基于遙感技術(shù)的滹沱河流域農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)提取
發(fā)布時(shí)間：2020-12-07 18:22
種植結(jié)構(gòu)是農(nóng)作物種植空間分布和種植模式信息的組合,種植結(jié)構(gòu)的調(diào)查對(duì)保障糧食安全、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等具有重要意義。衛(wèi)星遙感大范圍、多源、多時(shí)空的特點(diǎn)為快速精準(zhǔn)的種植結(jié)構(gòu)提取提供了重要技術(shù)支持。近年來我國(guó)自主高分辨率衛(wèi)星的不斷增加為種植結(jié)構(gòu)提取提供了豐富數(shù)據(jù)源。但利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)的種植結(jié)構(gòu)提取目前仍面臨一些困難:一是部分?jǐn)?shù)據(jù)受云、霧霾等的影響存在質(zhì)量問題,數(shù)據(jù)難以形成時(shí)序性強(qiáng)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)集;二是目前多數(shù)種植結(jié)構(gòu)提取方法對(duì)高分辨率數(shù)據(jù)的適用性有待驗(yàn)證;三是多數(shù)作物提取模型需要樣本作為先驗(yàn)知識(shí),目前存在樣本缺失難以滿足農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)需求的問題�；诖�,本文在MODIS與GF-1數(shù)據(jù)的支持下,以滹沱河流域?yàn)檠芯繀^(qū),系統(tǒng)研究了流域內(nèi)農(nóng)作物生長(zhǎng)期NDVI變化規(guī)律,探索了有限GF-1數(shù)據(jù)條件下構(gòu)建的決策樹模型對(duì)作物的識(shí)別效果及廣義DEM方法在作物快速識(shí)別中的應(yīng)用潛力。主要研究工作及成果如下:（1）通過對(duì)比分析農(nóng)作物物候特征和Savitzky-Golay濾波的NDVI時(shí)序曲線,得出研究區(qū)主要農(nóng)作物生長(zhǎng)期內(nèi)各物候階段的NDVI變化規(guī)律�；贜DVI時(shí)序分析成果,利用2018全年23期MODIS-NDVI數(shù)據(jù)構(gòu)...
【文章來源】：河北工程大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
研究技術(shù)路線
第2章研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理7第2章研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理2.1研究區(qū)概況滹沱河為海河流域子牙河系的兩大支流之一，發(fā)源于山西省繁峙縣五臺(tái)山北麓泰戲山下，向西經(jīng)代縣、五臺(tái)山、原平、定襄、忻州，于金山受阻，改向東流，經(jīng)忻州襄縣于陽泉市穿太行山脈進(jìn)入河北省平山縣境內(nèi)，東流至獻(xiàn)縣老河口樞紐與滏陽河匯合流入子牙河，全長(zhǎng)587km控制流域面積24690km2。流域地理位置為112°13′～115°16′E，37°17′~39°28′N，跨山西與河北兩省，滹沱河流域位置如圖2-1所示。流域內(nèi)海拔介于7～3091m之間，地勢(shì)上西高東低，逐漸下降，主要包括山間盆地、山地、丘陵、平原四種地貌類型，分別占流域總面積的20%、50%、10%、20%[48,49]。源頭至山西五臺(tái)縣瑤池村滹沱河上游，沿五臺(tái)山、云中山向西南流經(jīng)山西忻州帶狀盆地，河槽寬淺平緩，水流緩慢；瑤池村至黃壁莊水庫為中游河段，流經(jīng)太行山山區(qū)和丘陵地帶；黃壁莊水庫以下至河北獻(xiàn)縣為下游河段，流經(jīng)地貌屬平原地帶[50]。圖2-1滹沱河流域地理位置與研究子區(qū)域劃分圖Fig.2-1LocationofHutuoRiverBasinanddivisionofresearchsubareas滹沱河流域地處暖溫帶，為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季少雨多風(fēng)沙，夏季高溫多雨，秋季晴朗，冬季寒冷干燥，流域內(nèi)氣候條件受地形影響差異明顯：氣溫隨海拔的增加而降低，中上游多年平均氣溫為8.0～9.0℃，下游為11.8～13.3℃；
