基于MODIS波谱分析的作物信息提取研究

基于MODIS波谱分析的作物信息提取研究

论文摘要

作物信息遥感提取是遥感技术在农业领域应用的重要内容。遥感技术作为地球信息科学的前沿技术,可以在短期内连续获取大范围的地面信息,实现农业信息的快速收集和定量分析,反应迅速,客观性强,是目前最为有效的对地观测技术和信息获取手段。尤其近年来新的高空间分辨率、高光谱、雷达等遥感技术的发展,为农业现代化管理提供了新的机遇。 我国幅员辽阔,作物种类丰富,如何及时、客观、准确地收集我国作物信息,对科学指导农业发展具有重要的意义。我国从20世纪80年代起开始开展农业遥感监测工作,在农作物遥感估产方面已取得了长足的进步。但在过去的二十几年中,大尺度农作物信息提取多以NOAA/AVHRR数据为基础。由于NOAA/AVHRR本身不是为土地覆盖和植被研究所设计的,受其本身数据特性的局限,其监测精度有待进一步提高。 Terra/MODIS是一种新型和重要的卫星遥感器,其数据性能有了很大改善,空间分辨率为1000m,500m,250m,在波谱0.4-14.5μm范围内有36个波段,覆盖了可见光、近红外和短波红外波段,而且波段均较窄,加上其每天一次对地区覆盖的高时间分辨率,MODIS的发射为大尺度作物遥感监测和估产提供了新的机遇。 本论文以MODIS数据为主要信息源,以农作物的波谱特性和生物学特性机理为基础,开展利用MODIS数据的高光谱多时相及免费获取的优势,进行大尺度农情遥感监测研究,发展了适用的模型和算法,实现大尺度主要作物类型信息的遥感提取和产量遥感估算,提高了农作物遥感定量精度,同时探讨建立基于MODIS数据的全球重点地区主要农作物遥感监测技术与方法。 论文主要创新点和主要研究成果如下: (1) 基于MODIS数据的特征波段选取与时相选择 基于农学知识,结合MODIS数据的具体特点和农业工程的实际应用,根据作物的波谱特性和生物学特性,对MODIS的7个对地观测光学波段进行波谱信息分析,选取了Red、Blue、NIR、ESWIR四个特征波段及NDVI、EVI、LSWI

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 第一节 立题背景和研究意义
  • 第二节 国内外研究进展
  • 2.1 国外研究进展
  • 2.2 国内研究现状
  • 2.3 发展趋势
  • 第三节 问题与分析
  • 3.1 作物识别精度与工作效率问题
  • 3.2 我国的大尺度农情监测需求
  • 第四节 研究内容与方法
  • 4.1 研究目标
  • 4.2 研究内容
  • 4.3 论文研究总体思路
  • 4.4 论文的组织与结构
  • 第二章 MODIS数据特征分析及处理技术
  • 第一节 大尺度作物监测常用的遥感图像
  • 1.1 常用的光学遥感图像
  • 1.2 常用的雷达遥感图像
  • 第二节 MODIS数据特征及其数据产品
  • 2.1 MODIS数据特征
  • 2.2 MODIS数据产品
  • 2.3 MODIS数据产品的文件格式
  • 第三节 MODIS 1B数据处理技术
  • 3.1 MODIS 1B数据大气校正
  • 3.2 MODIS 1B反射率的太阳高度角校正
  • 3.3 MODIS 1B数据几何校正
  • 第四节 本章小结
  • 第三章 作物信息提取中MODIS特征波段选取与时相选择
  • 第一节 研究区概述
  • 1.1 我国主要作物类型空间分布状况及遥感重点监测区
  • 1.2 研究区主要农作物及农业生产状况
  • 第二节 作物种植面积遥感监测与作物类型信息提取
  • 第三节 基于MODIS数据的特征波段选取与时相选择
  • 3.1 基于作物遥感机理的MODIS特征波段的提取和特征参量的生成
  • 3.2 基于作物生育期光谱特征的多时相MODIS数据的选取
  • 第四节 本章小结
  • 第四章 基于MODIS波谱特性的主要作物类型信息提取
  • 第一节 基于模糊ARTMAP的夏季作物类型信息提取
  • 1.1 模糊ARTMAP遥感分类算法
  • 1.2 基于模糊ARTMAP算法的冬小麦提取
  • 第二节 基于决策树方法的秋季作物类型信息提取
  • 2.1 决策树分类
  • 2.2 基于决策树方法的北京地区秋季作物类型信息的提取
  • 第三节 误差来源分析
  • 3.1 数据源误差
  • 3.2 数据处理过程的误差
  • 第四节 本章小结
  • 第五章 基于MODIS温度植被角度的作物产量遥感估算
  • 第一节 作物产量遥感估算
  • 1.1 作物产量估算模型
  • 1.2 作物产量遥感估算
  • 第二节 温度植被角度指数的构建
  • 2.1 NDVI/EVI—Ts空间
  • 2.2 基于MODIS的NDV/EVI-Ts空间的构建
  • 第三节 基于温度植被角度指数的作物产量模型构建
  • 3.1 实验区介绍及数据处理
  • 3.2 模型构建技术流程
  • 3.3 地面观测点布设与数据采集
  • 3.4 基于温度植被角度指数的作物产量模型
  • 第四节 本章小结
  • 第六章 全球重点地区主要农作物遥感监测技术与方法
  • 第一节 美国冬小麦生产状况
  • 第二节 美国冬小麦长势监测与产量预测
  • 2.1 数据准备及预处理
  • 2.2 NDVI/EVI应用评价和冬小麦长势与预测模型
  • 2.3 结果与分析
  • 第三节 本章小结
  • 第七章 结论与展望
  • 第一节 主要研究结论
  • 第二节 存在的问题及前景展望
  • 参考文献
  • 攻读博士学位期间参与的主要课题及发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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