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《浙江大学》 2005年
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MODIS数据提高水稻卫星遥感估产精度稳定性机理与方法研究

程乾  
【摘要】:民以食为天,粮食生产是全社会都十分关注的问题,是一个全球性的、国际性的问题。预测粮食作物长势与产量历来是国民经济的重要情报之一,特别是我国加入世贸组织以后的重要性就更大了。我国人口众多,13亿人口(预测2030年达到16亿)的吃饭始终是头等大事,而水稻又是我国主栽高产作物,改革开放以后,特别是粮食生产实施开放政策,会引起很大的变动。因此开展水稻卫星遥感估产,对掌握粮食信息、保障粮食安全具有十分重要的意义。 浙江大学经过1983-1988年的水稻遥感估产机理研究的预试验;1989-1990年的技术经济前期研究;1991-1996年联合相关单位的技术攻关研究;1997-1999年的浙江省水稻卫星遥感估产运行系统及其应用基础研究;1999-2002年的业务化运行试验,基本解决了估产精度和估产成本的矛盾,完成了浙江省水稻卫星遥感估产运行系统建设和业务化运行。 然而随着近几年经济迅速发展,农村种植结构的调整,农村城镇化的不断发展,连片水稻面积的缩小,引起了卫星遥感估产精度的不稳定。同时随着新的传感器、数据产品以及新的遥感技术方法的出现,NOAA/AVHRR在几年后将被MODIS数据所代替。这些新问题的出现,使得补充和完善浙江省水稻卫星遥感估产运行系统,开展提高水稻遥感估产稳定性机理和方法的研究,就显得非常迫切和重要。 随着1999年12月18日的TERRA卫星发射成功,标志着人类对地观测新的里程的开始, 正如NASA在介绍TERRA卫星意义时采取的比喻是:“如果把地球比作一位从来没有做过健康检查的中年人的话,TERRA就是科学家对具有45亿年历史的地球的健康状况第一次进行全面检查和综合诊断的科学工具”。 搭载在TERRA卫星上的MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)传感器,它以36个光谱通道,以250米,500米和1000米的空间分辨率,并以1-2天周期时间的围绕地球,可以提供长期观测的标准的,包括陆地反射率、地面温度、植被指数和叶面积指数等陆地产品。这些由MODIS数据产生的高级产品避免了加工MODIS数据过程中的繁杂程序,而且可以满足各种模型参数的需求,另外MODIS将免费连续提供15年的数据。 随着MODIS提供的大量数据和产品,对其验证和应用已在全世界蓬勃兴起,而且成为 中文摘要 一个活跃的研究领域。但大多数研究工作都是基于陆地森林、草地、荒漠化地带等自然植 被和小麦等旱地作物。 MODIS将代替NOAA/AVH双,以其丰富的MoDIs数据产品为提高水稻估产精度的稳 定性提供了非常好的数据源。但是,它对提高估产精度技术方法、机理以及估产的潜力作用, 甚至对这些数据产品在南方水稻区的精度验证都还存在许多亚待解决的问题。 本项研究针对上述问题,在浙江省水稻卫星遥感估产运行系统基础上,利用MODIS数 据产品和大量的地面野外实测数据,从MODis数据产品的特性、计算原理、定量处理方法、 地面实测数据模拟分析以及星地准同步不同传感器数据的比较和验证,对MODIS提高估产 精度的机理和方法进行了研究,概述如下: 通过分析MODIS数据产品的性能及其特点,掌握MODIS产品的计算原理和方法,并 与其它传感器功能作用比较,找出MODIs数据产品在水稻估产中的优势,并在此基础 上开展MODIs常用通道的实用化大气校正方法,和利用MODIS数据多通道的优势进 行云检测方法的研究。 基于地面实测数据分析MODIS一EVI和NDvi植被指数的差异,建立植被指数与水稻理 化参数的相关性,揭示出MODIs一Dvi在高生物量区容易饱和,而MODIS一EVI则不 容易饱和,证明了在水稻遥感估产中MODIS一Evi比NDVI要更好一些。另外,基于 MODIS和AVHRR卫星影像也证明了MODIS一EVI指数倾向于低值、不易饱和的特性。 通过两时相星载TM、MODIS、MOD 13、MOD09和地面准同步光谱数据观测,得出单 景TM和MODIS植被指数比较相近,但比地面实测数据要低,经过严格大气校正的 M0D09产品接近地面实测数据,但仍然偏低,16天合成的 MODIs植被指数产品 洲OD13)与地面光谱计算的植被指数最接近,这说明MOD13产品更能准确地反映南方 水稻长势特性。 利用地面准同步实测水稻LAI对NASA提供的MOD15产品中LAI进行了精度验证, 发现,MOD 15一LAI与地面实测以I在水稻不同生育期的差异不同,这种差异在孕穗期、 抽穗期和乳熟期较高,而在分孽期和成熟期相对要小。根据水稻不同生育期对 MOD 1 5.LAI分别建立修正模型,经修正后的M0D15一LAI更接近地面实测LAI。 利用MODIs数据产品和DEM所产生的坡度进行了多源数据复合提取水稻面积的研 究,初步证明利用Gls辅助信息和多时相MODIS数据可以提高分类精度,为此,在 GIS技术提取可能种植区的基础上,利用多时相MODIs数据进行水稻面积信息提取, 并与NOAA/AvHRR进行了比较,得出在GIS数据辅助下MODIS可以很好地提高水稻 面积预测精度的稳定性,相对于NOAA/AVHRR预测精度变化幅度7.3个百分点, MODIS可以将预测精度稳定性提高5.3个百分点,并且将精度稳定在94%以上。 根据地面实测的光谱数据模拟MODIs前19波段,以NDVI和RVI为光谱指数依据, 中文摘要 两两组合建立与理论和实际产量的相关关系,寻找与产量相关性较好的波段组合,如果 单从光谱指数看,近红外波段组合指数(b2,b 19)和(bl6,b 19)估测产