第3章基于決策樹方法的種植結(jié)構(gòu)提取173.1.2農(nóng)作物物候與植被指數(shù)變化分析將物候歷農(nóng)時(shí)信息與NDVI時(shí)間系列時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可以得出作物各生長(zhǎng)階段的NDVI變化趨勢(shì)。由圖3-1與表2-1分析可知，冬小麥從9月出苗到11月分蘗，NDVI值小幅度增長(zhǎng)并維持在較低水平，12月停止生長(zhǎng)并進(jìn)入為期兩個(gè)月的越冬期，越冬期NDVI處于低值狀態(tài)且小幅下降，3月開始返青，NDVI緩慢增長(zhǎng)，4月下旬到5月上旬的拔節(jié)、抽穗是冬小麥的快速生長(zhǎng)時(shí)期，NDVI表現(xiàn)為快速增長(zhǎng)并在5月上旬達(dá)到最大值，隨著冬小麥進(jìn)一步成熟，冬小麥NDVI開始下降，直至6月上旬成熟收獲，表現(xiàn)為耕種前NDVI；夏玉米于6月下旬播種，隨后開始快速生長(zhǎng)，NDVI保持增長(zhǎng)狀態(tài)，到8月中旬抽雄NDVI達(dá)到峰值，接著成熟收獲，NDVI下降；春玉米生長(zhǎng)周期比夏玉米長(zhǎng)，于4月下旬開播種后開始到7月下旬抽雄，NDVI曲線呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，出苗時(shí)NDVI緩慢增長(zhǎng)，出苗后快速增長(zhǎng)，7月下旬NDVI達(dá)到最大值后逐漸下降，9月下旬10月上旬成熟并收獲后NDVI降為最小值；谷子和春玉米生長(zhǎng)變化趨勢(shì)相同并存在生長(zhǎng)周期的重疊，與春玉米不同的是，谷子播種期比春玉米晚一個(gè)月，當(dāng)谷子出苗NDVI緩慢爬升時(shí)，春玉米已進(jìn)入NDVI的快速增長(zhǎng)階段。3.1.3基于MODIS-NDVI的決策樹作物提取模型構(gòu)建決策樹分類規(guī)則的確定直接影響著作物識(shí)別的精度，以NDVI時(shí)序特征值為閾值的決策樹分類模型，要求必須找到能夠區(qū)分不同作物的NDVI差異最大的時(shí)相或作物特有的發(fā)生NDVI變化的關(guān)鍵時(shí)相，從重構(gòu)后的樣本地物NDVI變化時(shí)序曲線圖3-2和樣本地物各個(gè)時(shí)相的MODIS-NDVI特征值表3-1可以找到作物識(shí)別的關(guān)鍵時(shí)相和分類閾值，這是決策樹規(guī)則制定的關(guān)鍵。圖3-2研究區(qū)主要地物NDVI變化曲線Fig.3-2NDVIchangecurveofmainfeaturesinthestudyarea
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]綜合NDVI時(shí)序特征的冬小麥混合像元分解及面積估算[J]. 王利民,劉佳,姚保民,高建孟,楊福剛. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào). 2019(27)
[2]基于Sentinel-2A NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)的冬小麥識(shí)別[J]. 甄曉菊,張雪紅,吳國(guó)明,傅曉藝,何泱,洪長(zhǎng)橋. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué). 2019(16)
[3]農(nóng)業(yè)土地資源遙感研究動(dòng)態(tài)評(píng)述[J]. 吳文斌,余強(qiáng)毅,楊鵬,陸苗,胡瓊,宋茜,史云,孫晶,張保輝,史中超. 中國(guó)農(nóng)業(yè)信息. 2019(03)
[4]應(yīng)用Sentinel-2A NDVI時(shí)間序列和面向?qū)ο鬀Q策樹方法的農(nóng)作物分類[J]. 杜保佳,張晶,王宗明,毛德華,張淼,吳炳方. 地球信息科學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[5]基于Landsat8影像時(shí)間序列NDVI的作物種植結(jié)構(gòu)提取[J]. 白燕英,高聚林,張寶林. 干旱區(qū)地理. 2019(04)
[6]基于GF-1衛(wèi)星的縣域冬小麥面積提取及年際變化監(jiān)測(cè)[J]. 左憲禹,韓林果,葛強(qiáng),張哲,田軍鋒. 河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(01)
[7]基于遙感影像的縣域冬小麥種植信息提取——以陜西省武功縣為例[J]. 王建興,車自力. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2018(05)
[8]基于GF-1石棉礦粉塵污染范圍提取研究[J]. 楊文芳,皮英楠,馬世斌,盧世銀,辛榮芳. 青海大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[9]基于GF-1影像NDVI年度間相關(guān)分析的冬小麥面積變化監(jiān)測(cè)[J]. 王利民,劉佳,姚保民,季富華,楊福剛. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(08)
[10]基于GF-1遙感數(shù)據(jù)決策樹與混合像元分解模型的冬小麥種植面積早期估算[J]. 王凱,趙軍,朱國(guó)鋒,張佩云,劉江濤,陳棟棟. 遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2018(01)
博士論文
[1]農(nóng)業(yè)干旱時(shí)滯效應(yīng)及時(shí)空分布模型研究[D]. 劉新俠.河北工程大學(xué) 2019
