【摘要】：小麥作為我國主要糧食作物之一,及時(shí)、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的長勢監(jiān)測和產(chǎn)量預(yù)測對(duì)國家實(shí)現(xiàn)糧食價(jià)格的宏觀調(diào)控至關(guān)重要。傳統(tǒng)的小麥監(jiān)測方法,既耗時(shí)又費(fèi)力,對(duì)采樣區(qū)破壞性較大,難以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中各級(jí)決策部門對(duì)小麥長勢及產(chǎn)量分布信息獲取的需求。合成孔徑雷達(dá)作為一種新的監(jiān)測手段,能夠全天時(shí)、全天候的進(jìn)行觀測,并且對(duì)植被及土壤表層具有一定的穿透能力,因此在小麥監(jiān)測研究中具有廣闊的應(yīng)用前景。本研究以冬小麥主產(chǎn)區(qū)華北平原中部的麥田為研究對(duì)象,在深入分析小麥冠層結(jié)構(gòu)分布的基礎(chǔ)上,基于微波輻射傳輸理論,建立麥田微波散射物理模型,通過與多目標(biāo)支持向量機(jī)回歸算法集成,進(jìn)行區(qū)域尺度的麥田生物物理參數(shù)的聯(lián)合反演研究。開展的具體工作如下:(1)本文以植被冠層微波散射模型為基礎(chǔ),充分分析小麥冠層微波信號(hào)傳輸過程,構(gòu)建一個(gè)麥田微波散射模型(WMSM),利用與雷達(dá)衛(wèi)星過境近同步的田間實(shí)驗(yàn)采集的麥田參數(shù)作為輸入數(shù)據(jù),模擬麥田的C波段微波后向散射特征�；诙嘣�、多角度的C波段微波遙感影像(RADARSAT-2,Sentinel-1和GF-3)對(duì)模型進(jìn)行精度檢驗(yàn),結(jié)果顯示對(duì)于不同數(shù)據(jù)源HH、VH和VV極化的模擬誤差均在1.8 dB以內(nèi),具有很好的一致性。研究顯示該模型能夠有效地量化小麥各個(gè)組分(穗、葉、稈)的后向散射貢獻(xiàn),而且可以探究冠層后向散射系數(shù)對(duì)麥田不同結(jié)構(gòu)特征參量的響應(yīng)機(jī)制。(2)在正向理論模型的基礎(chǔ)上,模擬產(chǎn)生大量輸入輸出樣本數(shù)據(jù)集,對(duì)多目標(biāo)支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練,獲得高維空間下的參數(shù)反演模型,結(jié)合多源SAR數(shù)據(jù)開展多個(gè)重要麥田結(jié)構(gòu)參數(shù)(麥穗長度、直徑、密度和土壤水分)的同步區(qū)域反演。將估算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比的結(jié)果顯示兩者非常接近,模型反演精度較高,對(duì)麥穗長度、直徑、密度和土壤水分反演結(jié)果的均方根誤差分別為0.75 cm、0.1 cm、119株/m~2、3.11%。研究顯示該反演算法在麥田關(guān)鍵參數(shù)估算應(yīng)用中的可行性,可為進(jìn)一步開展小麥產(chǎn)量估算研究提供重要技術(shù)支撐。本文通過對(duì)麥田散射特性模擬和結(jié)構(gòu)參數(shù)的反演研究,加深了對(duì)小麥冠層內(nèi)在散射機(jī)制的了解;同時(shí),通過多源雷達(dá)遙感數(shù)據(jù),利用多目標(biāo)支持向量機(jī)回歸方法,能夠?qū)崿F(xiàn)大面積麥田參數(shù)的快速反演與制圖。本研究表明利用微波遙感技術(shù)開展農(nóng)作物生長監(jiān)測具有重要的應(yīng)用潛力。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S512.1;TP181;TP722.6
【圖文】：

