遥感估算水稻产量——Ⅰ.产量与辐射截获量间关系的研究

以往,根据遥感资料估算作物产量,多数用的是经验方法。本文提出了一种具有生物学基础的水稻估产模式。该模式包括两项基础性的工作。(1)利用Baerema在澳大利亚新南威尔士州的Riveri-na地区,在水稻整个生长季中获得的三个水稻品种、两种播种方式(空播和拖拉机播)共6组实测的叶面积指数值LAI,通过LAI与积温间关系的分析,得到一条规一化的LAI曲线,称叶面积指数轨线(LAI trajectory)(2)根据太阳辐射在植冠层内的传输理论,利用实测的水稻叶角分布和常规日射资料,用模拟计算的方法,得到水稻冠层对光合有效辐射PAR日截获率IPAR_d与LAI间的关系。并用实测资料对此作了检验,结果表明模拟计算结果是可取的。由此,我们只要知道了水稻扬花前不久某一天的LAI,利用上述两项基本关系及当地的辐射、温度资料,便可推算植冠层从扬花到生理成熟期间对光合有效辐射的截获总量TIPAR,进而再假定水稻的灌浆直接取决于对PAR的总截获量TIPAR,根据水稻籽粒产量与光能截获间的转换效率,便能估算水稻产量。     

遥感估算水稻产量Ⅱ.用光谱数据和陆地卫星图像估算水稻产量

本文介绍了采用更系统的生物学方法,根据水稻在整个生长期的叶面积指数轨线,按叶面积指数的一次测量值,结合气象和光谱数据及陆地卫星MSS图像,估算大面积水稻产量的方法。 在产量与总截获的关系中,叶面积指数是最重要的参量之一。文中重点分析了由水稻在MSS波段内的光谱数据构成的绿度指数和Suits模式估算叶面积指数的结果。表明,用Suits模式计算的叶面积指数有较高的相关系数和较低的剩余标准差。并用这个方法计算了不同田块的叶面积指数,再根据这些数据和MSS图像建立关系。本文比较了卫星数据和多种绿度指数的关系,认为垂直植被指数(PVI)是估算叶面积指数的最好参量,因为它消除了土壤背景的影响,并用它求出了大面积水稻的叶面积指数分布。再根据已建立的叶面积指数轨线和作物截获的有效光合辐射(TIPAR)关系,计算了TIPAR,编制了产置分布图。文章分析了计算结果,并以1983年的例子进一步讨论了该方法的适用性。结果表明,预测的水稻产量和实测产量间的相关系数为0.9左右。     

基于植被状态指数的全国干旱遥感监测试验研究(Ⅱ)--干旱遥感监测模型与结果分析部分

通过利用1981～1994年连续504旬的由NOAA AVHRR 8km分辨率的NDVI时间系列数据,以及对应时段的全国102,个固定农气观测站的旬土壤湿度资料(-20cm),建立了植被状态指数(VCI)与土壤湿度之间的统计模型,由土壤湿度旱情等级标准来换算出每旬用VCI进行干旱遥感监测的旱情等级标准,以确定出全国的逐句旱情分布。对模型进行的统计检验表明,模型都通过了置信度为a=0．05统计检验。监测试验结果表明,这种方法在作物生长期内应用于大范围旱情遥感监测,有效且简便易行。     

青藏高原地表特征时空分布

通过利用地理信息数据库、卫星反演参数、气象观测数据,分析了我国青藏高原地区地表植被覆盖、地表反照率分布、地表蒸发分布、地表积雪分布.结果显示,随着青藏高原地表年平均气温的显著升高,青藏高原部分区域地表覆盖特征也发生了改变.在青藏高原南缘湿润大区降水充分地区,地表反照率相对较低,潜热蒸发量最大,1982～2000年期间地表植被覆盖呈明显增加趋势.青藏高原地区积雪覆盖在各个气候区域也呈现同步变化特征,自1970～1989期间,降雪量呈持续增加趋势,但之后至2000年期间,全区降雪量呈下降趋势,其中积雪覆盖变化最强烈的时段发生在10月～4月之间,变化幅度最大的区域位于青藏高原的东南部区域.     

利用归一化植被指数研究植被分类、面积估算和不确定性分析的进展

植被在全球生态系统中扮演着重要的角色.陆地生态系统与全球气候变化也是息息相关.利用遥感资料对植被进行分类,并估算植被覆盖面积已成为一个极具活力的研究方向,其结果的准确度及误差来源受到不同程度的重视.作者对利用遥感资料研究植被分类,进行面积估算,分析其不确定性三个方面的研究进展进行了回顾和讨论,探索进一步利用遥感资料分析植被信息的可行性.     

