07农作物长势遥感监测方法

07农作物长势遥感监测方法

农作物长势遥感监测:大尺度的农作物长势监测可以为农业政策的制定和粮食贸易提供决策依据，也是农作物产量估测的必要前提。国际上不仅发展了不同的单产模型，而且采用了不同的遥感资料估算作物的种植面积。目前研究主要集中在发展具体指标及其定量化，没有形成规范化的长势遥感监测指标体系。

直接监测方法:直接监测的方法是直接使用遥感获取的参数值（如NDVI等）与作物的长势进行相关分析，并找出相互之间的关系。

作物生长过程监测方法:对农作物NDVI时间曲线的分析，可以了解作物的生长状况和态势，提取作物生长过程特征值（如生长率、成熟率等），并使用这些特征值来实现作物长势的定量或半定量监测。通过分析过程监测中不同指数与作物单产的关系，发现LAI、NPP、NDVI三种指数的监测效果较好，同时针对其空间上和作物间的差异建立了作物长势过程监测指标集。弥补了同期对比方法只能反映一个较短时间内作物长势的缺点。

作物生长模型方法:作物生长模型的基本思想是以数学公式的方式来反映作物的生长过程，其根本驱动力都是作物冠层截获辐射能量的量，并进行光合作用生产出干物质的过程。作物生长模型可以较为真实地反映作物生长过程，精确地监测作物长势，现时遥感数据的引入使这些模型的大尺度应用成为可能。大量农学参数仍然较难获取，参数的缺乏使这些模型的应用受到了较大的限制。

存在的问题:只是定性或半定量地进行长势监测，作物长势遥感监测属于半定量的方法，主要采用年际间同期遥感影像对比分析，通过差值影像的分级显示，反映区域作物生长状况的相对差异。多依赖于NDVI很少使用其他指数，NDVI是一个反映植被绿度的参数，可以有效地反映植物的生长状况。但作物的生长是一个复杂的过程，除本身的绿度状态外，还受到（如作物生长状态、气温、土壤湿度、太阳辐射等）多种参数的影响。长势和最后的单产预测相脱节，作物长势是作物在一个时期或一个时间段内的作物生长状况信息，然而整个作物生长季内的作物长势综合作用的结果就是作物单产。生育期内的作物长势可以直接地影响和决定作物的单产，并在作物生长的不同生育期反映作物单产的丰欠趋势。目前的作物长势监测方法和作物单产预测没有统一考虑来进行研究，忽视了它们之间固有的内在联系，导致长势和最后单产预测相脱节。物候问题，受气候的影响，年际作物的物候通常会有一定程度的变化，如区域性的温度下降和降水减少，都会导致作物生育期的延长和物候期的推移。作物在不同的物候期有着不同的生长特征，具体表现在绿度不同、对环境要素的要求不同等方面。物候变化会造成实时监测过程中把不同作物物候期的遥感参数进行对比的情况，这时对比的结果所反映的往往是不同物候期作物间的差异，而不是作物长势间的差异，会减低作物长势监测特别是实时监测的有效性。遥感监测结果与传统苗情相脱节，作物长势监测指标缺乏，影像差值方法只能提供每旬区域作物长势的“好、持平、差”等像元占的比例，所得到的信息不足以支持预测产量的变化。

面向问题的长势监测新指标研究:研究目标：是建立作物长势遥感监测指标集，发展多指数的农作物长势遥感监测方法，以苗情等级为指标反映作物长势状况，并及时反映作物单产丰欠趋势。

NPP（净初级生产力）:净初级生产力是指植物在单位时间单位面积上由光合作用产生的有机物质总量中扣除自养呼吸后的剩余部分，是生产者能用于生长、发育和繁殖的能量值，反映了植物固定和转化光合产物的效率，也是生态系统中其他生物成员生存和繁衍的物质基础。

实时监测指标集:数据分析方法，研究使用分作物分区划的方法，分别分析了不同作物、不同区划、不同物候的相对遥感参数与单产变幅和苗情变化的相关性。相关系数越高就说明该指数在该区划内对该种作物在特定物候期的长势具有越好的指示作用。指标集选取原则，

建立指标集的目的在于从NDVI、LAI、NPP、VCI、TCI和NDWI六种指数中，为每个分区中的主要作物在特征物候期确定一个或两个用于长势实时监测的最佳遥感指数。（相关性、合理性、稳定性、一致性、简约性）指标集，在全国尺度上，分区划、分作物并分物候期的进行了指数的选择，为各个区划的主要作物的主要物候期选择合适的实时监测指数。

长势监测方法的不确定性分析:研究方法的不确定性：把农作物长势的观测数据与在时间和空间上相匹配的遥感数据关联起来，分析其关系找出内在规律。观测数据与遥感数据的匹配（空间匹配、作物匹配）,苗情与单产的关系,绝对与相对的关系(苗情的变化和单产变幅作为监测的指标，这两个指标均是相对指标。不同地区、不同农气站点在地表上存在较大的差异，很难找到统一的规律来直接对某个区划苗情和单产进行预测，相对苗情、相对单产和相对遥感参数及其特征值的关系，可以较大程度上消除地表差异的影响，使研究和规律更加明显。但是使用这种方法的必然结果是所建立的指标集无法准确的预测苗情和单产的绝对值，而只能反映其相对变化。这也给研究带来了一定的不确定性，即在监测长势的变化趋势和变化程度的时候，却无法准确的监测其长势的绝对状态)。

作物长势监测指标可以实时动态监测作物生长状况，及时地反映作物产量变化信息，预报可能出现的大规模的粮食短缺或盈余，对粮食的宏观调控有重要意义。从实时监测和过程监测两个方面，构建了作物长势遥感监测指标集。采用相关分析方法，评价指标集监测作物长势的可行性和稳定性。依据作物长势遥感监测指标集的适应性，构建了我国各个地区长势遥感监测指标时空框架。从遥感指数、研究方法等几个方面对所建立的指标集及其应用的不确定性进行了定性分析。