[2]基于空間信息重構(gòu)技術(shù)的東北三省作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空演變研究[D]. 唐鵬欽.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[3]基于高分一/六號(hào)衛(wèi)星影像特征的農(nóng)作物分類研究[D]. 鄭利娟.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所) 2017
[4]基于GF-1/WFV和面向?qū)ο蟮霓r(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)提取方法研究[D]. 宋茜.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2016
碩士論文
[1]滹沱河流域水資源調(diào)度模型研究與調(diào)度決策支持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D]. 陳磊.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2019
本文編號(hào)：2903705
【文章來源】：河北工程大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
研究技術(shù)路線
第2章研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理7第2章研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理2.1研究區(qū)概況滹沱河為海河流域子牙河系的兩大支流之一，發(fā)源于山西省繁峙縣五臺(tái)山北麓泰戲山下，向西經(jīng)代縣、五臺(tái)山、原平、定襄、忻州，于金山受阻，改向東流，經(jīng)忻州襄縣于陽泉市穿太行山脈進(jìn)入河北省平山縣境內(nèi)，東流至獻(xiàn)縣老河口樞紐與滏陽河匯合流入子牙河，全長(zhǎng)587km控制流域面積24690km2。流域地理位置為112°13′～115°16′E，37°17′~39°28′N，跨山西與河北兩省，滹沱河流域位置如圖2-1所示。流域內(nèi)海拔介于7～3091m之間，地勢(shì)上西高東低，逐漸下降，主要包括山間盆地、山地、丘陵、平原四種地貌類型，分別占流域總面積的20%、50%、10%、20%[48,49]。源頭至山西五臺(tái)縣瑤池村滹沱河上游，沿五臺(tái)山、云中山向西南流經(jīng)山西忻州帶狀盆地，河槽寬淺平緩，水流緩慢；瑤池村至黃壁莊水庫為中游河段，流經(jīng)太行山山區(qū)和丘陵地帶；黃壁莊水庫以下至河北獻(xiàn)縣為下游河段，流經(jīng)地貌屬平原地帶[50]。圖2-1滹沱河流域地理位置與研究子區(qū)域劃分圖Fig.2-1LocationofHutuoRiverBasinanddivisionofresearchsubareas滹沱河流域地處暖溫帶，為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季少雨多風(fēng)沙，夏季高溫多雨，秋季晴朗，冬季寒冷干燥，流域內(nèi)氣候條件受地形影響差異明顯：氣溫隨海拔的增加而降低，中上游多年平均氣溫為8.0～9.0℃，下游為11.8～13.3℃；
第3章基于決策樹方法的種植結(jié)構(gòu)提取173.1.2農(nóng)作物物候與植被指數(shù)變化分析將物候歷農(nóng)時(shí)信息與NDVI時(shí)間系列時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可以得出作物各生長(zhǎng)階段的NDVI變化趨勢(shì)。由圖3-1與表2-1分析可知，冬小麥從9月出苗到11月分蘗，NDVI值小幅度增長(zhǎng)并維持在較低水平，12月停止生長(zhǎng)并進(jìn)入為期兩個(gè)月的越冬期，越冬期NDVI處于低值狀態(tài)且小幅下降，3月開始返青，NDVI緩慢增長(zhǎng)，4月下旬到5月上旬的拔節(jié)、抽穗是冬小麥的快速生長(zhǎng)時(shí)期，NDVI表現(xiàn)為快速增長(zhǎng)并在5月上旬達(dá)到最大值，隨著冬小麥進(jìn)一步成熟，冬小麥NDVI開始下降，直至6月上旬成熟收獲，表現(xiàn)為耕種前NDVI；夏玉米于6月下旬播種，隨后開始快速生長(zhǎng)，NDVI保持增長(zhǎng)狀態(tài)，到8月中旬抽雄NDVI達(dá)到峰值，接著成熟收獲，NDVI下降；春玉米生長(zhǎng)周期比夏玉米長(zhǎng)，于4月下旬開播種后開始到7月下旬抽雄，NDVI曲線呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，出苗時(shí)NDVI緩慢增長(zhǎng)，出苗后快速增長(zhǎng)，7月下旬NDVI達(dá)到最大值后逐漸下降，9月下旬10月上旬成熟并收獲后NDVI降為最小值；谷子和春玉米生長(zhǎng)變化趨勢(shì)相同并存在生長(zhǎng)周期的重疊，與春玉米不同的是，谷子播種期比春玉米晚一個(gè)月，當(dāng)谷子出苗NDVI緩慢爬升時(shí)，春玉米已進(jìn)入NDVI的快速增長(zhǎng)階段。