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論觀測實(shí)驗(yàn)，獲取小麥冠層幾何物理參數(shù)（冠層高度、密度、植株含水量、單個(gè)植株麥穗、葉片、秸稈的數(shù)目、尺寸、角度）及土壤參數(shù)（土壤水分、土壤粗糙度）數(shù)據(jù)；對(duì)微波遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，提取采樣點(diǎn)的后向散射系數(shù)，用于模型的精度驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)麥田種植區(qū)域準(zhǔn)確識(shí)別和提取，用于后續(xù)反演制圖。

.1 研究區(qū)概況本文的研究區(qū)位于華北平原中部，地處河北省無極縣、太行山東麓，位置緯 38°2′37″—38°21′16″，東經(jīng) 114°42′42″—115°5′8″（圖 2.1）�？傮w地勢西部，東部偏低，境內(nèi)有滹沱河和木刀溝兩大主要的季節(jié)性河流，為區(qū)域內(nèi)小麥提供了豐富的灌溉水源。該地區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，位于暖溫帶半干區(qū)，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥。主要種植有小麥、玉米、馬鈴薯、紅薯物。作為冬小麥主產(chǎn)區(qū)，該區(qū)域的種植制度為一年兩熟，采用小麥-玉米輪作種方式。其中，冬小麥一個(gè)生長周期中經(jīng)歷三個(gè)重要生育階段：營養(yǎng)生長階10 月中旬到次年 4 月中旬），并進(jìn)階段（4 月下旬到 5 月中旬），生殖生長階5 月下旬到 6 月上旬）。該區(qū)地勢平坦，小麥種植呈大片集中化分布，物候顯著，因此選取該區(qū)麥田作為研究對(duì)象，對(duì)于開展野外數(shù)據(jù)采集、麥田監(jiān)測感應(yīng)用研究均非常有利。

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 研究區(qū)與研究數(shù)據(jù)2.2 研究區(qū)數(shù)據(jù)2.2.1 野外實(shí)測數(shù)據(jù)根據(jù)雷達(dá)衛(wèi)星軌道及過境時(shí)間信息，于河北省無極縣內(nèi)選擇典型田塊，在小麥生長關(guān)鍵期，進(jìn)行與衛(wèi)星觀測同步的地表參數(shù)測量。本研究野外數(shù)據(jù)采集時(shí)間從 2017 年 4 月 14 日到 6 月 1 日，共開展 9 次田間實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)小麥 6 個(gè)生長期，分別是：拔節(jié)期（4 月 14 日,4 月 19 日）、孕穗期（4 月 26 日）、抽穗期（5 月 1日, 5 月 8 日）、開花期（5 月 13 日）、灌漿期（5 月 20 日, 5 月 25 日）和成熟期（6 月 1 日）（圖 2.2）。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔣澤明;;變參數(shù)空間均勻各向異性裸土面散射模型[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);1988年02期

2 曹伯強(qiáng);;利用尋烏震群尾波資料,求贛南環(huán)形構(gòu)造區(qū)的Q~+值[J];地震地磁觀測與研究;1989年04期

3 馬文軍;龔再仲;;一種處理超光滑表面對(duì)軟X射線散射問題的標(biāo)量模型[J];光學(xué)機(jī)械;1989年05期

4 馮杰;劉德鑄;曾鋒;;一種用于水聲運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像的空間散射模型[J];聲學(xué)技術(shù);2014年04期

5 忻欣，劉延年，馮純伯;基于散射模型的H_∞控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性[J];控制理論與應(yīng)用;1996年05期

6 趙長霞;段錦;李光明;彭杰;;基于大氣散射模型的偏振圖像去霧方法[J];長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年03期

7 鞠銘燁;張登銀;;基于先驗(yàn)知識(shí)與大氣散射模型的圖像增強(qiáng)算法[J];電子學(xué)報(bào);2017年05期

8 周霽進(jìn);李震;田幫森;陳權(quán);唐治華;劉久利;;基于多階散射模型的玉米后向散射特性分析[J];遙感技術(shù)與應(yīng)用;2014年02期

9 耿志祥;陳遵田;;考慮時(shí)間因子的激光引信海面散射模型[J];探測與控制學(xué)報(bào);2009年03期

10 李琨;宋金寶;;一個(gè)波浪破碎散射模型的改進(jìn)[J];海洋科學(xué);2009年12期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 忻欣;馮純伯;;基于散射模型的H~∞控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性[A];1995年中國控制會(huì)議論文集（上）[C];1995年

