基于物聯(lián)網(wǎng)和遙感的河南省冬小麥晚霜凍害監(jiān)測及產(chǎn)量預(yù)測
發(fā)布時間:2021-09-05 00:37
冬小麥是我國的主要糧食作物,其生產(chǎn)對我國糧食安全至關(guān)重要。河南省是我國糧食生產(chǎn)核心區(qū),冬小麥產(chǎn)量占全國小麥總產(chǎn)量的25%以上,近年來晚霜凍害頻繁發(fā)生,對冬小麥產(chǎn)量品質(zhì)影響較大,嚴重可致冬小麥絕收,對河南省的冬小麥晚霜凍害進行監(jiān)測和產(chǎn)量預(yù)測有重要意義。本文以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和遙感技術(shù)為依托,選擇合適的空間插值方法構(gòu)建河南省溫度曲面,基于構(gòu)建的溫度曲面對河南省冬小麥是否發(fā)生晚霜凍害進行監(jiān)測,結(jié)合極端低溫(FDD)對冬小麥晚霜凍害程度進行量化,構(gòu)建冬小麥晚霜凍害指數(shù)(F)。基于極端度日(EDD extreme degree-day)、生長度日(GDD growth degree-day)、冬小麥晚霜凍害指數(shù)(F)以及歸一化植被指數(shù)(NDVI normalized difference vegetation index)構(gòu)建回歸模型對冬小麥產(chǎn)量進行預(yù)測,實現(xiàn)冬小麥晚霜凍害監(jiān)測和產(chǎn)量預(yù)測,為冬小麥生產(chǎn)的智能決策支持提供新的手段。本文的主要研究和結(jié)果如下:(1)利用部署在河南省內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)站點以及氣象的溫度數(shù)據(jù),結(jié)合克里金插值、泛克里金插值、樣條插值和反距離權(quán)重插值四種插值方法對整個河南省的溫度進行空間插...
【文章來源】:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)河南省
【文章頁數(shù)】:52 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-2研究區(qū)域概況??Fig?2-2?Overview?of?the?study?area??2.2.2研究方法??
ck<〇.35??其中NDVInthw?k為冬小麥生長返青期那一年中第n周的NDVI值,所有河南省所在區(qū)??域不同時期像元進行規(guī)則驗證,符合規(guī)則要求的則標志為冬小麥種植覆蓋像元,最終統(tǒng)計出??所有冬小麥種植區(qū)域像元的面積,結(jié)果表明像元統(tǒng)計冬小麥種植面積和河南省官方統(tǒng)計冬小??麥種植面枳之比在95%-105%???^1?1?3?I ̄ ̄??I??35〇n??:??33';^??/?;?;?!??110°E"?112°^^?TT4^E?116°E??圖2-3河南省冬小麥種植分布??Fig?2-3?Distribution?of?winter?wheat?planting?in?Henan?Province??14??
3.結(jié)果與分析??3.1插值結(jié)果分析??本文要研究不同地形對這四種插值方法進行溫度插值時的影響,因此本文在檢驗過程中??首先選定鄭州、南樂、林州、鎮(zhèn)平和鄧州這五個不屬于同一地形的地區(qū)作為檢驗的站點,如??圖3-1,這五個地區(qū)的地形分別是盆地向平原過渡地帶、平原、山區(qū)、丘陵和盆地,分別利??用四種插值方法對這五個地區(qū)的日最低溫度信息進行插值預(yù)測,采用預(yù)測的平均溫度作為預(yù)??測溫度,并結(jié)合實際溫度分別計算以上幾個誤差指標。本文采用交叉驗證的方法對插值結(jié)果??進行了對比分析,研宄過程中,對121個地區(qū)進行了全交叉驗證。交叉驗證法是一種精度驗??證方法,該方法的優(yōu)點在于最大限度的利用了觀測值,而避免了因預(yù)留用于驗證精度的觀測??值減少了參與插值過程的觀測自數(shù)量而對總體精度的負面影響[211。驗證過程中運用絕對平??均誤差(MAE)、相對平均誤差(MRE)以及均方根誤差(RMSE)作為驗證的指標,其計??算公式如下:??MRE?=?iin=1|£l^W|?(3-1)??MAE?=?iX"=ilzi-z(x)|?(3-2)??RMSE:?JiSf=1|zi-z(x)|2?(3-3)??0?4S?90?160?**?X?^?ySj/??t?i-?1???1?1?i?1?j??圖3-1空間插值方法檢驗點??Fig?3-1?Space?interpolation?method?checkpoint??3.1.1克里金插值方法結(jié)果分析??16??