3.1.3基于MODIS-NDVI的決策樹作物提取模型構(gòu)建決策樹分類規(guī)則的確定直接影響著作物識(shí)別的精度，以NDVI時(shí)序特征值為閾值的決策樹分類模型，要求必須找到能夠區(qū)分不同作物的NDVI差異最大的時(shí)相或作物特有的發(fā)生NDVI變化的關(guān)鍵時(shí)相，從重構(gòu)后的樣本地物NDVI變化時(shí)序曲線圖3-2和樣本地物各個(gè)時(shí)相的MODIS-NDVI特征值表3-1可以找到作物識(shí)別的關(guān)鍵時(shí)相和分類閾值，這是決策樹規(guī)則制定的關(guān)鍵。圖3-2研究區(qū)主要地物NDVI變化曲線Fig.3-2NDVIchangecurveofmainfeaturesinthestudyarea
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]綜合NDVI時(shí)序特征的冬小麥混合像元分解及面積估算[J]. 王利民,劉佳,姚保民,高建孟,楊福剛. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào). 2019(27)
[2]基于Sentinel-2A NDVI時(shí)間序列數(shù)據(jù)的冬小麥識(shí)別[J]. 甄曉菊,張雪紅,吳國(guó)明,傅曉藝,何泱,洪長(zhǎng)橋. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué). 2019(16)
[3]農(nóng)業(yè)土地資源遙感研究動(dòng)態(tài)評(píng)述[J]. 吳文斌,余強(qiáng)毅,楊鵬,陸苗,胡瓊,宋茜,史云,孫晶,張保輝,史中超. 中國(guó)農(nóng)業(yè)信息. 2019(03)
[4]應(yīng)用Sentinel-2A NDVI時(shí)間序列和面向?qū)ο鬀Q策樹方法的農(nóng)作物分類[J]. 杜保佳,張晶,王宗明,毛德華,張淼,吳炳方. 地球信息科學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[5]基于Landsat8影像時(shí)間序列NDVI的作物種植結(jié)構(gòu)提取[J]. 白燕英,高聚林,張寶林. 干旱區(qū)地理. 2019(04)
[6]基于GF-1衛(wèi)星的縣域冬小麥面積提取及年際變化監(jiān)測(cè)[J]. 左憲禹,韓林果,葛強(qiáng),張哲,田軍鋒. 河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(01)
[7]基于遙感影像的縣域冬小麥種植信息提取——以陜西省武功縣為例[J]. 王建興,車自力. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2018(05)
[8]基于GF-1石棉礦粉塵污染范圍提取研究[J]. 楊文芳,皮英楠,馬世斌,盧世銀,辛榮芳. 青海大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[9]基于GF-1影像NDVI年度間相關(guān)分析的冬小麥面積變化監(jiān)測(cè)[J]. 王利民,劉佳,姚保民,季富華,楊福剛. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2018(08)
[10]基于GF-1遙感數(shù)據(jù)決策樹與混合像元分解模型的冬小麥種植面積早期估算[J]. 王凱,趙軍,朱國(guó)鋒,張佩云,劉江濤,陳棟棟. 遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2018(01)
博士論文
[1]農(nóng)業(yè)干旱時(shí)滯效應(yīng)及時(shí)空分布模型研究[D]. 劉新俠.河北工程大學(xué) 2019
[2]基于空間信息重構(gòu)技術(shù)的東北三省作物種植結(jié)構(gòu)時(shí)空演變研究[D]. 唐鵬欽.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[3]基于高分一/六號(hào)衛(wèi)星影像特征的農(nóng)作物分類研究[D]. 鄭利娟.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所) 2017
[4]基于GF-1/WFV和面向?qū)ο蟮霓r(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)提取方法研究[D]. 宋茜.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2016
碩士論文
[1]滹沱河流域水資源調(diào)度模型研究與調(diào)度決策支持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D]. 陳磊.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 2019
本文編號(hào)：2903705
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