基于作物植被指数和温度的产量估算模型研究

该文利用冬小麦返青初期至抽穗初期的累积植被指数和孕穗-灌浆阶段的温度累积值为模型因子，建立冬小麦产量估算模型，在建模过程中，分析了模型变量与产量的关系并对变量获取方法进行了适当改进，简化了变量的获取途径，为模型的业务化应用奠定了基础。     

基于条件温度植被指数（VTCI）的中国北方地区土壤水分估算

 利用中国北方13省2000-2008年的Terra-MODIS归一化植被指数（[WTBX]NDVI）和地表温度（LST）[WTBZ]数据,以及相同时间段农业气象观测站点的0~10 cm表层土壤水分资料,建立基于条件温度植被指数的表层土壤水分遥感估算模型,计算出2000-2008年北方13省各月份表层土壤水分,主要结论有：（1）空间分布上,表层土壤水分最高的是分区一和分区四,平均值均达到了0.2以上,表层土壤水分最低的是新疆沙漠地区,低于0.05,土壤水分空间分布基本呈"南高北低,东高西低"的趋势;（2）受降雨量和农作物需水的影响,年内月份之间,7、8 两月表层土壤水分最高,4、5、9、10月表层土壤水分最低;（3）年际变化上,2000-2001、2001-2002、2005-2006年北方大部分区域表层土壤水分增加,增加区域面积分别占总面积的79.2%、59.3%和71.4%,而2002-2003、2004-2005年大部分区域表层土壤水分减少,减少区域面积分别占总面积的53.9%和64.1%;（4）降水是影响土壤水分时空分布的一个重要因素。误差分析结果表明,基于条件温度植被指数的土壤水分遥感反演达到了较好的效果,能够较准确地反映北方地区干旱的分布及变化状况。     

基于高光谱与多光谱植被指数的洪河沼泽植被叶面积指数估算模型对比研究

以洪河国家级自然保护区为研究区,2009年8月中旬,在研究区野外实测沼泽植物冠层的光谱反射率和叶面积指数(LAI),将地面实测的植物高光谱反射率以Landsat-5 TM波段范围为基准进行波谱重采样,以重采样后的光谱反射率计算多光谱植被指数,用几种常见的高光谱和多光谱植被指数建立估算沼泽植被叶面积指数的统计回归模型,对比这些模型的精度,选出最优模型.研究结果表明,用各植被指数建立的估算沼泽植被叶面积指数的回归模型分别为二次函数、对数函数或指数函数;各模型对沼泽植被叶面积指数的反演精度差别较大;在全波段高光谱植被指数中,用全波段归一化植被指数H-FNDVI(R930,R515)构建的估算沼泽植被叶面积指数的模型最佳;在常规高光谱植被指数中,用修正简单比率H-MSR构建的估算沼泽植被叶面积指数的模型最佳;在多光谱植被指数中,用多光谱归一化植被指数M-NDVI构建的估算沼泽植被叶面积指数的模型最佳.对比发现,由多光谱数据提取的植被指数构建的模型对研究区LAI的估算效果不太理想,而从实测高光谱数据提取的窄波段特有植被指数构建的估算沼泽植被叶面积指数模型表现出较明显的优势,表明窄波段植被指数更适合用来监测沼泽植被叶面积指数.     

基于MODIS的海南岛植被指数变化的驱动因子分析

温度、降水和地表覆盖是影响植被指数变化的主导因子，但在不同区域内不同因子对植被指数的影响程度有所不同。海南岛地处独特的热带区域，为弄清温度、降水和地表覆盖对海南岛植被指数的影响，根据MODIS遥感数据，提取了2004年海南岛的月平均植被指数集，采用了相关分析的方法，探讨了海南岛植被指数变化与其驱动因子（温度、降水和地表覆盖）的关系。结果发现海南岛植被指数的变化受温度的影响大于降水作用的影响，而降水作用的影响又大于地表覆盖的驱动作用。     

植被指数方法估算冬小麦冠层叶绿素含量的角度效应研究

叶绿素是表征作物长势状况、光合作用能力及生理状况的重要指标,其含量变化对于分析作物生理生化过程以及指导作物精准管理具有重要意义.该文结合辐射传输模型模拟数据和实测多角度遥感数据研究不同叶倾角株型冬小麦叶绿素含量反演的角度效应,即观测天顶角和太阳天顶角变化对植被指数方法估算冬小麦冠层叶绿素含量精度的影响.结果表明:模拟与实测多角度数据的角度效应影响植被指数与冠层叶绿素含量的相关性,实测多角度数据观测天顶角变化对植被指数与冠层叶绿素含量相关性的影响显著高于太阳天顶角以及平均叶倾角变化特征的影响.其中,实测多角度数据下,红边归一化植被指数(ND705)在后向10°和20°观测天顶角下估算冠层叶绿素含量精度最高(R2=0.71,RMSE=49.95μg/cm2,RRMSE=22％);角度不敏感植被指数(AIVI)垂直观测下估算冠层叶绿素含量精度最高(R2=0.72,RMSE=49.08μg/cm2,RRMSE=21％);观测天顶角小于30°时,红边植被指数估算冠层叶绿素含量精度受角度效应影响较小.     

