遙感估產(chǎn)的基本原理

1、遙感估產(chǎn)的基本原理遙感是一種遠(yuǎn)離目標(biāo)通過(guò)非直接接觸而測(cè)量、判定和分析目標(biāo)的技術(shù)。任何物體都具有吸收和反射不同波長(zhǎng)電磁波的特性這是物體的基本特性。遙感估產(chǎn)是根據(jù)生物學(xué)原理在收集、分析各種作物不同光譜特征的基礎(chǔ)上通過(guò)衛(wèi)星傳感器記錄地表信息、辨別作物類型、監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)并在作物收獲前預(yù)測(cè)作物的產(chǎn)量。它包括2項(xiàng)重要內(nèi)容:作物識(shí)別與播種面積提取、長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)與產(chǎn)量預(yù)報(bào)。遙感估產(chǎn)的意義農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和產(chǎn)量的及時(shí)、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)對(duì)于國(guó)家糧食政策的制定、

2、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)外糧食貿(mào)易都有重要意義。誰(shuí)能較早、準(zhǔn)確地掌握各種糧食的生產(chǎn)信息誰(shuí)就會(huì)在世界糧食貿(mào)易中掌握主動(dòng)權(quán)獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。災(zāi)害、糧食產(chǎn)量損失的預(yù)測(cè)對(duì)國(guó)計(jì)民生、國(guó)家的長(zhǎng)治久安具有重要意義。遙感估產(chǎn)的方法傳統(tǒng)的農(nóng)作物估產(chǎn)是采用人工區(qū)域調(diào)查方法該方法速度慢、工作量大、成本高?，F(xiàn)代衛(wèi)星遙感技術(shù)具有宏觀、快速、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種糧食作物產(chǎn)量的估算之中成為衛(wèi)星遙感與農(nóng)業(yè)交叉的研究重點(diǎn)。遙感估產(chǎn)的程序1.遙感信息愛取與處理遙

3、感信息源的選取首先要考慮滿足技術(shù)要求同時(shí)也要兼顧經(jīng)濟(jì)效益好的信息源對(duì)估產(chǎn)將起到事半功倍的效果。2.遙感枯產(chǎn)區(qū)劃農(nóng)作物生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和估產(chǎn)是大面積的應(yīng)用需要將自然條件、社會(huì)環(huán)境以及農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況基本相同的地區(qū)歸類以便于作物生長(zhǎng)狀況的監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)模型的構(gòu)建。3.地面采樣點(diǎn)布設(shè)及觀測(cè)為了得到高精度的作物種植面積和產(chǎn)量必須在地面布設(shè)足夠的樣點(diǎn)監(jiān)測(cè)作物實(shí)際生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量作為遙感信息的補(bǔ)充和驗(yàn)證。言將這些有關(guān)的物理學(xué)定律寫成數(shù)學(xué)模型在一定假設(shè)條件下

4、確定邊界條件簡(jiǎn)化模型尋求合適的數(shù)學(xué)解法通過(guò)模擬試驗(yàn)調(diào)整參數(shù)最后建立作物估產(chǎn)的數(shù)值模擬模型閣。由于影響物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成的內(nèi)、外因素很多導(dǎo)致描述這些過(guò)程的模型往往很復(fù)雜這些因子在大面積觀測(cè)取樣時(shí)又存在一定問(wèn)題使模型應(yīng)用的可操作性較差業(yè)務(wù)應(yīng)用有一定的困難。3.遙感估產(chǎn)方法遙感估產(chǎn)具有快速、宏觀、經(jīng)濟(jì)和客觀等優(yōu)點(diǎn)但遙感不能直接感知作物產(chǎn)量通過(guò)測(cè)定作物光譜反射率來(lái)感知葉面積指數(shù)但各種作物葉面積指數(shù)與其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量之間并不一定都有直接的聯(lián)系。遙感技

