农业旱灾监测中土壤水分遥感反演研究进展

土壤水分是农业干旱监测最重要的指标之一。文章全面回顾了光学遥感和微波遥感土壤水分遥感反演进展，重点讨论了符种反演方法的优点和不足。光学遥感中，热惯量法和作物缺水指数法可分别较好地应用于裸露地和作物覆盖地的土壤水分监测；距平植被指数、植被条件指数采用了植被指数因子实现农业旱情监测，温度植被指数、植被供水指数和条件植被温度指数同时考虑了作物植被指数和地表温度。微波遥感被认为是当前土壤水分监测中最有效的方法。主动微波遥感空间分辨率较高，但对土壤粗糙度和植被敏感；被动微波遥感空间分辨率低，重访周期短，对大尺度农业旱灾监测具有较大潜力。为提高农业旱灾监测巾土壤水分遥感反演的精度和效率，采用光学遥感和微波遥感的结合可能是较为实际的方法。     

农业旱灾监测中的地表温度遥感反演方法--以MODIS数据为例

以目前农业旱灾监测中应用较广泛的多波段MODIS卫星遥感数据为例,探讨农业旱灾遥感监测中所需要的地表温度反演问题,尤其是反演算法的选择、基本参数的估计和具体反演中的工作流程,为快速地进行农业旱灾监测中的水热遥感参数估计提供方法选择.虽然MODIS有8个热红外波段用来监测地表热量变化,但波段31和32特别适用于农业旱灾监测中所需要的地表温度遥感反演.因此,在算法上,我们将选择计算过程相对简便但反演精度又很高的两因素分裂窗算法.详细地讨论了如何快速地估计分裂窗算法中大气透过率和地表比辐射率这两个基本参数.从实际应用来看,本文所提出的方法能快速地用来反演我国农业旱灾监测中所需要的农田地表温度参数,并获得很好的反演结果.     

全国多种灾害对策研讨会在哈尔滨市召开

在中国灾害防御协会筹委会主持下,全国多种灾害对策研讨会于8月28日至9月1日在哈尔滨市召开。与会代表有20人在大会上发了言,就地震、地质、气象、环境、森林火害、城市交通等多种灾害的防治与对策及新技术(遥感等)在灾害监测中的应用,广     

我国低温雨雪冰冻灾害遥感监测评估技术——研究与应用

针对2008年初发生在我国南方大部分地区的"低温雨雪冰冻灾害",通过典型案例分析,总结了利用微波和光学遥感数据开展冰雪监测、交通拥堵状况监测评估、雪水当量时空变化监测、地表温度反演与农业受灾评估等技术方法,介绍了灾害应急阶段空间信息产品的服务情况。提出对交通运输、能源供应和电力通信等生命线状况的评估,将是今后灾害遥感业务重要的研究和应用方向。最后从数据资源、复杂灾害背景环境下灾害遥感和卫星等资源综合应用三个方面,讨论了当前灾害遥感领域研究的不足及发展方向,指出了建立基于空间信息技术的灾害监测、预警、评估与服务体系的迫切性。     

基于卫星遥感与气象站点数据的水稻高温热害监测和评估模型的改进

水稻是我国的三大粮食作物之一,对我国的粮食安全至关重要。随着近年来气候变暖愈演愈烈,水稻高温热害的发生也更加频繁,水稻高温热害已成为重大农业气象灾害。加强高温热害监测和预警技术研究已迫在眉睫。为此基于卫星遥感与气象站点数据建立了水稻高温热害监测和评估模型,模型可在全研究区域范围内,选择水稻生长季内的任意时段,对这时段内正处于抽穗开花期水稻的高温受害情况进行监测和评估。随着研究的深入,对上述模型进行如下的完善:(1)加入新的数据源提高气温反演的精度;(2)在监测和评估结果图像中增加水稻高温热害不同等级发生次数统计结果。     

遥感技术在农业灾害监测中的应用

农业灾害作为自然灾害系统中最大的部门灾害，其大面积的发生严重影响了我国农业的可持续发展。近年来，我国农业灾害表现为规模增大、程度加深的趋势。农业灾害的遥感监测克服了传统监测方法的不足，具有十分广阔的应用前景。分析了当前主要农业灾害遥感监测应用的原理和方法，就如何进一步加强遥感技术在农业灾害监测中的应用进行了讨论。要提高遥感技术在农业灾害监测中的应用范围和精度，必须进一步加强农业灾害遥感机理的研究，采用多传感器、多时相、多分辨率遥感数据相结合的监测方式。     

