对较少
(##" 本文以永宁国家一级农业试验站 (##* T
系统中最为重要的特征参数之一
也是作物生长
2 W 模型中重要的生理参数 ( X 的动态模拟法按学
科可划分为农业气象学法和遥感反演法两种 前者
& B ? @ E ? > 生长曲线或其修正形式的半经验公 是基于 X
年期间同一品种 永良 < 号 的大田观测资料以及 对应的农 业 气 象 因 子 H U V W + 卫星遥感资料为依 据对比分析了农业气象学和遥感学两学科中两种 常用的 X 动态模拟方法在宁夏河套灌区春小麦中 2 W 这一 的监测及预测应用效果 为今后开展基于 X 2 W 关键参数的科研及业务应用进行探索
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国$土$资$源$遥$感
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分别为观测当年出苗至成熟期最长生理日数" 最大 有效积温和最大累积日照时数#
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2 W & B ? @ E ? > 常被用作 X 反演 基于 X 生长曲线或其修
小麦品种为永良 < 号 属中晚熟种 是近 )# F 来宁 夏主要的春小麦品种 种植方式为套作条播 播量
( ( !1* ZB . ^G 播种时条播机施磷酸二铵 )*# ZB . ^G ( 复合 肥 料 !## ZB . ^G 其他时段人工撒施尿素 ( ! ( !## ZB . ^G 黄河水自流灌溉 灌溉量 #' #: G . G
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( 采用决定系数& + ' " 均方根误差 & + M -@ ' ( )!) 和 准确度等概念 ( )<) 对春小麦 X 的模拟值和实测值 2 W 之间的符合度进行检验# 其中!均方根误差定义为 <
2 W 2 W 验观测站春小麦 X 的大田观测数据分别运用农业气象学和遥感反演等方法模拟春小麦 X 的动态变化 并对
两种方法的模拟精度进行综合对比分析 结果表明运用分段函数 三叶至抽穗期运用遥感反演法抽穗至乳熟期
2 W 运用农业气象学法 能最优模拟春小麦全生育期 X 的动态变化 U V W + X 2 W 动态模拟 对比 关键词 H 01"$文献标识码 2 $$$文章编号 )##) 3 #1#4 (#)) #! 3 ##<! 3 #* 中图法分类号 /
式法该方法不但具备一定的生物学意义而且还由 于算法引入的气象因子少 常为生理日数 积温 日 照降水等农业气象因子 模拟效果好和宜于业务 动态模拟 推广而常被用作农业气象学的 X 2 W
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但其不足之处在于获取大范围 X 信息的能力不 2 W 足 遥感技术被认为是获取区域尺度 X 信息最为 2 W 有效的方式且能够动态修正生态系统模型模拟过 程中的 X 参数 提高模型模拟精度 2 W 感发展的大趋势 法和模型 法
8 Y ' ! !& A & 9 & 9 & l )9 l ) A/ " l &)' , "8 式中!A & 分别为叶片的长度和最大宽度$ # 为 9 & 9 个茎蘖春小麦总叶片数$ ,为测定的总茎蘖数$ 第9 Y 5! (") $ 为叶面积订正系数!宁夏地区取 #! 为群体 密度# ^K @ ? > F D V F K @ ! 根据王信里的研究(!) !生理日数& 0 0 V ' 是模拟叶面积指数动态变化的一个较好因子! 定义为从出苗至观测时的天数$ 根据潘学标 ( )#) 的 研究!温带气候条件下积温 & 2 > > CG CD F E , M / , G -, = F N E C= , !2 / ' 是影响小麦发育的主要因子$ 根据李福生 等的研究 ( ))) ! 宁夏地区春小麦日照时数 & +CA@ ^? A, R & C= @ !+R '与 X 2 W 呈明显正相关! 而宁夏引黄灌区 春小麦发育期间水分条件充足!故不考虑降水影响# (##" 年春小麦观测时段宁 因此!本文整理了 (##* T 夏永宁县气象局观测的逐日平均气温和日照时数! 并对相关数据进行归一化处理# 归一化生理日数 &% & = G F D ? b , M0 ^K @ ? > F D V F K @ !% 0 V ' " 归一化有效积温 &% & = G F D ? b , M O I I , > E ? ` , 2 > > CG CD F E , M / , G -, = F E C= , ! % O 2 / ' 及归一化日照时数&% & = G F D ? b , M +CA@ ^? A, R & C= @ !% +R ' 分别定义为 < O Cl &% % O C ( 3 )' Q G F c
遥感数据为 (##* T 测定 (##" 年间春小麦 X 2 W 时段过宁夏境的 H 资料# 首先! 用国家 U V W +. / , = = F 气象局星地通公司开发的软件对资料进行定标" 反 射率 . 亮温转换及去条纹等处理! 生成 (*# G 分辨 率"( ### 像元 v ) :## 像元的宁夏区域局地文件$ 然后!利用 O % P W <' (的Y F AM H F E ^ 模块计算各种植 测定区域 被指数! 制作通过 d 0 + 调查获得的 X 2 W
动态模拟方法和基于植被指数的遥感 正形式的 X 2 W 反演 X 动态模拟方法分别是农业气象学和遥感学 2 W 中常用的且效果都已得到普遍认可的方法 前者的 研究时间早且较深入 已形成了比较成熟的理论体 系 后者出现较前者晚虽然理论体系形成较早 但
测区中心位置如图 ) 所示
收稿日期 (#)# 3 )) 3 (< 修订日期 (#)) 3 #* 3 (# 基金项目 中国气象局气象行业科研专项 编号 d 8 R 8 (##5#:#(( 科技部农业科技成果转化资金项目 编号 (##:d Y (<):#<(" 及 宁夏自治区科技攻关项目 编号 6 d ]3 ): 3 )# 3 #" 共同资助
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指数& V P W ' " 比值植被 指 数 & L P W '"垂直植被指数
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宁夏气象防灾减灾重点实验室 银川$1*###( (' 南京信息工程大学南京$()##<< )'
!' 北京大学遥感与地理信息系统研究所北京$)##51)
摘要 为了获得宁夏灌区春小麦叶面积指数 X , F I 2 = , F W AM, c X 2 W 动态模拟的最佳方法根据宁夏灌区典型农业试
5 1 :
)$观测区概况及数据处理
!' ! $观测区概况 1G 测区位于宁夏引黄灌区的中部海拔 ) )):'
( 面积 (# T )## ^G 测区昼夜温差大 日照时间长
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单输入参数少运算时间短及模拟效果好等特点
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