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Sentinel-2數(shù)據(jù)的冬小麥地上干生物量估算及評價

發(fā)布時間:2018-08-19 05:55
【摘要】:作物生物量快速精確的監(jiān)測對于農(nóng)業(yè)資源的合理利用與農(nóng)田的精準管理具有重要意義。近年來,遙感技術(shù)因其獨特的優(yōu)勢已被廣泛用于作物生物量的估算中。本文主要針對不同寬波段植被指數(shù)在冬小麥生物量(文中的生物量均是指地上干生物量)估算方面的表現(xiàn)進行探索。首先利用歐洲空間局最新的Sentinel-2A衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取出17種常見的植被指數(shù),之后分別構(gòu)建其與相應(yīng)時期內(nèi)采集的冬小麥地上生物量間的最優(yōu)估算模型,通過分析兩者間的相關(guān)性與敏感性,獲取適宜進行生物量估算的指數(shù)。最后,繪制了研究區(qū)的生物量空間分布圖。結(jié)果表明,所選的植被指數(shù)均與生物量顯著相關(guān)。其中,紅邊葉綠素指數(shù)(CI_(re))與生物量的估算精度最高(決定性系數(shù)R~2為0.83;均方根誤差RMSE為180.29 g·m~( 2))。雖然相關(guān)性較高,但部分指數(shù),如歸一化差值植被指數(shù)(NDVI)等在生物量較高時會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象,從而導(dǎo)致生物量的低估。而加入紅邊波段的指數(shù)不僅能夠延緩指數(shù)的飽和趨勢,而且能夠提高反演精度。此外,通過敏感性分析發(fā)現(xiàn),歸一化差值指數(shù)和比值指數(shù)分別在作物生長的早期和中后期對生物量的變化保持較高的敏感性。由于紅邊比值指數(shù)(SR_(re))和MERIS葉綠素敏感指數(shù)(MTCI)在冬小麥全生長季內(nèi)一直對生物量的變化保持高靈敏性,二者是生物量估算中最為穩(wěn)定的指數(shù)。
[Abstract]:Rapid and accurate monitoring of crop biomass is of great significance for rational utilization of agricultural resources and precision management of farmland. In recent years, remote sensing technology has been widely used in crop biomass estimation because of its unique advantages. In this paper, the performance of different broad band vegetation indices in estimating winter wheat biomass (all biomass in this paper refers to aboveground dry biomass) is explored. First, 17 common vegetation indices were extracted from the latest Sentinel-2A satellite data of the European Space Agency, and then the optimal estimation models between them and the aboveground biomass of winter wheat collected in the corresponding period were constructed respectively. By analyzing the correlation and sensitivity between the two indexes, an index suitable for biomass estimation was obtained. Finally, the spatial distribution map of biomass in the study area was drawn. The results showed that the selected vegetation indices were significantly correlated with biomass. Among them, the red edge chlorophyll index (CI _ (re) and biomass have the highest estimation accuracy (decisive coefficient R _ (2) = 0.83; root mean square error (RMSE) = 180.29 g m ~ (2). Although the correlation is high, some indexes, such as normalized difference vegetation index (NDVI), will be saturated when the biomass is high, which leads to the underestimation of biomass. The index with red edge band can not only delay the saturation trend of the exponent, but also improve the inversion accuracy. In addition, it was found that the normalized difference index and the ratio index remained highly sensitive to biomass changes in the early and middle stage of crop growth, respectively. The red edge ratio index (SRS _ (re) and MERIS chlorophyll sensitive index (MTCI) have been highly sensitive to biomass changes during the whole growing season of winter wheat. They are the most stable indices in biomass estimation.
【作者單位】: 中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所數(shù)字地球重點實驗室;中國科學(xué)院大學(xué);
【基金】:2013年糧食公益性行業(yè)科研專項(編號:201313009-2) 國家重點研發(fā)計劃項目(編號:2016YFA0600304,2016YFA0600302) 2014年糧食公益性行業(yè)科研專項(編號:201413003-7)~~
【分類號】:S512.11;S127

【參考文獻】

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【二級參考文獻】

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本文編號:2190822

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