农作物气象灾害风险识别与评估研究

以安徽省来安县水稻和萧县玉米为例,通过构建气象灾害指数和异常优化匹配技术量化气象灾害与产量损失之间关系,进而实现作物气象灾害风险的识别与评估。考虑到作物产量存在年趋势,利用直线滑动平均法(LMA)法进行产量年趋势剔除,获得产量年际波动率数据;根据研究区及作物生长期特征,用三种气象要素(降水、温度和光照)构建研究区长江的五种气象灾害(干旱、洪涝、高温、冻害、寡照)指数,并利用逐日气象要素值计算气象灾害指数的年极值与年累计值,获得气象灾害指数时序数据;基于气象灾害属于异常天气事件,导致作物产量异常的原理,采用气象灾害指数异常与产量损失异常匹配的方法来识别气象灾害与产量之间的关系。同时,通过调整异常阈值标准来逐步寻找最优的气象灾害指数与产量损失关系模型。借助关系模型,可对来安县水稻和萧县玉米的各种气象灾害风险进行模拟,获得各种气象灾害风险曲线和期望减产率,并据此对各气象灾害风险大小进行排序。农作物气象灾害风险识别与评估技术具有重要的实际应用价值,为农业气象灾害风险的监测及农业天气指数保险产品的开发提供重要的技术支撑。     

略论信息技术在农业气象灾害减灾中的应用

农业气象灾害减灾对策是一项十分复杂的系统工程，其系统可划分为两个子系统：农业气象灾害子系统和减灾对策子系统。农业气象灾害子系统包括灾害的发生、发展到消亡的整个过程。减灾对策子系统是指减轻灾害的对策措施，可概括为灾前防御、灾中抗御、灾后补救等。其系统涉及到灾害的监测、预报、防御、抗御、治理、灾情评估和减灾效益的分析等环节。因此，对这样一个系统工程，除总结和继承传统的农业气象灾害的减灾方法外，还需要利用现代的信息技术；遥感技术、人工智能技术、作物模拟技术等来提高防灾、减灾的能力。     

WOFOST模型在冬小麦晚霜冻害评估中的应用

定量评估农作物遭受农业气象灾害后的产量损失,尤其是在作物整个生育期过程中遭受多种气象灾害时,定量评估其中单一气象灾害对农作物的影响。是当前农业气象灾害评估中急需解决的问题。在WOFOST作物模型基础上。利用商丘市1980-2005年的气象资料和冬小麦观测资料,对历史上发生的5年晚霜冻灾害进行了模拟分析,选取F_(WSO)和F_(WST)作为评估因子,定义了晚霜冻灾害损失综合指数,实现了灾害损失的定量化评估。与传统方法相比,该评估因子更具有生物学意义,评估结果更加精细。     

基于Landsat 8数据和温度-植被指数的干旱监测

结合Landsat 8数据特征提高遥感反演土壤水分的精度,对旱灾的监测具有重要意义。主要是利用Landsat 8数据,基于植被指数(NDVI)-地表温度(T_s)特征空间理论,通过对植被指数和"干边"的修订,分别计算温度植被干旱指数(TVDI)、干边修订的改进型温度植被干旱指数(MDTVDI);并结合当地气象数据、野外实测土壤水分数据,对计算结果进行了对比。结果表明:在使用Landsat 8OLI和TIRS数据时,TVDI,MDTVDI与地表土壤水分线性相关显著(α=0.05),两者都能表征地表的干旱分布情况;同时,MDTVDI与实测土壤水分的相关性和反演的土壤水分精度略高于TVDI,因此MDTVDI能够更好地反映区域土壤水分状况,更适于区域干旱监测。     

分离趋势产量和气候产量的方法探讨

在长时间序列的作物产量与气候因子关系的统计研究中,一般把作物的产量分解为趋势产量、气候产量和随机误差3部分。趋势产量是反映历史时期生产力发展水平的长周期产量分量,也被称为技术产量,气候产量是受气候要素为主的短周期变化因子(农业气象灾害为主)影响的波动产量分量。因为不同趋势产量模拟方法分离的气候产量的结果可能不同,甚至截然相反,所以分离趋势产量以得到准确的气候产量就显得尤其重要,这关系到影响作物产量的气候因子(主要是农业气象灾害)分析的准确性。试图以气候变化对棉花产量影响为例,说明如何选择合适的趋势产量求算方法,进而分离得到气候产量。提出了方法选择的3个依据条件:趋势产量模拟曲线应该符合社会技术各发展阶段的实际;全国或整个研究区的趋势产量变化特征因子应该基本一致(即社会和技术水平发展过程差异不大),气候条件相似区域其气候产量应该具有很强的相关性;分析得到的影响研究对象(作物)生长的关键气候因子或者农业气象灾害因子,应该符合所研究对象的生育特性及其对气候因子或农业气象灾害因子的响应规律。     