基于冠层反射和植被指数的华东地区叶面指数反演

1 IntroductionLeaf A rea Index (LA I), defined as half the all-sided leaf or needle surface per unit groundsurface (Chen and Black,1992),is an im portantparam eter to quantify leaf density and m onitorvegetation change.A tthe sam e tim e,LA I is also an i…     

基于过程模型的河北平原冬小麦产量和蒸散量模拟

本文结合作物参数的遥感信息反演和气象要素的空间尺度扩展方法 ,建立以GIS背景数据库为支撑的冬小麦生长模型 ,研究河北平原农田生态系统生物量和蒸散量的区域分布特征。结果显示 ,河北平原 1990年高产区主要集中在保定中南部、石家庄中部、邢台中部和邯郸东部的南北条带上 ,单产在 6 0 0 0～ 84 0 0kghm- 2 之间 ,廊坊东部、沧州大部分、衡水中部、邢台东部和西部太行山区等是低产区 ,单产低于 30 0 0kghm- 2 。总体而言 ,该地区实际产量与光温生产潜力对比仍有较大差距。在冬小麦生长期 ,蒸散量主要在 30 0～ 5 0 0mm之间 ,水分利用效率低于2 0kghm- 2 mm- 1,其中小于 8kghm- 2 mm- 1的概率分布占 4 2 %左右。农业水资源不足 ,水分利用效率低 ,是该地区冬小麦生产面临的严重问题。     

基于地表温度-植被指数特征空间的区域土壤水分反演

针对目前西北地区广泛存在的农业干旱问题,选取了新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,选择云量较少的两幅TM影像,建立地表温度-植被指数特征空间。首先利用线性方程拟合了特征空间的上下边界,比较利用归一化植被指数(NDVI)建立的地表温度-植被指数特征空间Ts/NDVI和利用改进型土壤调整植被指数(MSAVI)构建的地表温度-植被指数特征空间Ts/MSAVI形状的差异,并计算得到两种温度植被干旱指数(Temperature vegetation dryness index-TVDI,分别为TVDIN和MTVDI)。对TVDI与同期野外不同深度的实测土壤重量含水量数据进行回归分析,建立TVDI估测土壤水分的经验模型并对模型进行验证。研究结果表明,TVDIN和MTVDI均能够反演表层土壤水分,其中MTVDI与土壤水分相关性比TVDIN与土壤水分相关性要高,MTVDI能够更好地反映区域土壤水分状况,是一种更有效的土壤水分监测方法,对农业干旱监测具有一定的科学依据。     

基于决策树和MODIS植被指数时间序列的中亚土地覆盖分类

利用MODIS植被指数时间序列对中亚土地覆盖类型分类进行了研究。MODIS数据时间分辨率高,时间序列数据可以表征植被生理活动的动态变化。从时间序列数据中提取植被物候信息,可以实现对不同土地覆盖类型的定量描述。MODIS数据质量信息波段,记录了研究区遥感数据质量,提供植被指数可用性、气溶胶处理、云、冰雪可能性、合成方法等信息,为植被指数时间序列噪声的去除提供一种新的方法。决策树分类结构清晰、不基于正态统计分布假设、效率高、分类精度高。分类结果与统计数据比较,两者一致性较好,精度验证总体精度95.76％,kappa系数0.9516。     

基于NOAA/AVHRR和Terra/MODIS数据的植被指数季节信息比较

依据云南省中部地区的气候系统和地形地貌的区域差异,选择西南山地和东部高原地区为对比区,应用ArcGIS 9.2点面结合分析了AVHRR-NDVI、MODIS-NDVI及MODIS-EVI 3种植被指数对植被季节性变化的敏感度.结果显示:MODIS-EVI在消除影响因素方面效果最好,其与植被覆盖度的线性关系得到明显改善,尤其是在高植被覆盖区表现良好,既避免了植被指数饱和问题的产生,又削弱了大气云雨、地形地貌及土壤背景的影响程度,为遥感定量研究陆地植被提供了数据保证,尤其是涉及有关植被季节性信息的研究.     