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:S511

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 于文颖;冯锐;纪瑞鹏;张玉书;陈鹏狮;赵先丽;武晋雯;;基于MODIS数据的水稻种植面积提取研究进展[J];气象与环境学报;2011年02期
2 彭代亮;黄敬峰;王福民;孙华生;;基于分区的水稻总产遥感估算研究[J];中国科学:信息科学;2010年S1期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 马孟莉;基于HJ卫星混合像元分解的水稻生长监测技术研究[D];南京农业大学;2011年
2 郑长春;水稻种植面积遥感信息提取研究[D];新疆农业大学;2008年
3 张芸;基于北京一号和MODIS影像的烂沙洋水域水深遥感研究[D];南京师范大学;2008年
4 贾薇;基于MODIS数据的天龙山灌丛土壤呼吸研究[D];山西大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 隋学艳;朱振林;朱传宝;杨丽萍;姚慧敏;郭洪海;;基于MODIS数据的山东省小麦株高遥感估算研究[J];山东农业科学;2009年02期
2 蔡薇;郭洪海;隋学艳;杨丽萍;;基于混合像元分解提取小麦种植面积的技术与方法研究[J];山东农业科学;2009年05期
3 张爱民,马晓群;大面积农作物苗情长势的气象卫星遥感统计方法研究[J];安徽地质;1997年01期
4 纪启国;;利用小波变换对图像进行像素级融合[J];安徽职业技术学院学报;2008年01期
5 樊科研;田丽萍;薛琳;王进;白丽;杜培林;;遥感在农作物估产中的应用与发展[J];安徽农学通报;2006年11期
6 汤新海;汤景华;杨淑萍;王振权;;小麦越冬冻害成因分析及防御措施[J];安徽农学通报;2008年02期
7 戴晓琴;;浅谈遥感技术在土地利用中的应用[J];安徽农学通报;2008年23期
8 陈军;王洪仁;;基于高光谱红边参数的棉花冠层覆盖度提取研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年09期
9 陈会明;;浅谈遥感技术在农业生产中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年19期
10 陈会明;;浅析遥感技术在我国土地利用调查中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年21期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪震;洪津;张冬英;罗军;;液晶可调谐滤光片在遥感探测中的应用研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 饶欢;张智勇;;一种基于ENVI的区域环境分析方法[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
3 许军强;白朝军;孙珂;王明常;;基于TES算法的地表温度反演应用研究[A];河南地球科学通报2009年卷(上册)[C];2009年
4 郭朝辉;龚亚丽;;利用环境减灾卫星进行干旱灾害监测研究[A];全国旱情监测技术与抗旱减灾措施论文集[C];2009年
5 傅新;刘高焕;黄翀;刘庆生;;人工堤坝影响下的黄河三角洲海岸带生态特征分析[A];全国地质制图与GIS学术论坛论文集[C];2011年
6 王秀珍;郑长春;黄敬峰;;稻田甲烷排放监测技术研究[A];全国畜禽和水产养殖污染监测与控制治理技术交流研讨会论文集[C];2008年
7 邓书斌;秦禹;;ENVI/IDL在农业遥感中的技术框架研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
8 郭朝辉;亓雪勇;龚亚丽;;环境减灾卫星监测森林火灾应用研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
9 黄灵光;方豫;任盛明;曾勋;;江西省农情遥感监测系统的应用与改进[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
