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離目標通過非直接接觸而測量、判定和分析目標的技術(shù)。任何物體都具有吸收和反射不同波長電磁波的特性這是物體的基本特性。遙感估產(chǎn)是根據(jù)生物學原理在收集、分析各種作物不同光譜特征的基礎(chǔ)上通過衛(wèi)星傳感器記錄地表信息、辨別作物類型、監(jiān)測作物長勢并在作物收獲前預測作物的產(chǎn)量。它包括2項重要內(nèi)容:作物識別與播種面積提取、長勢監(jiān)測與產(chǎn)量預報。遙感估產(chǎn)的意義農(nóng)作物生長狀況的動態(tài)監(jiān)測和產(chǎn)量的及時、準確預測對于國家糧食政策的制定、

2、農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展以及對外糧食貿(mào)易都有重要意義。誰能較早、準確地掌握各種糧食的生產(chǎn)信息誰就會在世界糧食貿(mào)易中掌握主動權(quán)獲得較好的經(jīng)濟效益。災(zāi)害、糧食產(chǎn)量損失的預測對國計民生、國家的長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、準確、動態(tài)的優(yōu)點被廣泛應(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。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)要求同時也要兼顧經(jīng)濟效益好的信息源對估產(chǎn)將起到事半功倍的效果。2.遙感枯產(chǎn)區(qū)劃農(nóng)作物生長的動態(tài)監(jiān)測和估產(chǎn)是大面積的應(yīng)用需要將自然條件、社會環(huán)境以及農(nóng)作物的生長狀況基本相同的地區(qū)歸類以便于作物生長狀況的監(jiān)測與估產(chǎn)模型的構(gòu)建。3.地面采樣點布設(shè)及觀測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)足夠的樣點監(jiān)測作物實際生長狀況和產(chǎn)量作為遙感信息的補充和驗證。言將這些有關(guān)的物理學定律寫成數(shù)學模型在一定假設(shè)條件下

4、確定邊界條件簡化模型尋求合適的數(shù)學解法通過模擬試驗調(diào)整參數(shù)最后建立作物估產(chǎn)的數(shù)值模擬模型閣。由于影響物生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的內(nèi)、外因素很多導致描述這些過程的模型往往很復雜這些因子在大面積觀測取樣時又存在一定問題使模型應(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)濟和客觀等優(yōu)點但遙感不能直接感知作物產(chǎn)量通過測定作物光譜反射率來感知葉面積指數(shù)但各種作物葉面積指數(shù)與其經(jīng)濟產(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平均單產(chǎn)的模型時首先以相似性原理為依據(jù)根據(jù)田間試驗及農(nóng)業(yè)氣象觀測資料建立作物生長發(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)進行宏觀數(shù)值模擬試驗建立作物估產(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)點操作性和準確性都大幅度提高。遙感估產(chǎn)研究進展國外1972年美國發(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，極大的促進了遙感估產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。1974到1978年間，由美國農(nóng)業(yè)部(USDA)、國家海洋大氣管理局(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”計劃（LACIE，LargeAreaCropInventyExperiment），達到了利用遙感影像資料對全

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，到1977年對全球的小麥進行估產(chǎn)并且精度達到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，被遙感界譽為遙感估產(chǎn)的典型和里程碑。1978年美國發(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，由美國農(nóng)業(yè)部、國家宇航局、美國

8、商業(yè)部、國家海洋大氣管理局和美國內(nèi)政部提出了“利用空間遙感技術(shù)進行農(nóng)業(yè)和資源調(diào)查”計劃，該計劃內(nèi)容主要包括農(nóng)作物早期預警與農(nóng)作物條件評價、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個方面的數(shù)據(jù)，進行全世界范圍內(nèi)包括水稻、大豆、玉米、小麥、棉花等多種糧食作物長勢評估和產(chǎn)量預測，取得了巨大的社會效益和經(jīng)濟收益。美國在農(nóng)作物估產(chǎn)方面取得的巨大成就，引起了世界各國的廣泛關(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)建了美國平原冬小麥和春小麥的單產(chǎn)模型。法國在肯尼亞、哈薩克斯坦等地進行了基于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，對印度主要水稻產(chǎn)區(qū)進行水稻種植面積試驗。1989年，泰國利用LsatMSS數(shù)據(jù)通過DIPIX圖像分析系統(tǒng)，編制了泰國水稻面積分布等級圖。印度學者Rao和A