基于定量遥感产品和作物生长模型同化的农作物长势监测与估产方法研究

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1、分类号Ul】C；坚，_及编号中国科学院研究生院硕士学位论文薹王室量蓬蹙塞品塑．篷塑生量槿型厦他的壅佳塑长垫照塑墨谴主虚鎏硅唆置闰岩，-：日b寸T予x州I—～擅亟尘—巫窥虽主匡型茎继i§!壁窿魍型究匦——申请学位级别型堂亟±⋯：学科专业名称一丝图堂皇丝理盏!曼垂鱼t论=：i：提交}j期论文答辩日期————～————培养单位一一生国型墨筮墅壁廑蟹耍窑匝学位授予孽位⋯：鬯旦型堂暄亟塞生跪答辩朝矧书勰雾J／攘繁摘鼷卫星遥感和作物生长模型狂作物长势懿测和产量预测方面优势互补。遥感盟测濉以揭示作物生长发育和产量形成的内在机理，作物模型在区域应用时初始值的获取和参数瓣嚣蠛

2、佬遇裂缀多嚣难。热露逶过二考瓣缝合发挥蚤爨蕊最大优势楚近年寒蓬痰外的研究热点。在前人的研究撼础之上，考虑现有的资料及技术条件，为了研究作物生长模型的遥感蕊患曩位爰予区壤俸蘩长势蕊溅及{盍产戆方法，本文主要剥霆摸叛数攥、实圭篷测量数据及小区域的潺感数据对所提出的同化方法的可行饿进行了验证。研究工作主要涉及以下几个方筒：(i)阕亿数撵懿准冬，包攥：遗瑟鼗撼秘遥感数攒。圭电面数据主要米自2001年在北京市顺义区进行的“羼～—机——地定量遥感综合试验”。遥感数据为MODIS数据，并通过RSIS遥感反演系统完成了MODIS数据的颥楚理戳及法I静反演。(2)作物生长模型

3、的选择及标定。选择DSSATv4．0框架的CERES—Wheat小麦模型作为研究对象。利用顺义区赵全营乡豹4块搀遗--NW2、NW3、NW4、NW5遗块的褒涮数爨对CERESWheat模型遗孬耩定，使其能够较准确地模拟小黉41l品种的生长发育状况。(3)研究基于SCE—UA算法的CERES—Wheat模型的同化方法，并对方法的可行性遂学骏诞。同化过程以叶面积指数(Leafareaindex，简称LAI)作为结合点，利用sCtUA算法不断调整CERES—Wheat模型中小麦播种日期、种植密度、追肥日期及追肥量四个模型初始变量的取壤，直至模墅摸整l，轰I与舞部“

4、蕊嚣”LAI戆差蓬满避se嚣-澄算法的收敛条件。本文从小麦长势监测与估产的角度，在NW2、NW3、NW4、NW5地块，对基于SCE—UA优化辣法的CERES—Wheat模型的同化方法进行了验证，得到以下结果和结论：≯在外部“观测”LAI不存在误差时，经过同化精，CERES—Wheat模型能很好地模拟小麦的开花日期、成熟日期、LAt及产量。≯模型麓亿磊主要生育麓及产量的模拟误差对努部“蕊浏”LAI酌误差其套基于定量遥感产品和作物生长模型同化的农作物长势监测与估产方法研究较好的鲁棒性。》只利用冬小麦生育期内两天的MODISLAI反演数据完成CERES—Wheat

5、模型的小区域遥感同化，开花期模拟最大误差两天，成熟期模拟最大误差1．3天，产量模拟最大误差8．55％，最小误差3．50％。以上结果说明，本文提出的基于ScE-UA算法的CERES—Wheat模型的同化方法是可行的。本文没在区域上对CERES_Wheat模型的同化效果进行验证。要实现基于作物生长模型同化的区域农作物长势遥感监测与估产，还有很多工作需要进一步深化，是近期的重要研究方向。关键词：遥感数据，作物生长模型，同化，长势监测，估产StudyonCropGrowthMonitoringandYieldPredictionbyassimilationofqua

6、ntitativeremotesensingproductandCropGrowthModelYanYah(CartographyandGeographyInformationSystem)Directedby：ProfDr,Qin-huo“uABSTRACTAccuratecropgrowthmonitoringandyieldpredictionaresignificantlyimportanttofoodsecurityandsustainabledevelopmentofagriculture．Cropyieldestimationbyremotes

7、ensingandcropsimulationmodelshavehi媾lypotentialapplicationincropgrowthmonitoringandyieldforecasting．However,bothofthemhavelimitationsinmechanismorregionalapplication，respectively，Therefore，approachandmethodologystudyoncombinationofremotesensingdataandcropgrowthmodelsareconcernedbym

8、anyresearchers．Basedonther