5、術(shù)必須與其它工具相結(jié)合才能更好地估產(chǎn)。4.遙感一數(shù)值模擬估產(chǎn)方法作物估產(chǎn)的遙感一數(shù)值模擬方法充分綜合了模擬與遙感的基本原理在建立估測(cè)平均單產(chǎn)的模型時(shí)首先以相似性原理為依據(jù)根據(jù)田間試驗(yàn)及農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)資料建立作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成的數(shù)值模擬模型再利用遙感方法建立作物葉面積指數(shù)等農(nóng)學(xué)參數(shù)與光譜之間的關(guān)系模型然后將2種模型藕合利用遙感手段為數(shù)值模擬模型獲取所需的輸人變量或參數(shù)進(jìn)行宏觀數(shù)值模擬試驗(yàn)建立作物估產(chǎn)的遙感一數(shù)值模擬模型。該方法充分利用了

6、遙感與數(shù)值模擬方法的優(yōu)點(diǎn)操作性和準(zhǔn)確性都大幅度提高。遙感估產(chǎn)研究進(jìn)展國(guó)外1972年美國(guó)發(fā)射了第一顆地球資源衛(wèi)星Lsat，該衛(wèi)星的發(fā)射提供了大量豐富的遙感信息，極大的促進(jìn)了遙感估產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。1974到1978年間，由美國(guó)農(nóng)業(yè)部(USDA)、國(guó)家海洋大氣管理局(NOAA)、宇航局(NASA)和商業(yè)部合作開展了“大面積農(nóng)作物調(diào)查試驗(yàn)”計(jì)劃（LACIE，LargeAreaCropInventyExperiment），達(dá)到了利用遙感影像資料對(duì)全

7、世界小麥主產(chǎn)區(qū)面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)的估產(chǎn)試驗(yàn)，到1977年對(duì)全球的小麥進(jìn)行估產(chǎn)并且精度達(dá)到90%以上，成為遙感技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的應(yīng)用先例，被遙感界譽(yù)為遙感估產(chǎn)的典型和里程碑。1978年美國(guó)發(fā)射了第三代極軌氣象衛(wèi)星，該衛(wèi)星系統(tǒng)裝備的高分辨率輻射儀（AVHRR）具有更多的波段和通道，為農(nóng)作物估產(chǎn)提供了更為豐富的遙感數(shù)據(jù)。AVHRR、Lsat以及雷達(dá)影像構(gòu)成了開展農(nóng)業(yè)作物估產(chǎn)的主要數(shù)據(jù)源。1980到1986年間，由美國(guó)農(nóng)業(yè)部、國(guó)家宇航局、美國(guó)

8、商業(yè)部、國(guó)家海洋大氣管理局和美國(guó)內(nèi)政部提出了“利用空間遙感技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)和資源調(diào)查”計(jì)劃，該計(jì)劃內(nèi)容主要包括農(nóng)作物早期預(yù)警與農(nóng)作物條件評(píng)價(jià)、調(diào)查技術(shù)的發(fā)展、農(nóng)作物產(chǎn)量模式的發(fā)展、支持研究、土壤水分及土地覆蓋調(diào)查、可更新資源調(diào)查、水土保持和污染8個(gè)方面的數(shù)據(jù)，進(jìn)行全世界范圍內(nèi)包括水稻、大豆、玉米、小麥、棉花等多種糧食作物長(zhǎng)勢(shì)評(píng)估和產(chǎn)量預(yù)測(cè)，取得了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)收益。美國(guó)在農(nóng)作物估產(chǎn)方面取得的巨大成就，引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，紛紛開展

9、了農(nóng)作物遙感估產(chǎn)方面的研究工作。上世紀(jì)80年代初Bart和Thompson等人利用KT變換得到了綠度值，并用該值與作物產(chǎn)量構(gòu)建了美國(guó)平原冬小麥和春小麥的單產(chǎn)模型。法國(guó)在肯尼亞、哈薩克斯坦等地進(jìn)行了基于SPOT衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的遙感估產(chǎn)研究。1985年，印度利用LsatMSS和航空掃描圖像，對(duì)印度主要水稻產(chǎn)區(qū)進(jìn)行水稻種植面積試驗(yàn)。1989年，泰國(guó)利用LsatMSS數(shù)據(jù)通過(guò)DIPIX圖像分析系統(tǒng)，編制了泰國(guó)水稻面積分布等級(jí)圖。印度學(xué)者Rao和A