中国电线积冰灾害危险性评估和区划

中国有关电线积冰方面的观测资料太少,难以直接用于灾害评估。为了解决这个问题,利用1960-2009年现有的电线积冰和常规气象资料,在分析观测冰重和常规气象指标相关性的基础上,逐步筛选出影响冰重的主要气象指标,构建了电线积冰灾害危险性评估的常规气象指标体系,再利用常规气象资料采用多元线性回归方法估算积冰量,对中国电线积冰灾害危险性进行了评估和区划。结果表明:(1)在综合考虑相关性和空间代表性的基础上,影响雨凇和混合凇冰重的主要气象指标为过程平均风速、积冰时间、过程累计降水量;影响雾凇的为过程平均风速、过程浓雾时间。(2)中国大部分地区电线积冰灾害危险性较低,中高危险区面积较小,分布特征表现出明显的南北差异。中高危险区呈带状分布于南方地区的长江中下游山地丘陵区,北方地区则呈点状分布,具体位置与山地丘陵、江河湖泊均有着密切的关系。     

基于共轭梯度法和BP神经网络的火山灰云顶高度反演研究

对于火山灰云顶高度的反演问题本质上是一个不确定性反演问题,不论是一维变分的方法还是线性统计回归方法,在复杂气象条件下无法获得高精度解。为了减少对热红外辐射传输模式、物理反演方法以及辅助气象数据的依赖,提出了一种基于BP神经网络的火山灰云高度遥感反演方法。以2010年5月8日发生在冰岛的艾雅法拉火山爆发为例,利用覆盖研究区域的Meteosat-8卫星的SEVIRI仪器数据资料和美国NOAA开发的GOES-R火山灰云顶高度算法反演的火山灰云高度作为训练样本,建立了基于共轭梯度法和L-M法两种训练方法的优化神经网络反演方法体系。研究结果表明:在迭代次数相同的条件下,利用共轭梯度法的反演结果均方误差要优于L-M算法。我国新一代静止气象卫星风云四号成像仪具有与SEVIRI仪器相似的红外通道设置,本研究对建立基于我国新一代静止气象卫星FY-4数据的火山灰云顶高度定量反演模型也具有重要的借鉴意义。     

基于遥感技术的1988—2018年渤海海冰冰情时空变化特征

基于AVHRR、MODIS、GOCI遥感数据解译,构建了1988—2018年非连续日尺度冰情序列数据集,分析了渤海海冰冰情年际和年内时空变化特征。渤海冰情等级、年均海冰面积和年均海冰厚度均有明显的年际波动。海冰生消过程的日均面积和厚度变化呈现单峰型,且海冰面积和冰厚峰值均出现在1月25日。渤海海冰主要分布在辽东湾,其冬季结冰范围占渤海曾经结冰范围的70.58%,渤海中间区基本不结冰。海冰冰情指标与气象因子相关性分析结果表明：冻冰期海冰面积和冰厚相关系数最高的气象因子均是累积冻冰度日(CFDD);融冰期海冰面积相关系数最高的气象因子是3d-1.8℃积温,而冰厚则是累积融冰度日(CTDD)。据此选取CTDD、CFDD、3d-1.8℃积温及日最低气温四个指标建立多元非线性回归模型,并对冻冰期和融冰期分别拟合。进而对比分析2014—2018年海冰遥感提取面积与回归模型计算得到的海冰面积,其整体变化趋势一致,有一定的预测性。     

地理标志农产品种植户气象灾害的适应策略研究——以陕西猕猴桃种植户为例

基于地理标志农产品种植户的实地调研数据,利用多元线性回归模型从生计维度研究种植户对猕猴桃物候期内气象灾害的感知及适应策略的影响因素。物候期内气象灾害的感知对种植户适应能力有显著影响。不同类别生计资本对于种植户采取适应策略的影响具有差异性：自然资本通过提升家庭生计基础显著影响种植户采取越冬期冻害、芽膨大期冻害适应策略;物质资本通过改善家庭生产物资形式影响种植户采取越冬期冻害适应策略;金融资本通过拓宽家庭金融收入渠道等方式显著影响种植户采取越冬期冻害、芽膨大期冻害、高温日灼灾害适应策略;社会资本通过丰富家庭同质性和异质性社会资本显著影响种植户采取夏季干旱适应策略;人力资本则通过提升家庭整体教育质量并推动再生产能力显著影响种植户采取芽膨大期冻害与秋季连阴雨适应策略。最后,建议政府应通过提升种植户获取气象信息能力、加强举办农业培训等技能学习活动、完善农业组织建设等措施以提升其适应能力。     

