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《浙江大学》 2001年
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水稻BRDF模型集成与应用研究

李云梅  
【摘要】: 水稻是中国的主要粮食作物,其总产量占世界第一位,因此,对水稻的长 势监测和产量预测历来都受到了人们的关注。而遥感技术提供了周期、迅速、 大面积获取农业信息的手段,能够从宏观上实现对作物的全面监测,因此,在 农作物长势监测和产量预测方面是大有作为的。但水稻卫星遥感估产有许多特 殊困难,成为国际性难题。浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所,经过连 续18年的研究,完成了浙江省水稻卫星遥感估产运行系统,但估产精度的稳定 度仍不够理想,其主要原因是遥感信息机理研究还不够深入。本论文正是希望 通过对水稻冠层二向反射特性的研究,增强人们对水稻冠层光谱反射特性的理 解,以利于提高遥感估产的精度,促进遥感技术在农业中的应用。 ●植被二向反射研究进展 植被二向反射特性与观测角和入射角、植被冠层结构(如:冠层厚度、冠 层叶角分布、叶的形态结构和空间分布)、植被冠层构成要素的光谱特性和植被 下垫面特性之间有密切的联系。对植被二向反射特性的研究,正是希望通过对 植被冠层反射率进行多角度的观测,掌握植被冠层反射率随观测角和入射角的 变化规律。通过建立植被二向反射模型,模拟光在植被冠层内的传输过程,掌 握植被冠层二向反射率、冠层厚度、冠层叶角分布、叶的形态结构和空间分布 和植被下垫面特性之间的关系。并通过模型反演,获得丰富的冠层结构信息, 从而可通过非破坏性手段,实现对作物的长势监测和产量估算。 科学家们对植被二向反射特性的研究始于70年代,并从8O年代中期逐渐 浙江大学博士学位论文 中义摘要 成为遥感界的热I’刁研究领域之一。目前,植被二向反射模型的研究己经步入一个 稳定期,研究工作己不局限于对理论的创新与推导,研究范围扩展到从地面实测 到遥感数据的实际应用等诸多方面,其主要特点有: 门)理论工作大的突破的可能性减小,工作集中于对理论的修补、细化和完善 上,由于简化的理论容易反演,所以格外引起重视。 (2)随着具有斜视角度观测能力的星载和机载传感器(如 POLDER、 VEGETATION、MODIS、MISR、MERIS、ADEOS、AVNIR、ASAS等)的应 用,植被二向反射模型己应用于星载和机载传感器,这将大大地推动二向反射 模型的应用和发展。 门)植被二向反射地面实测工作开展得较少,缺乏大量的地面实测数据来对各 种模型进行验证,这将不利于植被二向反射模型的发展。 目前所建立的植被二向反射模型可分为三类:辐射传输模型、几何光学模 型和计算机模拟模型。 .试验设计 (1)田间试验 1999年和 2000年进行两次大田试验。1999年对一种氮素水平 进行观测,2000年对五种氮素水平进行观测。 (2)观测数据 观测数据包括:冠层二向反射率的测量。D-+片光谱的测量。 冠层结构的测量、叶片生物化学成分的测量。 .数据分析 门)用实测数据分析水稻冠层二向反射特性的一般规律,包括冠层二向反射特 性随观测天顶角、观测方位角和冠层结构变化的变化规律;冠层二向反射特性 随不同氮素水平而变化的变化规律。 (2)由椭圆模型。PROSPECT模型、FCR模型和太阳高度角计算模型组成水 11 b 浙江大学博d:学位论义 中文摘要 稻BRDF模型,可实现冠层叶倾角分布模拟、叶片光谱特性模拟、冠层垂 直反射率模拟和冠层二向反射率模拟。 臼)利用POWELL法建立反演模型。可反演叶片生物化学含量(叶绿素、蛋 白质、纤维素含量)和冠层结构参数(叶面积指数、叶的形状参数)。 .植被光谱模拟系统的集成 将椭圆模型、PROSPECT模型。FCR模型、反演模型及太阳高度角计算模 型集成为植被光谱模拟系统,该系统既可以完成植被叶片光谱模拟,又可完成 植被冠层结构及冠层光谱的模拟,模拟结果可用文本及图形方式显示。 .