【參考文獻】:
期刊論文
[1]河南省冬小麥熱量條件的時空變化及對產(chǎn)量影響[J]. 檀艷靜. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué). 2018(12)
[2]淮河流域冬小麥晚霜凍時空演變分析[J]. 馬尚謙,張勃,唐敏,魏懷東,何航,魏堃,候啟,李帥,楊梅. 麥類作物學(xué)報. 2019(01)
[3]河南省冬小麥產(chǎn)量遙感監(jiān)測精度比較研究[J]. 盛磊,何亞娟,吳全,王飛. 中國農(nóng)業(yè)信息. 2018(02)
[4]復(fù)雜山地環(huán)境下氣候要素的空間插值方法比較研究[J]. 徐翔,許瑤,孫青青,謝婷,張化永. 華中師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(01)
[5]基于多因子關(guān)聯(lián)的冬小麥晚霜凍害分析——以河南省為例[J]. 朱虹暉,武永峰,宋吉青,杜克明. 中國農(nóng)業(yè)氣象. 2018(01)
[6]晚霜凍影響下冬小麥冠層光譜特征與株高要素變化關(guān)系[J]. 史萍,武永峰,胡新,呂國華,任德超,宋吉青. 光譜學(xué)與光譜分析. 2017(12)
[7]新鄉(xiāng)市小麥根莖部主要病害種類及防控技術(shù)[J]. 郭會芳. 農(nóng)村.農(nóng)業(yè).農(nóng)民(B版). 2017(10)
[8]氣象要素空間插值方法優(yōu)化研究[J]. 彭思嶺. 地理空間信息. 2017(07)
[9]安徽省氣象數(shù)據(jù)空間插值方法比較與分布特征[J]. 趙冰雪,王雷,程東亞. 水土保持研究. 2017(03)
[10]區(qū)域性夏季平均氣溫空間插值方法比較[J]. 湯伏全,李庚新. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(08)
博士論文
[1]冬小麥藥隔形成初期凍脅迫的基因表達譜與蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D]. 韓巧霞.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]基于物聯(lián)網(wǎng)的河南省冬小麥晚霜凍害監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建[D]. 熊明陽.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于灰色模型技術(shù)的氣象因素對糧食生產(chǎn)影響的量化分析[D]. 王天慧.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于多氣象因子的冬小麥晚霜凍害評估[D]. 朱虹暉.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[4]氣候變化對我國冬小麥產(chǎn)量的影響[D]. 吳桐.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[5]冬小麥霜凍害模擬方法及其與物聯(lián)網(wǎng)融合初探[D]. 陳曦.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[6]基于遙感信息與作物模型同化的冬小麥產(chǎn)量預(yù)測研究[D]. 武思杰.中南大學(xué) 2012
[7]冬小麥晚霜凍害遙感監(jiān)測技術(shù)與方法研究[D]. 張雪芬.南京信息工程大學(xué) 2005
本文編號:3384316
【文章來源】:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)河南省
【文章頁數(shù)】:52 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-2研究區(qū)域概況??Fig?2-2?Overview?of?the?study?area??2.2.2研究方法??
ck<〇.35??其中NDVInthw?k為冬小麥生長返青期那一年中第n周的NDVI值,所有河南省所在區(qū)??域不同時期像元進行規(guī)則驗證,符合規(guī)則要求的則標志為冬小麥種植覆蓋像元,最終統(tǒng)計出??所有冬小麥種植區(qū)域像元的面積,結(jié)果表明像元統(tǒng)計冬小麥種植面積和河南省官方統(tǒng)計冬小??麥種植面枳之比在95%-105%???^1?1?3?I ̄ ̄??I??35〇n??:??33';^??/?;?;?!??110°E"?112°^^?TT4^E?116°E??圖2-3河南省冬小麥種植分布??Fig?2-3?Distribution?of?winter?wheat?planting?in?Henan?Province??14??