长江中下游一季稻高温热害危险性特征及其对气候变化的响应

利用长江中下游地区1961-2011年气象数据和1981-2011年一季稻生育期资料,采用线性回归方法分析了一季稻高温热害危险性的时空分布及其对气候变化的响应。结果表明:(1)1961-1993年7,8月份平均气温显著下降(P0.05),近50年来5,9,10月的平均气温极显著增高(P0.01);(2)湖北省东部、安徽省西南部是一季稻高温热害危险性的高值区,江苏省、浙江省和湖北省西北部是其低值区。20世纪60年代和21世纪初热害发生最为频繁,危险性相应最大;(3)一季稻高温热害危险性与7-8月最高气温和平均气温存在极显著的正相关关系(P0.01),危险性随着最高气温和平均气温的升高呈现出先慢后快的增大,分别以31℃和26.5℃为临界变化温度。因此,不同区域应根据各自危险性特征安排适宜的播种期,并选用合适的品种类型。     

高寒区温度三因子的时间变化及其与水稻产量的关系研究

利用高寒区——黑龙江省44个气象观测站1980-2014年气象资料和水稻单产资料,以旬为时间单元将生长季(5-9月)划分为15个研究时段,引入日平均气温、最低气温、最高气温3个温度因子,采用数理统计方法,研究温度三因子的时间变化趋势和突变特征,并构建温度因子与水稻产量的相关关系。结果表明:(1)1980-2014年间,研究区作物生长季内各研究时段温度三因子随时间总体以升高为主,其中最低气温升温显著。5-6月是温度升高较快时期,升温形势表征为最低气温与最高气温升温显著不对称。(2)1980-2014年间,5月中旬至下旬、6月下旬至7月中旬、9月中旬至9月下旬有气温因子发生突变,突变主要发生在1980年代末至21世纪初,突变后升温剧烈,升幅为1.2~2.2℃。(3)研究期间,研究区水稻生长季内大部研究时段的温度因子与水稻单产相关显著(P0.01,P0.05),5-7月是温度三因子与水稻单产相关最显著的时间段,其中最低气温与水稻单产相关最显著。(4)1980-2014年间,在不同研究时段内,温度单因子均与水稻单产呈正相关,表明在一定温度范围内,温度对产量的影响为正效应。温度各因子每升高1℃,水稻单产升高幅度为307~722 kg/hm2。     

汤逊湖水体叶绿素浓度遥感估测研究

内陆水体叶绿素浓度遥感监测的各种经验模型在模型的方法和参数上都有一定的时空限制。为了实现武汉汤逊湖叶绿素浓度的遥感监测,利用同步实测的光谱数据和水质数据进行了该湖泊叶绿素浓度的遥感定量反演研究。首先分析了汤逊湖水体的反射率光谱曲线;其次通过相关分析的方法,发现了汤逊湖水体反射率在单波段法、一阶微分法和比值法建模中的最优波段或组合,并进行了一元线性建模;最后对3种模型的反演精度进行了比较分析。结果表明,对于汤逊湖叶绿素浓度遥感反演,一阶微分法和比值法优于单波段法,一阶微分法的最优波段在446.9 nm附近,比值法的最优波段组合为R861.1/R865.7,二者回归R2都在0.86以上。本项研究可为汤逊湖叶绿素浓度的遥感估测提供了参考。     

利用卫星遥感技术进行干旱监测

利用2003年卫星遥感干旱监测资料和哈尔滨市土壤湿度资料，应用土壤热惯法计算和分析了黑龙江省哈尔滨市旱灾情况，提出了相应的防治措施。研究表明：这种方法在目前对裸地面进行干旱遥感监测中是定量水平较高的，对裸露土壤湿遥感精度可达到60％，根据农业气象观测规范，它可以给出土壤干旱的绝对等级。利用这一方法，计算了哈尔滨市12个县(市)不同级别干旱灾害的分布情况。     

基于FY-3A的海南岛橡胶林台风灾害遥感监测——以“纳沙”台风为例

以登陆海南岛的1117号台风"纳沙"为例,根据通过高分辨率卫星数据提取的海南岛橡胶分布范围,利用FY-3A遥感数据分析了台风登陆前、后海南岛橡胶归一化植被指数的变化。借助GIS技术平台,提取受损橡胶的分布信息(INDVI0)。根据建立的橡胶林台风灾害等级标准,绘制了橡胶林台风灾害损失等级分布图,实现了橡胶林台风灾害的遥感监测。通过遥感监测结果与灾情实际调查结果的对比分析发现,二者总体趋势一致,而遥感监测更加快速、直观、精细,说明橡胶林台风灾害遥感监测是可行的。