收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微波遥感水稻种植面积提取、生物量反演与稻田甲烷排放模拟

张远  
【摘要】: 水稻是世界上非常重要的农作物,也是拥有13亿人口的中国最主要的粮食作物,占全国粮食产量的40%以上。水稻产量无疑是今后农业生产和国家安全方面值得关注的重要问题。开展水稻遥感研究对农业与环境可持续发展、食品与水安全和温室气体减排等都具有重要意义。本研究选取浙江富阳和海宁市部分区域的水稻田作为研究区,目的是利用微波遥感技术与生态模型对水稻田遥感信息提取、水稻结构参数反演和水稻田对气候环境影响评价等方面进行综合探讨和研究。 农业生产中常用的水稻面积的统计方法周期长,不仅需要花费大量的人力物力,而且获得面积的真实性也受到制约。遥感技术凭借实时、快速、大范围、客观准确等优点用于提取水稻种植面积是对传统方法的一个有力补充。另外,水稻结构参数的遥感定量反演一直是水稻遥感生物量估算和估产研究中的一个主要问题。因此,本研究尝试开发了一个用于模拟水稻散射特性和结构参数反演的一阶散射模型,为应用遥感技术进行水稻生物量估算提供了一个新的手段。目前,分析水稻田对气候环境的影响是生态领域的一个研究热点,本研究利用一个基于模拟生态过程的DNDC(Denitrification andDecomposition)模型对水稻生长期内的甲烷排放进行了模拟。通过情景分析,提出了有利于甲烷气体减排的耕作管理措施,并为今后减少和控制水田甲烷排放提供科学依据。具体研究内容和结果概述如下: (1)利用富阳市水稻生长期内获取的三景不同时期ALOS/PALSAR数据进行合成,生成多时相彩色复合图,利用支持向量机(SVM-Support Vector Machine)算法进行分类。目的是充分利用这三个水稻生长期内各地物的后向散射系数的时间变化差异进行感兴趣目标(水稻田)的提取。本研究主要是依据水田在不同时期的地物特征变化很大,而其他地物变化相对较小的独特特征,在时间维空间内进行向量分割,提取出水稻的种植面积分布。并利用高分辨率(2.5m)ALOS/PRISM数据、土地利用调查矢量图件及其实地踏查进行对比及分类精度验证。研究结果表明水稻类别的提取精度可以达到90%。 (2)利用上述SVM自动分类方法,结合逐级分类、人工辅助纠正,对研究区浙江海宁市部分区域的水稻田进行提取。以水稻的分类专题图为掩模,得到只包含水田的雷达原始后向散射图层。利用与雷达卫星过境近同步的实测地面水稻结构参数作为模型输入变量,对广泛使用的用于模拟树木后向散射系数的辐射传输模型进行内部参数修改,得到适用于模拟水稻作物的冠层后向散射系数的模型。结果表明,改进模型的模拟值与地面实测点对应的雷达遥感数据后向散射系数值进行比较,两者具有很好的一致性。 (3)以后向散射系数图像、雷达波束入射角为输入变量,利用改进的一阶辐射传输模型以及遗传算法优化工具GAOT,在Matlab环境下,对海宁水稻部分种植区内的两个重要结构参数(水稻高度和密度)进行反演。再通过对水稻测量数据进行统计分析,得到了的水稻生物量生长方程,进而对研究区内水稻田生物量进行了空间分布制图和定量估算。为进一步开展遥感估产以及农田生态系统碳平衡定量研究提供重要参数。 (4)利用由覆盖全海宁市ALOS/AVNIR-2多光谱数据提取的水稻面积信息和实地调查获得的水稻耕作管理信息为输入变量,应用生物地球化学模型(DNDC模型)对研究区水稻田进行生态过程模拟。通过对不同耕作模式下稻田温室气体CH_4排放量进行情景分析与定量估算,提出了有利于稻田甲烷减排的耕作措施。 综上所述,本研究在以下几方面取得了进展:验证了在水稻主要生长期内获得的多时相ALOS/PALSAR雷达数据提取种植面积的实用性;在原有辐射传输模型基础上进行改进,得到了适用于模拟水稻后向散射系数的一阶散射模型;利用改进的模型和遗传算法优化工具进行水稻结构参数反演,并对研究区开展水稻生物量空间分布制图和估算;利用DNDC模型模拟和定量估算稻田CH_4的排放量,进而提出了具体减排耕作措施。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张春志;仝长水;孙继云;;水稻种植对地下水资源均衡计算的影响[J];中国农村水利水电;2006年07期