2 李飛;黃斌科;馮恩信;汪文秉;;基于四元數(shù)的人運(yùn)動(dòng)回波仿真研究[A];2009年全國微波毫米波會(huì)議論文集（下冊）[C];2009年

3 毛允靜;廖乾初;趙向榮;謝立;;電子散射模型及輕元素電子探針定量分析的軟件程序[A];中國分析測試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)發(fā)展回顧[C];2015年

4 張秀瓊;高志升;袁紅照;;基于物理模型的自動(dòng)化圖像去霧方法[A];第六屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（1）[C];2008年

5 彭朝暉;劉建軍;張仁和;;基于平面內(nèi)散射模型的淺海海底混響模型[A];中國聲學(xué)學(xué)會(huì)2005年青年學(xué)術(shù)會(huì)議[CYCA'05]論文集[C];2005年

6 毛允靜;;在電子顯微分析術(shù)中的蒙特卡羅方法的發(fā)展現(xiàn)狀[A];第四次全國電子顯微學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];1986年

7 曾濤;溫育涵;陳新亮;文成;;基于幾何模型的雙基地合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)回波建模與仿真[A];第十二屆全國信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2018年

8 陳東旭;雷波;陳鋮;;海底粗糙界面有限元散射模型分析[A];中國聲學(xué)學(xué)會(huì)第十一屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2015年

9 李冬至;廖然;曾楠;何永紅;馬輝;;各向同性組織癌變的偏振光散射模型[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

10 孫啟航;黃益旺;王飛;;基于小斜率近似的淺海海底混響研究[A];中國聲學(xué)學(xué)會(huì)2017年全國聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 謝啟源;火災(zāi)煙顆粒光散射模型的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

2 叢迅超;基于局部散射模型的SAR目標(biāo)高精度重建方法[D];電子科技大學(xué);2017年

3 李卿;透明陶瓷的光傳輸機(jī)理及散射模型研究[D];華中師范大學(xué);2011年

4 齊保軍;大氣散射模型在霧天圖像增強(qiáng)和海面小目標(biāo)檢測中的應(yīng)用[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

5 李增輝;稀疏激勵(lì)的極化逆散射理論研究[D];清華大學(xué);2015年

6 尹紅偉;非視線偏振紫外大氣傳輸特性研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

7 張遠(yuǎn);微波遙感水稻種植面積提取、生物量反演與稻田甲烷排放模擬[D];浙江大學(xué);2009年

8 白曉靜;基于多波段多極化SAR數(shù)據(jù)的草原地表土壤水分反演方法研究[D];電子科技大學(xué);2017年

9 馮保偉;幾類非線性發(fā)展方程組整體適定性及吸引子的研究[D];東華大學(xué);2014年

10 Pham Minh Nghia（范明義）;極化干涉SAR圖像森林高度估計(jì)算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 閆文佳;基于微波散射模型與支持向量機(jī)算法的麥田參數(shù)反演研究[D];華東師范大學(xué);2019年

2 廉政;用于圖像復(fù)原的大氣散射模型與點(diǎn)光源多散射模型的研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2019年

3 韓富強(qiáng);基于大氣散射模型的單幅圖像去霧算法研究[D];安徽大學(xué);2019年

4 許艷麗;霧霾天氣條件下能見度的檢測與恢復(fù)算法研究[D];南京郵電大學(xué);2018年

5 林越;基于微波散射模型的森林生物量估算及模型可視化[D];哈爾濱師范大學(xué);2016年

6 黃炳坤;基于大氣散射模型的降質(zhì)圖像增強(qiáng)[D];華南理工大學(xué);2017年

7 朱瑜輝;基于大氣散射模型的霧霾天道路圖像清晰化[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

8 鄭偉偉;極化SAR數(shù)據(jù)分解模型研究[D];西安電子科技大學(xué);2017年

9 王永虎;基于大氣散射模型的單幅圖像去霧方法研究[D];東北師范大學(xué);2014年

10 曾佳;基于大氣散射模型的霧天圖像復(fù)原方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2752489