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基于作物生长模型和遥感数据同化的区域玉米产量估算
  • ISSN号:1002-6819
  • 期刊名称:《农业工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP79[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] S127[农业科学—农业基础科学]
  • 作者机构:[1]北京师范大学地理学与遥感科学学院,遥感科学国家重点实验室,北京100875, [2]吉林农业大学信息技术学院,长春130118
  • 相关基金:国家“863”计划项目(2006AA10A309);国家“973”计划项自课题(2007CB714407);国家自然科学基金项目(40871163):国家“863”计划项目(2006AA120108)
中文摘要:

为了将遥感观测到的玉米生长期间作物冠层方向反射波谱的时间序列变化信息用于区域玉米产量估算,该文将时间序列中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)数据和高空间分辨率Landsat TM遥感观测数据相结合,以叶面积指数(LAI)作为耦合作物生长模型(crop environment resource synthesis-Maize,CERES-Maize)和植被冠层反射率模型(scattering by arbitrarily inclined leaves,SAIL)的关键参数,提出了将耦合模型与时间序列遥感观测数据同化进行区域玉米产量估算的方案。该文选择吉林省榆树市为研究区,采用MODIS和Landsat TM2种尺度数据集,利用SCE.uA(shuffled complex evolution method developed at the University of Arizona)算法分别进行玉米产量同化估产研究,得到玉米单产空间分布的估计结果,结合遥感估算的种植面积求算榆树市玉米总产量。结果表明,与玉米统计总产量相比,2007、2008和2009年遥感数据同化估算的总产量误差分别为9.15%、14.99%和8.97%;与仅利用CERES.Maize模型模拟得到的产量误差相比,3a间遥感估算总产量的误差分别减小了7.49%、1.21%和5.23%,且采用MODIS和TM遥感数据估算的玉米产量表现了其空间差异性。利用榆树市3a间玉米产量的明显差异,分析了时序遥感数据对作物长势和产量变化信息的表达能力,同年份内时序归一化差值植被指数越大,对应的玉米产量越高;年际间遥感观测反射率的差异通过数据同化方法能够反映年际间玉米产量差的变化。该文提出的玉米估产方案为将来进一步结合多源遥感数据、植被冠层反射率模型与作物生长模型进行区域玉米估产研究提供了参考。

英文摘要:

In order to apply time-series variation information of reflectance spectrum at direction of crop canopy which was observed by remote sensing in crop growing stages to estimate the regional corn yield, a practical scheme to assimilate time-series remote sensing data and the CERES-Maize (crop environment resource synthesis-Maize)growth model coupled with the canopy reflectance model SAIL(scattering by arbitrarily inclined leaves) through leaf area index for regional maize y!eld estimation was addressed based on the time-series MODIS (moderate resolution imaging spectroradiometer) and high spatial resolution TM observation data. The proposed scheme was applied to Yushu city located in Northeast China. The spatial distribution of maize per unit yield was determined by applying the SCE-UA (shuffled complex evolution method developed at the University of Arizona) optimization algorithm to the maize yield estimation, and the gross maize yield in Yushu city was estimated through per unit yield multiplied by maize planting area which was extracted using remote sensing data. The results indicated that comparing to the statistical data of maize yield, the estimation errors of the total maize yield estimation by using remote sensing data assimilation were 9.15%, 14.99% and 8.97% in 2007, 2008 and 2009 respectively. Comparing to those only running the CERES-Maize model, the errors of the total maize yield estimation by using remote sensing data assimilation decreased by 7.49%, 1.21% and 5.23% in 2007, 2008 and 2009 respectively. The maize yield estimated by MODIS and TM data revealed its spatial heterogeneity. The expression capability of maize growth condition and yield variation was analyzed using time-series remote sensing data in this paper. The greater time-series NDVI in the same year was, the higher the maize yield was. The inter-annual variations of remote sensing observations mirrored the inter-annual variations of maize yield gap by using the data assimilation method. This scheme for estimating corn

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期刊信息
  • 《农业工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国农业工程学会
  • 主编:朱明
  • 地址:北京朝阳区麦子店街41号
  • 邮编:100125
  • 邮箱:tcsae@tcsae.org
  • 电话:010-59197076 59197077 59197078
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-6819
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2047/S
  • 邮发代号:18-57
  • 获奖情况:
  • 百种中国杰出学术期刊,中国精品科技期刊,中国科协精品科技期刊工程项目期刊,RCCSE中国权威学术期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国食品科技文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:93231