10 王卓君;;基于ETM+数据的南京地区土地利用分类制图[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周兴东;徐州市城区景观格局时空变化遥感监测与分析[D];山东科技大学;2010年
2 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
4 陈雁;可见光遥感图像分割与提取研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 陈春雷;多尺度林业遥感数据融合技术的应用研究[D];北京林业大学;2011年
6 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
7 姚伏天;基于高斯过程的高光谱图像分类研究[D];浙江大学;2011年
8 丁晓东;农田养分流失风险评价及养分平衡管理研究[D];浙江大学;2010年
9 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
10 曾和平;金沙江支流龙川江流域河流输沙特征及其对气候和地表覆被变化的响应[D];昆明理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于首清;基于3S技术的吕镇村信息管理系统设计与实现[D];华中农业大学;2010年
2 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
3 胡琼;农业网站科技信息智能采编系统研究[D];华中农业大学;2010年
4 韩筱婕;基于城市热岛减缓的湖泊湿地景观功能连通性研究[D];华中农业大学;2010年
5 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
6 冯彦平;矿山开采影响下的环境遥感监测与评价[D];山东科技大学;2010年
7 张京钊;基于LUCC与RS/GIS的济南市生态安全评价[D];山东科技大学;2010年
8 邢著荣;基于辐射传输模型和CHRIS数据反演春小麦LAI[D];山东科技大学;2010年
9 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
10 李新芝;基于多源遥感数据的矿区植被信息监测方法研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 付刚;沈振西;张宪洲;石培礼;何永涛;武建双;周宇庭;;利用MODIS影像和气候数据模拟藏北高寒草甸的土壤呼吸[J];草地学报;2011年03期
2 郭健;张继贤;张永红;曹银璇;;多时相MODIS影像土地覆盖分类比较研究[J];测绘学报;2009年01期
3 江南,何隆华,王延颐;江苏省水稻遥感估产研究[J];长江流域资源与环境;1996年02期
4 陈亮;张友静;陈波;;结合多尺度纹理的高分辨率遥感影像决策树分类[J];地理与地理信息科学;2007年04期
5 李素;李文正;周建军;庄大方;;遥感影像混合像元分解中的端元选择方法综述[J];地理与地理信息科学;2007年05期
6 李素;李文正;周建军;施润和;庄大方;;ETM+影像亚像元级城市土地覆盖组分丰度提取——以南京市为例[J];地理与地理信息科学;2008年02期
7 郝成元;马春艳;朱宗泽;;基于NOAA/AVHRR和Terra/MODIS数据的植被指数季节信息比较[J];地理与地理信息科学;2009年06期
8 朱利;姚延娟;吴传庆;张永军;陈静;王颖;;基于环境一号卫星的内陆水体水质多光谱遥感监测[J];地理与地理信息科学;2010年02期
9 张友水;谢元礼;;MODIS影像的NDVI和LSWI植被水分含量估算[J];地理科学;2008年01期
10 吴炳方;全国农情监测与估产的运行化遥感方法[J];地理学报;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王军邦;中国陆地净生态系统生产力遥感模型研究[D];浙江大学;2004年
2 耿修瑞;高光谱遥感图像目标探测与分类技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
3 陈水森;基于波谱库的作物纯像元识别与种植面积遥感估算[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
4 宋召军;南黄海辐射沙洲海区悬沙及沙洲演变的遥感研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2006年
5 林文鹏;基于MODIS波谱分析的作物信息提取研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
6 张明伟;基于MODIS数据的作物物候期监测及作物类型识别模式研究[D];华中农业大学;2006年
7 周冬琴;基于冠层反射光谱的水稻氮素营养与籽粒品质监测[D];南京农业大学;2007年