The Influence of Land Surface Changes on Regional Climate in Northwest China

Land surface changes effect the regional climate due to the complex coupling of land-atmosphere interactions. From 1995 to 2000, a decrease in the vegetation density and an increase in ground-level thermodynamic activity has been documented by multiple data sources in Northwest China, including meteorological, reanalysis from European Centre for Medium-Range Weather Forecasts （ECMWF）, National Oceanic and Atmospheric Administration＇s （NOAA） Advanced Very High Resolution Radiometer （AVHRR） and TIROS Operational Vertical Sounder （TOVS） satellite remote sensing data. As the ground-level thermodynamic activity increases, humid air from the surrounding regions converge toward desert （and semi-desert） regions, causing areas with high vegetation cover to become gradually more arid. Furthermore, land surface changes in Northwest China are responsible for a decrease in total cloud cover, a decline in the fraction of low and middle clouds, an increase in high cloud cover （due to thermodynamic activity） and other regional climatic adaptations. It is proposed that, beginning in 1995, these cloud cover changes contributed to a ＂green- house＂ effect, leading to the rapid air temperature increases and other regional climate impacts that have been observed over Northwest China.     

叶绿素吸收的光合有效辐射比率的遥感估算模型研究

光合有效辐射比率（FPAR）是陆地生态系统碳循环研究的重要参数。根据FPAR的物理意义，本文提出了有效FPAR的概念：即叶绿素吸收的FPAR（FPARchl），利用模拟数据建立了有效FPAR信息模型。探讨了基于叶绿素含量估算有效FPAR的可行性，为进一步采用有效FPAR来估算NPP／GPP提供思路和途径。利用实测数据对有效FPAR模型进行验证表明：（1）叶片吸收的FPAR（FPARleaf）与有效FPAR（FPARchl）之间的差异较大。FPARchl通常不足FPARleaf的50％，两者之间虽存在一定的相关性，而这种相关性是非线性的；（2）叶绿素含量与FPARleaf的相关性较高，而与FPARchl的相关性更高，基于叶绿素含量可以以较高的精度估算FPARleaf和FPARchl经过验证，估算的平均相对误差分别为2．90％和6．6％；（3）应用模拟数据建立的FPARleaf及有效FPAR模型均在叶绿素含量大于20μg／cm。时估算的精度较高，而低于20μg／cm^2时估算的精度较低，本文中叶绿素含量大于20μg／cm^2的60个样本的FPARleaf及FPARchl的估算的平均相对误差，分别为1．79％和5．07％。     

北京市污染气溶胶散射特征实验及其数值模拟

用地基遥感方法对北京市主要大气污染类型的气溶胶散射进行多角度观测实验，对比分析不同污染类型，及在不同观测角度下污染气溶胶的散射特征；并建立对各类型污染气溶胶散射率进行了数值模拟的数学模型。在此基础上求出观测时污染气溶胶的混浊度。为污染气溶胶的卫星遥感打下基础。     

行播作物热辐射方向性孔隙率模型

行播作物是介于离散植被和连续植被的一种典型植被类型,Kimes等人从纯几何光学角度研究了行结构的热辐射方向性,但视行结构为“箱型”实体,不考虑作物组分间的孔隙因素与大气下行辐射效应.在太阳光照方向和观测方向上同时考虑了作物间的孔隙率因素,根据离散植被孔隙率模型和连续植被的交相关概率思想,分别从行结构中的无遮挡、单向投影和双向重叠投影3个方面出发,建立行结构孔隙率模型.模型应用体系总有效发射率概念,解决了不同天顶角时非同温目标的环境辐射效应计算问题.经与实际观测结果对比,孔隙率模型比Kimes模型能更准确地描述行结构热辐射方向性.由于考虑了光照方向和观测方向的交相关关系,孔隙率模型可以解释热辐射中的热点现象.     

中国地表月平均反照率的遥感反演

地表特征和下垫面物理性质在时空分布上的差异 ,造成地表能量分布的不均 ,地球表面的半球反射在气候领域是一个非常重要的参数 ,它在地 气能量交换中决定着能量在地 气之间的分配比率。反照率随地表覆盖类型的变化具有很大的差异 ,而这往往是形成区域小气候差异的原因。文中通过统计和双向反射模型 ,应用NOAA14 AVHRR数据并结合地理信息系统 ,反演计算了 1997年中国月平均反照率的分布 ,并对结果做了分析检验。