Spatio-temporal Characteristics of the Extreme Climate Events and Their Potential Effects on Crop Yield in Ethiopia

Extreme climate events exhibit an increasing spatio-temporal trend globally, and the increasing intensity and frequency may have severe impacts on the human society and natural ecosystems. This study analyzed the extreme temperature and precipitation variability from 1956 to 2016, and evaluated their potential effects on crop yield in Ethiopia. Relative extreme temperature indices exhibited a decreasing trend with low-temperature events, but a significantly upward trend with extreme high temperature events. The frequency of annual warm nights increased to a greater degree than that of cold days. The total annual wet-day precipitation decreased significantly at a rate of -46 mm/decade. Further, the succession of dry days gradually increased by 5.6 day/decade, while an opposite trend of wet days was found with a decline of 1.4 day/ decade. The correlation between annual precipitation and crop production was 0.422, indicating that extreme precipitation indices may have higher explanatory power than extreme temperature indices in the crop yield variations. Moreover, the extreme climate changes have induced significant adverse impacts on crops yield particularly in Ethiopia where no proper adaptation measures have been implemented.     

基于NDVI的绿洲植被生态景观格局变化研究

使用经严格配准的同一季相 1990年和 1998年Landsat -TM和SPOT -HRV图像数据为基础底料 ,编制规一化植被指数 (NDVI)图 ,进而简化生成植被盖度图像。根据策勒绿洲特有的生态景观特征 ,利用两个图像所提供的各植被覆盖级的数量和空间密度分配状况 ,来评价图像所包括时段植被生态环境质量的变化 ,提出绿洲植被生态景观若干保护措施     

黄土高原作物产量及水土流失地形分异模拟

退耕坡地是近年来黄土高原整治生态环境和控制水土流失的有效措施。基于WIN_YIELD 软件, 以延安燕沟流域为例,利用2005 年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料, 模拟分析了不同地形高程、坡度和坡向条件下不同作物产量及水土流失的分异特征。结果表明： 在黄土高原, 地形坡度是影响作物产量、径流和泥沙的重要因素, 地形高程和坡向的影响普遍较微弱; 地形坡度越大, 作物产量越低, 高粱和玉米在坡度为25^o 时的产量模拟值分别较0^o 时下降15.44%和14.32%, 大豆、绿豆和马铃薯的下降幅度依次为5.26%、4.67%和3.84%; 产生径流和泥沙随地形坡度的增大而增大, 在坡度20^o左右存在一个高值区间; 不同作物的水土保持效益由高到低依次为大豆、绿豆(豆类)、马铃薯、玉米和高粱; 坡度小于5^o的坡耕地可以不进行梯田改造, 坡度大于15^o 的坡耕地应及早实现退耕还林还草。     

基于统计模型识别气候变化对农业产量贡献的研究进展

从统计模型与作物机理模型的区别与联系出发, 介绍了识别气候变化对农业产量贡献的3 种主要统计模型, 即时间序列模型、截面模型和面板模型;综述了前人在站点和区域(全球、国家、省级、地区、县级) 尺度对这一问题的研究进展;总结了应用统计模型识别农业产量对气候变化响应敏感性的4 个主要问题, 包括时空尺度问题、产量的非气候趋势去除问题、气候要素间的自相关问题和忽略适应措施的问题;最后针对以上主要问题, 提出了改进建议及今后研究的发展趋势。     

基于LSWI和NDVI时间序列的水田信息提取研究

利用多时相的Landsat TM/ETM+和DEM数据,分别采用直方图匹配(HM)和准不变特征点(PIFs)方法对影像序列进行相对辐射校正,减少了影像的光照和大气条件在时间上的不确定性,提高了归一化植被指数(NDVI)和地表水分指数(LSWI)的计算精度。根据水稻在不同生育期表现出的生理特征,基于LSWI和NDVI时间序列及高程特征,采用二叉树方法提取了浙江省金华市水田信息。经过验证,在空间上水田信息的提取精度达到92.3%,在县域尺度上提取面积与统计年鉴具有0.97的相关度。     

基于SWAT模型的无资料流域产流产沙模拟

准确预报无资料地区的产流产沙,对土壤侵蚀治理具有重要的实践意义。为了研究南方红壤侵蚀区无观测资料流域的产流产沙情况,以福建省长汀县朱溪小流域为研究区,其次一级流域游屋圳子流域和高陂塅子流域分别为参证流域和无观测资料流域。采用相对误差(Re)、决定系数(R2)以及Nash-Sutcliffe效率系数(Ens)评价了SWAT模型在游屋圳子流域的产流产沙模拟的适用性,基于地形指数判定了两子流域的水文相似性。结果表明:SWAT模型适用于游屋圳子流域的产流产沙模拟;游屋圳子流域与高陂塅子流域具有水文相似性,说明两子流域间可以进行模型参数移植;经模型参数移植,模拟得2010年高陂塅子流域年径流量为1.32×107m3,年产沙量为2 200 t。模拟结果不仅为小流域的水土保持治理提供参考,也为其他无资料流域的产流产沙模拟提供方法借鉴。     

