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《中国科学院研究生院(遥感应用研究所)》 2003年
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复种指数遥感监测方法研究

范锦龙  
【摘要】: 复种指数是我国农业统计中的一个重要指标,它反映了农业生产在时间尺度上利用农业资源的程度,能有效地反映耕地利用情况。但是复种指数的来源长期依赖于统计数据,由于统计数据的质量和时效性问题,需要探索独立于统计数据的获取方法,而利用时间序列NDVI提取复种指数是一种新的遥感方法。进行复种指数监测对全国农业资源利用评价、粮食生产安全以及全国农情遥感速报都有非常重要的现实意义。 通过分析3个样区农作物物候与时间序列NDVI的关系,发现农作物物候年内的循环规律是联系复种指数与时间序列NDVI曲线的纽带。由于时间序列NDVI受云影响形成锯齿状曲线,无法自动提取复种指数,于是提出按照全国农作物物候分区重构时间序列NDVI数据,根据求极大值原理,提取复种指数的流程,并开发了相关程序。进而利用1999年至2002年的SPOT/VGT NDVI数据提取全国范围的复种指数,采用地面样区观测数据、不同尺度的统计数据对提取结果进行验证。同时采用外包络线法建立了复种指数潜力模型,并对全国复种指数潜力进行评价。 研究的主要结论如下: (1)研究表明时间序列NDVI曲线是耕地农作物生长过程的记录,以最直观的形式反映了农作物播种、出苗、抽穗、成熟等周期性的生物过程。根据时间序列NDVI曲线的周期性提取的耕地农作物动态信息能够很好地揭示耕地的复种情况。联系时间序列NDVI曲线与复种指数的纽带是农作物年内的循环规律,复种指数就等于时间序列NDVI峰值的频数。 (2)1999年至2002年复种指数提取实践表明,复种指数遥感提取方法是可行的。提取结果表明,1999年至2002年全国复种指数有所波动,但基本上稳定在150%-160%的范围。二熟带、三熟带少种和多种一季农作物是造成复种指数变化的主要原因。同时也表明一熟带耕地资源的利用是比较稳定的,二熟带与三熟带的利用变化较大。 (3)样区复种指数的验证表明,复种指数提取结果的精度高达96%。统计验证表明,复种指数提取结果与不同尺度的统计数据均有很高的一致性。 (4)最大复种指数与≥0℃积温、多年平均降水量均呈现出正相关的关系,说 明水热条件是限制复种指数提高的主要因素。最大复种指数与多年平均日照时 数呈现出负相关的关系,说明日照时数不是限制复种指数提高的因素。 m利用现实最大复种指数,采用外包络线的方法建立复种指数潜力与积温、 降水的模型,据此计算的全国复种指数潜力为 198.5%。目前,全国复种指数还 有 41%*7%的绝对潜力可以挖掘。 仰二熟带与三熟带的复种指数有50%-80%的绝对潜力可以挖掘。东北地区、 华北地区、西北地区有15%-30%的绝对潜力。长江中下游地区、华南地区及西 南地区是我国复种指数潜力最大的地区,约有 70%-100%的绝对潜力。
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