3.結(jié)果與分析??3.1插值結(jié)果分析??本文要研究不同地形對這四種插值方法進行溫度插值時的影響,因此本文在檢驗過程中??首先選定鄭州、南樂、林州、鎮(zhèn)平和鄧州這五個不屬于同一地形的地區(qū)作為檢驗的站點,如??圖3-1,這五個地區(qū)的地形分別是盆地向平原過渡地帶、平原、山區(qū)、丘陵和盆地,分別利??用四種插值方法對這五個地區(qū)的日最低溫度信息進行插值預(yù)測,采用預(yù)測的平均溫度作為預(yù)??測溫度,并結(jié)合實際溫度分別計算以上幾個誤差指標。本文采用交叉驗證的方法對插值結(jié)果??進行了對比分析,研宄過程中,對121個地區(qū)進行了全交叉驗證。交叉驗證法是一種精度驗??證方法,該方法的優(yōu)點在于最大限度的利用了觀測值,而避免了因預(yù)留用于驗證精度的觀測??值減少了參與插值過程的觀測自數(shù)量而對總體精度的負面影響[211。驗證過程中運用絕對平??均誤差(MAE)、相對平均誤差(MRE)以及均方根誤差(RMSE)作為驗證的指標,其計??算公式如下:??MRE?=?iin=1|£l^W|?(3-1)??MAE?=?iX"=ilzi-z(x)|?(3-2)??RMSE:?JiSf=1|zi-z(x)|2?(3-3)??0?4S?90?160?**?X?^?ySj/??t?i-?1???1?1?i?1?j??圖3-1空間插值方法檢驗點??Fig?3-1?Space?interpolation?method?checkpoint??3.1.1克里金插值方法結(jié)果分析??16??
【參考文獻】:
期刊論文
[1]河南省冬小麥熱量條件的時空變化及對產(chǎn)量影響[J]. 檀艷靜. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué). 2018(12)
[2]淮河流域冬小麥晚霜凍時空演變分析[J]. 馬尚謙,張勃,唐敏,魏懷東,何航,魏堃,候啟,李帥,楊梅. 麥類作物學(xué)報. 2019(01)
[3]河南省冬小麥產(chǎn)量遙感監(jiān)測精度比較研究[J]. 盛磊,何亞娟,吳全,王飛. 中國農(nóng)業(yè)信息. 2018(02)
[4]復(fù)雜山地環(huán)境下氣候要素的空間插值方法比較研究[J]. 徐翔,許瑤,孫青青,謝婷,張化永. 華中師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(01)
[5]基于多因子關(guān)聯(lián)的冬小麥晚霜凍害分析——以河南省為例[J]. 朱虹暉,武永峰,宋吉青,杜克明. 中國農(nóng)業(yè)氣象. 2018(01)
[6]晚霜凍影響下冬小麥冠層光譜特征與株高要素變化關(guān)系[J]. 史萍,武永峰,胡新,呂國華,任德超,宋吉青. 光譜學(xué)與光譜分析. 2017(12)
[7]新鄉(xiāng)市小麥根莖部主要病害種類及防控技術(shù)[J]. 郭會芳. 農(nóng)村.農(nóng)業(yè).農(nóng)民(B版). 2017(10)
[8]氣象要素空間插值方法優(yōu)化研究[J]. 彭思嶺. 地理空間信息. 2017(07)
[9]安徽省氣象數(shù)據(jù)空間插值方法比較與分布特征[J]. 趙冰雪,王雷,程東亞. 水土保持研究. 2017(03)
[10]區(qū)域性夏季平均氣溫空間插值方法比較[J]. 湯伏全,李庚新. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(08)
博士論文
[1]冬小麥藥隔形成初期凍脅迫的基因表達譜與蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D]. 韓巧霞.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]基于物聯(lián)網(wǎng)的河南省冬小麥晚霜凍害監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建[D]. 熊明陽.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于灰色模型技術(shù)的氣象因素對糧食生產(chǎn)影響的量化分析[D]. 王天慧.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于多氣象因子的冬小麥晚霜凍害評估[D]. 朱虹暉.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[4]氣候變化對我國冬小麥產(chǎn)量的影響[D]. 吳桐.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[5]冬小麥霜凍害模擬方法及其與物聯(lián)網(wǎng)融合初探[D]. 陳曦.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[6]基于遙感信息與作物模型同化的冬小麥產(chǎn)量預(yù)測研究[D]. 武思杰.中南大學(xué) 2012
[7]冬小麥晚霜凍害遙感監(jiān)測技術(shù)與方法研究[D]. 張雪芬.南京信息工程大學(xué) 2005
本文編號:3384316
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