论文的创新之处 门)本项研究填补了水稻冠层二向反射特性研究的空白,对用遥感手段进行 水稻长势监测和产量预测是非常有意义的。 (2)不同氮素营养水平的水稻冠层进行研究,总结出水稻冠层二向反射率随 不同氮素水平而变化的规律。 (3)将系统集成生成植被光谱模拟系统,在系统中,只需输入叶片的生物化 学含量、椭圆模型参数及观测角度和观测时间,便可实现冠层叶倾角分布、叶 片光谱、冠层垂直反射率和冠层二向反射率的模拟,反之,通过输入冠层二向 反射率、椭圆模型参数及观测角度和观测时间,便可反演冠层结构参数和叶片 生物化学含量。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:S127;S511.01

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【同被引文献】
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3 本报驻联合国记者 严恒元;全球水稻生产浮现“赤字”危机[N];经济日报;2004年
4 记者 范建;我国率先克隆出水稻功能基因[N];科技日报;2003年
5 本报记者 宋逊风;德农效应引起业界关注[N];农民日报;2003年
6 毛国强;水稻温室育秧技术[N];楚雄日报(汉);2007年
7 通讯员 苏丽菊;巍山强化水稻重大病虫害防治措施[N];大理日报(汉);2007年
8 胡春龙;亩均增效30至50元[N];金华日报;2007年
9 何晔 首席记者 王森;我市召开水稻机械插秧演示会[N];盘锦日报;2006年
10 邹渠;小春粮食:可望实现连续4年增产 大春水稻:仍有500万亩等水栽插[N];四川日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李云梅;水稻BRDF模型集成与应用研究[D];浙江大学;2001年
2 郎有忠;水稻高产株型有关重要性状的产量生理研究[D];扬州大学;2004年
3 祁碧菽;水稻Ca~(2+)/H~+反向转运体OsCAX3的功能、表达特性及调控序列研究[D];中国农业大学;2005年
4 刘洪家;水稻不定根发生基因ARL1的克隆与功能分析[D];浙江大学;2005年
5 程玉祥;水稻NADP-苹果酸酶与逆境关系的研究[D];东北林业大学;2005年
6 姚凤梅;气候变化对我国粮食产量的影响评价[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2005年
7 李永夫;水稻适应低磷胁迫的营养生理机理研究[D];浙江大学;2006年
8 刘红艳;水稻水孔蛋白与钾通道协同调控及参与种子萌发[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2006年
9 刘学群;水稻红莲型细胞质雄性不育候选基因的筛选与恢复基因的精细定位[D];武汉大学;2004年
10 陈学峰;水稻杂种与亲本之间差异表达基因的分离克隆及表达研究[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟宪梅;水稻若干形态、生理指标与品种抗旱性关系的研究[D];安徽农业大学;2003年
2 方军;转HVA1基因水稻的鉴定及其快繁殖体系的建立[D];南京农业大学;2003年
3 俞伟伟;水稻半不育性的遗传分析[D];南京农业大学;2003年
4 吴桂成;水稻超高产栽培途径的初步研究[D];扬州大学;2007年
5 郝文媛;水稻高效受体系统的建立及两种遗传转化方法的研究[D];吉林农业大学;2003年
6 魏峰;水稻剑叶主要光合参数衰退进程的研究[D];南京农业大学;2003年
7 韦海宏;水稻RNPR1基因的功能鉴定[D];广西大学;2003年
8 樊叶杨;水稻矮秆基因d62(t)的精细定位[D];浙江大学;2004年
9 赵艳红;水稻化感种质鉴定与化感特性研究[D];广西大学;2005年
10 黄志华;水稻基因组中的假基因研究[D];浙江大学;2005年
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