8 易秋香;不同遥感水平水稻氮素信息提取研究[D];浙江大学;2008年
9 李洪建;不同生态系统土壤呼吸与环境因子的关系研究[D];山西大学;2008年
10 彭代亮;基于统计与MODIS数据的水稻遥感估产方法研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘其悦;基于环境星数据可见光、近红外波段的大气校正方法研究[D];河南理工大学;2010年
2 王平;华北低丘山地不同土地利用方式土壤呼吸差异及其影响因素[D];河北农业大学;2011年
3 蒋耿明;MODIS数据基础处理方法研究和软件实现[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
4 王晶晶;悬浮泥沙光谱特性及其浓度的遥感反演模式研究[D];南京师范大学;2005年
5 吴赛;基于EOS/MODIS的水体提取模型及其在洪灾监测中的应用[D];华中科技大学;2005年
6 潘雪峰;基于悬浮泥沙的辐射沙洲水下地形遥感反演研究[D];南京师范大学;2007年
7 徐效军;南黄海近岸水体悬沙分析与遥感反演[D];南京师范大学;2007年
8 张微微;基于多时相CBRES CCD图像的水稻种植面积监测[D];西南大学;2008年
9 汤亿;天龙山灌木群落土壤呼吸与环境因子关系的比较研究[D];山西大学;2009年
10 何彬方;基于MODIS数据土地覆盖分类研究[D];中国科学技术大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 邬明权;王长耀;牛铮;;利用多源时序遥感数据提取大范围水稻种植面积[J];农业工程学报;2010年07期
2 彭代亮;周炼清;黄敬峰;周斌;王福民;;基于抽样调查地块实测数据的省级水稻单产遥感估算[J];农业工程学报;2011年09期
3 单捷;岳彩荣;江南;孙玲;;基于环境卫星影像的水稻种植面积提取方法研究[J];江苏农业学报;2012年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邓欧;黑龙江省森林火灾时空模型与火险区划[D];北京林业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 王俊朝;基于中尺度遥感影像的早稻种植面积提取方法探讨[D];安徽师范大学;2010年
2 左鹏;基于GIS的黑龙江省大豆种植业分区研究[D];东北农业大学;2011年
3 贾德伟;基于HSI高光谱数据的水稻光谱特征分析与识别技术研究[D];广西师范学院;2011年
4 王航;基于遥感信息与模型耦合的水稻生长预测技术研究[D];南京农业大学;2011年
5 裴文明;淮南潘集采煤塌陷积水区水环境遥感动态监测研究[D];南京大学;2012年
6 程乙峰;新疆北疆棉花遥感估产模型研究[D];新疆大学;2012年
【相似文献】
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1 冯奇;吴胜军;;我国农作物遥感估产研究进展[J];世界科技研究与发展;2006年03期
2 王云峰;沈润平;;基于MODIS数据的丘陵地区冬小麦种植面积提取研究[J];安徽农业科学;2009年33期
3 杨星卫,周红妹,李军,汪治澜,王长耀,牛铮;全球稻谷主产国遥感估产可行性研究[J];应用气象学报;1998年02期
4 王云峰;沈润平;田国珍;;基于MODIS数据光谱突变法提取冬小麦种植面积研究[J];内蒙古气象;2009年06期
5 张学艺;郭建茂;韩颖娟;曹宁;段晓凤;官景得;;基于植被指数的宁夏灌区春小麦叶面积指数模型[J];中国农业气象;2011年02期
6 杨鹏,唐华俊,刘佳;作物遥感估产中自动分类方法研究进展与展望[J];中国农业资源与区划;2000年02期
7 陈沈斌,孙九林;建立我国主要农作物卫星遥感估产运行系统的主要技术环节及解决途径[J];自然资源学报;1997年04期
8 魏玉栋;;农业部遥感估产运行系统投入运行[J];农村工作通讯;2002年08期
9 千怀遂;中国小麦遥感估产区划研究[J];自然资源学报;1997年02期
10 史培军,李博,李忠厚,湖涛;大面积草地遥感估产技术研究──以内蒙古锡林郭勒草原估产为例[J];草地学报;1994年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴朝阳;牛铮;;基于MODIS和通量数据的初级生产力遥感反演[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
2 杨红;杭君;;大连新港“7.16”溢油事故的MODIS数据处理与分析[A];渔业科技创新与发展方式转变——2011年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2011年
3 孙佳丽;朱宝;胡荣辰;李亚春;;基于MODIS卫星的太湖蓝藻遥感监测[A];第七届长三角气象科技论坛论文集[C];2010年
