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基于MODIS植被指数的水稻物候提取与地面验证

肖江涛  
【摘要】:生物物候现象是环境条件季节和年际变化最直接、最敏感的指示器,其发生时间可以反映陆地生态系统碳、氮、水等循环的特征,对鉴定和预测气候变化趋势具有重要的现实意义。水稻是我国最重要的粮食作物之一,准确、及时地掌握水稻物候变化规律和长势等信息,可以为作物估产、预报农时、国家制定粮食政策和经济计划等方面提供重要的参考数据和理论依据。随着遥感技术的发展,遥感技术以客观、及时、宏观等特点,为水稻物候和长势监测提供了新的途径。 本研究以时间序列MODIS地表反射率产品为数据源,选取鄱阳湖流域为研究区,结合农业气象站物候观测资料、野外观测试验数据等信息,进行了时间序列植被指数滤波重建、水稻生长关键物候期特征提取及验证等方面的研究。研究主要内容有: 1.利用MODIS地表反射率产品经过数据预处理和去云处理,建立时间序列植被指数集(NDVI、EVI、LSWI),采用Savitzky-Golay滤波法和小波滤波法分别构建反映水稻生长的近似平滑的时间序列植被指数曲线。结果表明两种方法都较好地反映了双季稻的物候特征,适合进行关键物候期提取,而EVI在监测水稻生长过程状况方面优于其它两种植被指数。 2.根据鄱阳湖流域农业耕作制度,利用MODIS时间序列EVI曲线和农业气象站物候观测值建立提取双季稻及其关键物候期的算法与模型。分别利用Savitzky-Golay滤波法和小波滤波法提取水稻关键物候期,结果表明两种方法处理得出的结果大致接近,遥感估算的各个关键物候期与气象观测的日期相差都基本在±16天之内,因此这两种方法均可用于双季稻物候期的提取。制作了鄱阳湖流域双季稻关键物候期分布图,并分析了其区域特征及变化。 3. 2010年在鄱阳湖流域的南昌县选取22个试验站点开展水稻野外地面观测试验,获取水稻生长时期生物物理参数(叶面积指数和生物量)等数据。通过地面试验观测数据进一步验证出时间序列MODIS植被指数具有监测水稻物候特征的能力,而且利用水稻叶面积指数和生物量进行关键物候期提取具有一定的可行性。


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