自然因子对四川植被NDVI变化的地理探测

许多研究已表明基于遥感的植被指数在地表过程和全球变化研究中具有重要作用,对认识植被变化的驱动因素具有重要意义,但自然因子对植被变化影响仍然难以量化。应用地理探测器模型,研究四川地区自然因子变化对植被分布的空间模式和植被变化的交互影响,并确定了促进植被生长的各主要自然因子最适宜特征。结果表明：① 2000-2015年,四川植被覆盖度状况良好,中高、高植被覆盖面积之和均超过94%;归一化植被指数（NDVI）转化表现为NDVI > 0.4以上区域转化明显,中高和高植被覆盖区面积分别呈显著下降和上升趋势;植被覆盖时空变化差异显著,植被覆盖较高区域位于四川盆地东北部、川西北高原地区,植被覆盖较低区域分布于四川盆地中部城市密集区域。② 土壤类型、高程和年均温度变化等因子较好地解释了植被状况的可变性。③ 自然因子对植被NDVI影响存在交互作用,自然因子协同效应呈现相互增强和非线性增强关系,两种因子交互作用增强了单因子的影响。④ 研究揭示的促进植被生长的各主要因子最适宜特征,有助于更好地理解自然因素对植被NDVI变化的影响及其驱动机制。     

科尔沁沙地不同沙地景观区植被指数对水热因素响应

在全球气候变化背景下,不同尺度下植物对环境条件的响应机制是生态学研究的核心。为了更好理解不同沙地景观区域植被指数(NDVI)对气象水热环境因子的响应机制,以2000-2013年7-9月MODIS遥感影像为数据源,采用3S空间分析技术和通径分析方法,对科尔沁沙地围封保护区、人工造林固沙区和流动沙丘区等3种景观类型区NDVI的变化趋势和影响其变化的同期气象水热因子年降水、关键期降水、关键期最大一次性降水、重要期降水、年均温、关键期均温、关键期最高气温、关键期最低气温等8个因素进行了分析。结果表明:不同景观类型区NDVI整体上呈现增长的态势。降水的影响明显高于气温,且降水主要起正相关作用,气温主要起负相关作用。促进沙地围封保护景观区NDVI增长的气象因子是关键期降水,决策系数最大且为正(0.445);人工造林固沙景观区受到人工造林更新和农业开垦的影响,削弱了水热条件对NDVI的影响,相比较而言,重要期降水影响较大;流动沙丘景观类型区主要受到关键期气温极值的影响,其他因子影响不显著。     

1950—2014年印度粮食单产对气候变化的响应

利用1950—2014年印度粮食单产统计资料及气候变化资料,从实证的角度,定量分析了小麦、水稻单产对气候的年际变化和年代内趋势性变化的响应。结果表明：1）年际变化方面,粮食单产与降水量和雨日数呈显著正相关,与温度和潜在蒸发量呈显著负相关,其中小麦单产与四者的相关系数分别为0.35（P＜0.01）、0.24（P＜0.10）、-0.32（P＜0.05）和-0.41（P＜0.001）,水稻的相关系数分别为0.32（P＜0.05）、0.32（P＜0.05）、-0.26（P＜0.05）和-0.33（P＜0.01）。这表明,高温、少雨导致的水分胁迫不利于粮食增产。2）在年代内趋势性变化方面,1996—2005年印度气候呈现暖、干化趋势,全国平均粮食单产呈下降趋势;从变化速率的空间分异看,单产下降速率与暖、干化速率的空间分异规律基本吻合,单产快（慢）速下降区域与降水量快（慢）速减少、潜在蒸发量快（慢）速增加区域基本一致。水稻和小麦单产变化速率与降水量变化速率的空间分异均呈正相关,与潜在蒸发量变化速率的空间分异均呈负相关。由此表明,降水减少和温度升高导致的水分胁迫是印度粮食单产时空变化的主要气象成因。     

作物需水量研究进展的回顾与展望

国内外有关作物需水研究的进展情况和相关估算方法,包括研究内容、定量估算方法和数学预测方法,通过其分析论述了各方法的主要原理、特点及局限性,并指出了日前作物需水研究领域存在的主要问题是在非均一下垫面条件下,植被与环境以及植被间的相互作用要比均一下垫面复杂得多。目前的计算模式存在着许多假设,普适性不够,难以推广应用,今后需进一步研究的课题与采取的研究思路主要是改进蒸散计算方法。最后简要介绍了一种利用遥感蒸散模型率定通用陆面模式CoLM来估算区域陆面蒸散量以及陆地耗水量的思路。