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水稻是我国主要粮食作物之一。水稻种植面积的提取以及产量估算对于粮食生产安全具有重要意义。
近年来,国内外学者在利用MODIS数据进行稻田信息提取上尚处于初步的探索试验阶段。本文在借鉴其他学者的研究上,利用MODIS陆地反射率产品MOD09A1数据对江苏省水稻的种植面积进行了识别提取研究,并在此基础上估算了水稻的产量。
MOD09A1数据为500m分辨率包括MODIS1至7波段的8天合成产品。MODIS1至7波段涵盖了从可见光到短波近红外的波谱范围,利于识别植被、土壤和水体,本文的研究即是利用稻田光谱在水稻生长阶段中的变化从影像数据中判定提取稻田像元。
本文从2001到2006年的6年中选取水稻全生育期的无云影像数据对江苏省南部、中部和北部地区稻田进行了植被指数采样分析。分析结果显示,稻田的植被指数在水稻移栽期处于最低值,分孽拔节后迅速上升,在孕穗与抽穗期形成达到高值阶段形成两个峰值;灌浆成熟后,植被指数又迅速下降;在空间上,南方地区的稻田植被指数平均值总体上要小于北方地区0.6左右,并且其水稻生长期要比北方地区延迟10天左右。利用稻田植被指数的这种时空变化规律,就可以用简单的阈值条件从多时相的MODIS数据中判别提取出稻田像元。
通过统计分析6年的影像数据,本文发现在水稻移栽及分孽期,云雨天气很多,MODIS数据质量普遍不高;因此,本文利用数据质量较好的抽穗期和黄熟期两景影像进行植被指数阈值判定来提取稻田像元。本文使用的阈值判定方法考虑到了江苏省南北地区稻田植被光谱指数的差异,对南方8个地级市和北方5个地级市分别进行了图像阈值判定提取。判定提取结果显示,除了徐州、盐城和南京,提取的其他地级市稻田面积与农业统计值都比较吻合。
在提取的稻田影像基础上,本文利用02、03和04年的农业统计产量数据和稻田植被指数进行了孕穗期与抽穗期的单生育期及多生育期的线性回归分析。分析结果表明,①由NDVI指数分析得到的估产方程相关系数比EVI指数的要高;②单生育期与多生育期的回归方程估产结果很相近。在得到的估产方程中,相关系数最大的为04年抽穗期NDVI线性回归方程,其值达到了0.66;利用此方程对其他年份的影像数据进行估产,江苏省全省及各地级市的产量估算值与农业统计资料都很接近。