2 郭秉晨;张卫平;陈晓军;;水稻种植优化布局与发展规划[J];宁夏农林科技;2007年01期
3 汪汝祥;;试论我省水稻生产布局与增产途径[J];安徽农业科学;1981年01期
4 白承德;刘素兰;刘绍坤;沈艳玲;陈玉琦;周春祥;;天津生态环境与稻作发展趋势[J];北方水稻;1986年06期
5 何建平;;平乐县水稻生产存在的几个技术问题[J];广西农业科学;1989年02期
6 何建华,林一波,吴锡清;苏州市水稻良种补贴项目实施的实践与思考[J];中国种业;2005年08期
7 陈益菊;朱英粹;侯运和;董安明;廖利;朱军;;安康市发展水稻生产值得重视的几个问题[J];陕西农业科学;2005年06期
8 刘福华;姚文明;郭永华;许秀琴;刘万军;王雪芳;;平罗县进一步扩大种植水稻的意见[J];宁夏农林科技;2005年06期
9 董铁有;朱文学;张仲欣;刘建学;夏朝勇;;我国水稻干燥机械化存在的问题及对策研究[J];食品科学;2005年S1期
10 马静;韩国敏;安永平;王玲莲;殷延勃;纳长林;;浅谈宁夏发展水稻生产值得重视的几个问题[J];陕西农业科学;2007年05期
11 王萍;李廷全;闫平;朱海霞;纪仰慧;韩俊杰;李铁;;黑龙江省近35年气候变化对粳稻发育期及产量的影响[J];中国农业气象;2008年03期
12 潘国君;陈书强;刘传雪;宋成艳;王桂玲;潘博;;品种混植防治寒地稻瘟病流行效果的研究[J];中国农学通报;2010年04期
13 汤传勇;卢远;;利用面向对象的分类方法提取水稻种植面积[J];遥感信息;2010年01期
14 张岩;贾萍;高敬伟;张妤;孙成东;;吉林省水稻品种演变与生产过程分析[J];安徽农业科学;2010年15期
15 褚孝渭;朱荣国;;水稻新基质育苗高产栽培技术[J];科学种养;2010年07期
16 崔妍;;水稻高产栽培技术[J];农业科技通讯;2011年07期
17 陈成养;陈建明;浓振友;;泰顺县水稻缺素症的发生与防治初探[J];温州农业科技;1997年03期
18 李广信;王广元;于晓慧;梅青;;山西水稻育种现状与发展方向[J];山西农业科学;2006年03期
19 彭传贵;;水稻机械化插秧新技术推广对策初探[J];农业装备技术;2006年04期
20 邹美智;牛景;;优质水稻品种“越光”的丰产栽培技术[J];天津农业科学;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 庞勇;李增元;陈尔学;车学俭;白黎娜;谭炳香;;用ENVISAT ASAR数据监测水稻种植面积[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
2 王怀清;辜晓青;曾珍英;张建萍;;利用EOS/MODIS资料估算水稻种植面积的业务化方法[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
3 董铁有;朱文学;张仲欣;刘建学;夏朝勇;;我国水稻干燥机械化存在的问题及对策研究[A];2005年全国农产品加工、食品和包装工程学术研讨会论文集[C];2005年
4 严宗卜;;贵州省水稻育种概况[A];作物科学研究理论与实践——'2000作物科学学术研讨会文集[C];2001年
5 谢建华;;水稻生产、市场与技术发展情况的思考[A];第五届中国农业推广研究征文集[C];2006年
6 卢勤富;;全力实施四大战略 精心打造“中国绿色米都”品牌[A];黑龙江省首届青年科技工作者论坛黑龙江省农场管理学会分会场实施五大战略推进三化进程构建和谐农场学术研讨会论文专辑[C];2007年
