浙江大学环境与资源学院

2018年度河南省科技进步奖候选项目1

候选项目基于遥感和近地传感的土壤信息快速获取与空间制图

拟推荐等级贰等奖

候选单位河南省农业科学院农业经济与信息研究所，浙江大学

候选人郭燕刘婷黎世民程永政王来刚史舟周炼清周银武喜红

项目简介

土壤养分信息快速获取对农业精准管理和保障作物高产具有重要作用，传统的土壤信息获取技术存在耗时、费力、效率低等问题，难以满足现代农业生产大面积快速反应的需求。遥感和近地传感技术分别在大尺度土壤信息监测和实时获取土壤信息的应用中具有优势，然而多传感器（遥感和近地传感）融合进行土壤信息获取、采样设计和空间变异制图等方面的研究还不健全，急需新技术和方法进行理论和技术的创新完善。

以此为切入点，利用国产高分一号卫星遥感数据，近地传感器获取的土壤和作物冠层高光谱数据以及电导率数据建立土壤养分信息高光谱和多光谱预测模型，并构建地上作物长势参数和地面高光谱的关系模型，进行玉米和小麦长势空间分布的反演，形成了一套便捷、快速的土壤数字制图和作物长势反演预测技术，对定位、定时、定量地实施现代化农事操作与管理具有重要的推动作用，对精准农业试验示范区建设、标准良田建设等具有重要的实践意义。主要科技创新有3点：

1、在国内率先建立了土壤有机质的模拟多光谱预测模型，突破了遥感多光谱数据和地面土壤高光谱数据融合对土壤有机质的定量反演技术。

对应于高分一号传感器的波谱响应函数，实现土壤高光谱曲线与遥感数据的匹配与融合，通过光谱特征波段提取土壤指数，结合模拟多光谱数据对土壤有机质含量进行建模和反演，最终确定模拟比值土壤指数为有机质的最优预测模型。

2、集成了多光谱和冠层高光谱作物长势关键参数数据，并耦合同步获取的土壤高光谱数据，建立了作物关键生长参数监测模型，推动了高分一号数据在农业领域的应用，打破了国外知识产权壁垒。

用高分一号16 m分辨率数据，对比Landsat-8等遥感数据，结合同步获取的冠层和土壤高光谱数据，建立了基于地空耦合的玉米

和小麦生长参数监测模型，精度0.8以上，有效解决了区域尺度作物生长监测的混合像元问题，提高了生长参数遥感反演精度。

3、利用遥感和近地传感器快速获取的土壤电导率数据，进行方差四叉树和曲面响应算法土壤采样设计研究，拓展了现有土壤采样设计理论和方法，提高了采样效率和土壤空间变异制图精度。

借助可快速获取的遥感数据和近地传感器电导数据进行土壤采样设计，高效准确地获得最优的土壤采样方案，以较少样品获得较高预测精度，采样效率比网格法提高至少17%，最高可达71%，节省了采样成本，提高了采样布点的合理性和代表性。

本项目成果在SCI期刊发表论文7篇（JCR 2区3篇，JCR 3区3篇，2篇发表在TOP期刊），EI期刊论文4篇，核心期刊论文5篇，论文被国内外他引255次（6篇被TOP期刊引用）；获得国家发明专利2项，软件著作权2项，提交论文参加国内外学术交流会议10余次。

科技查新和第三方评价结果为：“在利用遥感和近地传感技术的土壤信息快速获取与空间变异制图研究方面达到国内先进水平。”

候选人序号姓名性别职称、职务文化程度（学位）专业工作单位对成果创造性贡献

1 郭燕女

助理研究员/副

主任

博士农业遥感与信息技术

河南省农业科学院

农业经济与信息研究所

项目构思，全程实施2 刘婷女研究员/主任硕士农业遥感与信息技术

河南省农业科学院

农业经济与信息研究所

技术指导，模型校验3 黎世民男

助理研究员/专

职副书记

硕士经济地理学

河南省农业科学院

农业经济与信息研究所

数据收集，关系协调4 程永政男研究员/副主任博士

地图学与地理信息系

统

河南省农业科学院

农业经济与信息研究所

样品采集，技术指导5 王来刚男

副研究员/副主

任

博士作物信息学

河南省农业科学院

农业经济与信息研究所

光谱数据处理和建模6 史舟男教授/副院长博士农业遥感与信息技术

浙江大学

环境与资源学院

关键技术指导和模型建立7 周炼清男副研究员博士土壤学

浙江大学

环境与资源学院

预测建模，技术咨询

8 周银女助理研究员硕士农业遥感与信息技术

浙江大学

环境与资源学院

样品采集，数据处理

9 武喜红男研究实习员硕士地图制图学与地理信

息工程

河南省农业科学院

农业经济与信息研究所

数据收集处理，构建指数