4 石汉青;王毅;刘向培;;中国东南沿海区域MODIS数据云检测方法研究[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
5 郭鹏;邹春辉;赵学斌;;MODIS影像水体监测方法研究进展[A];第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会[C];2011年
6 叶晶;李万彪;;利用MODIS数据估算晴空条件半干旱地表能量通量[A];第27届中国气象学会年会大气物理学与大气环境分会场论文集[C];2010年
7 刘荣高;刘纪远;庄大方;;MODISSoft—MODIS科学数据处理软件平台[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
8 麻金继;杨世植;乔延利;;基于MODIS图像海岸带混浊水域的大气校正[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
9 陈晓苗;王卫;;基于MODIS-NDVI的河北省主要农作物空间分布研究[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
10 除多;次仁多吉;边巴次仁;王彩云;;西藏中部土壤水分遥感监测方法研究[A];第27届中国气象学会年会干旱半干旱区地气相互作用分会场论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王彤琪;“‘MODIS’在黄河防洪防凌中的应用研究”项目通过审查[N];黄河报;2005年
2 本报记者 陈建辉;我们需要80套MODIS卫星接收系统吗[N];经济日报;2005年
3 记者彭俊;农业部遥感估产运行系统运行良好[N];人民日报;2002年
4 记者 焦宏;农业部遥感估产运行系统正式运转[N];农民日报;2002年
5 刘莉;中国科技数据共享向前跨越一大步[N];科技日报;2004年
6 新疆遥感中心 夏黎;遥感技术在农业生产中的应用(中)[N];新疆科技报(汉);2007年
7 孙海东;共享:让高科技资源不再“闲”着[N];中国矿业报;2003年
8 延边州气象局;天气、气候、水与生态建设[N];吉林日报;2005年
9 张群王艳艳 罗勇;统计遥感应用的机遇和挑战[N];中国信息报;2008年
10 蔡京强;交大昆机产品打入众多外资企业[N];中国工业报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程乾;MODIS数据提高水稻卫星遥感估产精度稳定性机理与方法研究[D];浙江大学;2005年
2 任瑞治;MODIS卫星遥感图像预处理方法研究[D];吉林大学;2011年
3 黎治华;基于MODIS反演重构时间序列数据的长江三角洲地区生态环境演变研究[D];华东师范大学;2011年
4 丁一;基于MODIS数据和气象数据的植被水监测研究[D];首都师范大学;2011年
5 滑永春;基于MODIS京津风沙源工程治理区植被动态监测[D];北京林业大学;2010年
6 彭代亮;基于统计与MODIS数据的水稻遥感估产方法研究[D];浙江大学;2009年
7 付必涛;基于亚像元分解重构的MODIS水体提取模型及方法研究[D];华中科技大学;2009年
8 杜晓;植被叶面水遥感监测及其时空特征分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
9 陈思宁;基于集合卡尔曼滤波的遥感信息和作物模型结合研究[D];南京信息工程大学;2012年
10 沈宁泽;基于MODIS数据的植被生长与东亚飞蝗发生关系的研究[D];南京师范大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 方美红;基于MODIS的南海北部水体叶绿素-a时空特征遥感分析[D];中国地质大学(北京);2011年
2 易佳;基于EOS-MODIS的重庆市干旱遥感监测技术研究[D];西南大学;2010年
3 郭鹏;基于MODIS的青藏高原地表参数时空变化研究[D];中国石油大学;2010年
4 项海兵;基于MODIS影像的京津冀土地覆被动态监测研究的技术支撑方案[D];河北师范大学;2011年
5 仲桂新;土地覆盖类型对MODIS积雪识别的精度影响分析[D];东北师范大学;2010年
6 魏强;基于MODIS和TM数据的京津冀地区土地覆被分类方法研究[D];河北师范大学;2010年
7 张士昌;基于MODIS的海河流域干旱遥感监测研究[D];河北师范大学;2011年
8 张丹;MODIS影像高频扰动的检测与识别[D];河北师范大学;2011年
9 蔡薇;基于MODIS遥感数据混合像元分解的小麦识别及其面积估算[D];山东师范大学;2010年
10 吴俊杰;基于MODIS植被指数时序数据的东北亚地区土地覆盖分类[D];东北师范大学;2010年
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