7 刘海清;;湘潭市水稻生产方式发展变化调查[A];推动新型工业化 促进湖南经济发展——2007年湖南科技论坛(下)[C];2007年
8 衣淑娟;万霖;李渤海;;水稻轴流脱粒与分离装置参数的试验研究[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第一分册[C];2005年
9 黄宗洪;;贵州省一季中稻区杂交水稻的产量潜力与粮食安全[A];中国作物学会2005年学术年会论文集[C];2005年
10 邹丽芳;武晓敏;赵梅勤;张兵;李玉蓉;肖友伦;杨娟;陈功友;;水稻黄单胞菌激发水稻抗感病性因子的发掘与利用[A];中国植物病理学会2006年学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 张远;微波遥感水稻种植面积提取、生物量反演与稻田甲烷排放模拟[D];浙江大学;2009年
2 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
3 陈婧;基于统计模型的中国南方稻区适宜施氮量及氮素损失估算[D];南京农业大学;2011年
4 王平;基于模型和GIS技术估算1955-2005年中国稻田甲烷排放[D];南京农业大学;2009年
5 匡迎春;南方丘陵区水稻节水灌溉自动调控系统的研究[D];湖南农业大学;2011年
6 洪自同;农机购置补贴政策实施效果研究[D];福建农林大学;2012年
7 吕豪豪;转Bt基因对水稻根际及残茬降解土壤微生物生态的影响研究[D];浙江大学;2010年
8 方勇;外源硒在水稻籽中的生物强化和化学形态研究[D];南京农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 李晶晶;最近20年湖北省水稻产量的波动分析[D];长江大学;2012年
3 孙丽惠;辽宁水稻生产主要问题分析[D];中国农业科学院;2011年
4 郑爱军;天津市水稻生产存在问题及解决途径研究[D];中国农业大学;2004年
5 李旭杰;基于遥感信息与作物模型结合的江苏省水稻估产研究[D];南京信息工程大学;2012年
6 魏晓敏;寒地水稻节水增产技术模式研究[D];东北农业大学;2010年
7 马汉云;水稻氮素利用基因型鉴定筛选及其响应研究[D];河南农业大学;2009年
8 胡忠孝;中国水稻品种资源数据库建设与应用研究[D];湖南农业大学;2012年
9 阿荣;分子标记辅助选择培育水稻空育131(Pi9)和空育131(cry1C~*)[D];黑龙江大学;2010年
10 谢冬容;南平市杂交水稻产业发展制约因素与对策研究[D];中国农业科学院;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 盛昕 张波 记者 马云霄;八五四农场力保收储[N];黑龙江日报;2010年
2 付华 马善武;连云港水稻种植面积大幅增加[N];粮油市场报;2004年
3 见习记者 欧阳蕾昵;确保水稻种植面积超过160万亩[N];东方城乡报;2009年
4 记者 张志春;同江水稻种植面积将达到33万亩[N];佳木斯日报;2009年
5 周叙;水稻种植面积分配制度要废除[N];农民日报;2003年
6 管建涛;黑龙江今年将新增水田340万亩[N];粮油市场报;2011年
7 记者 王晴 通讯员 立武 非平 军华 世杰;华容新增水稻种植面积近12万亩[N];湖南日报;2009年
8 本报记者 牧人;万亩平川稻花香[N];通辽日报;2010年
9 曲影;黑土地迸发出新能量[N];国家电网报;2010年
10 本报记者 闫巍;风吹稻浪卷千金[N];粮油市场报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978