多平台遥感技术在农业监测领域

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1、多平台遥感技术在农业领域应用示例中国科学院地理科学与资源研究所庄大方主要内容遥感技术系统简介遥感在农业领域的应用地面平台遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演卫星平台遥感研究示例－－MODIS数据中地表参量信息的提取1.遥感技术系统简介什么是遥感（RemoteSensing）遥远的感知，即使用某种遥感器，不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息，经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息。遥感对地观测平台地面－－－航空－－－航天（汽车）（飞机）（卫星）1.遥感技术系统简介遥感信息的特点Spatial：探测范围，空间分辨率Spectra

2、l：光谱分辨率Temporal：重复观测周期遥感技术发展趋势空间分辨率更高：如星载的IKNOS和QuickBird传感器光谱分辨率更高：高光谱（Hyperspectral）技术可以达到nm级光谱分辨率，如国产机载OMIS和PHI传感器多角度遥感：接收地物不同角度的反射信息，对植被定量遥感精度的提高尤为重要，如星载的MISR传感器1.遥感技术系统简介2.遥感在农业领域的应用理论基础通常情况下，不同地物的反射率随波长的变化具有不同的特征，这是该地物的本质特征，是区分不同地物的根本依据。（如植被和水体）同种地物因其内部结构、组成元素的含量、周围环

3、境等的差异，其反射率随着波长的变化也不尽相同。表现形式地物反射光谱曲线2.遥感在农业领域的应用叶绿素的吸收波段水的吸收典型植被反射光谱曲线2.遥感在农业领域的应用9月20日玉米、大豆5月20日小麦、油菜不同作物的反射光谱曲线2.遥感在农业领域的应用农作物长势监测病虫害监测农作物估产作物类别和种植面积提取土壤质量监测（水分、肥力）……3.地面遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演碳氮比遥感定量反演的农学意义碳和氮是作物体内两种基本元素，其含量或浓度与作物的生长发育息息相关不同作物在不同生育期的碳氮比比值及其变化规律均不相同，碳氮比可以综合反

4、映其生长发育状况，尤其是其营养状态地面平台碳氮比研究的意义通过光谱数据直接提取碳氮比信息，避免破坏性试验和繁琐的实验室生化实验，指导农业生产，如施肥为航空和航天平台遥感数据的应用提供地面试验依据和高精度的算法与模型保证3.地面遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演统计模型研究Step1.以反射率或其变化形式作为自变量Step2.确定统计量，作为方程建立依据Step3.确定因变量，进行多元回归分析Step4.对回归结果进行解释和分析3.地面遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演碳氮比与log(1/R)的相关系数图3.地面遥感研究示例－－植

5、物碳氮比的遥感定量反演log(1/R)与碳氮比和总氮倒数的相关系数图，两条曲线几乎重合，明确说明了氮素在碳氮比中作为限制因子的角色几乎重合3.地面遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演回归分析效果3.地面遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演碳氮比反演的物理机制探索基本原理：纤维素、木质素和蛋白质在2100nm附近不同的光谱特征3.地面遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演0.750.80.850.90.9512030205020702090211021302150217021902210波长(nm)相对反射率R'92HFS10HE3

6、92CWS37HE550.19％52.35％连续统去除后光谱曲线对不同碳浓度的响应3.地面遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演连续统去除后光谱曲线对不同碳浓度的响应51.54％51.61％3.地面遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演连续统去除后光谱曲线对不同氮浓度的响应3.51％2.16％3.地面遥感研究示例－－植物碳氮比的遥感定量反演碳氮比指数（CNRI）CarbontoNitrogenRatioIndexCNRI＝aS2+b4.卫星平台遥感研究示例－－MODIS数据中地表参量信息的提取MODIS数据的特点（MODerateIma

7、gingSpectrometer）空间分辨率：250m，500m，1000m，扫描宽度为2330km光谱分辨率：可见光到热红外36个波段时间分辨率：半天（Terra，Aqua双星）应用：大气观测、陆地观测、海洋观测4.卫星平台遥感研究示例－－MODIS数据中地表参量信息的提取大气可降水量估算对MODIS数据，17通道(0.905mm)、18通道(0.936mm)、19通道(0.940mm)是大气水汽吸收通道，2通道(0.865mm)、5通道(1.240mm)为非吸收通道，利用这些通道分别计算两通道比值和三通道比值，由查表即可获得三个吸收通道

8、的大气垂直可降水量值，由三个通道的水汽值的使用权重加和，获得平均水汽值。4.卫星平台遥感研究示例－－MODIS数据中地表参量信息的提取气溶胶光学厚度的估算有多种方法可直接从遥感数