基于多源遙感數(shù)據(jù)的華北平原主要農(nóng)作物復種制度和關(guān)鍵物候期空間格局研究.pdf

1、準確把握耕地復種制度、作物關(guān)鍵物候期及其動態(tài)變化特征，是保障和促進區(qū)域糧食增產(chǎn)、增收的一項有效途徑，對分析和評價區(qū)域土地（耕地）資源的利用狀況，評估國家糧食生產(chǎn)安全及農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃科學決策等具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　論文依托國家自然科學基金課題“區(qū)域大氣氣溶膠輻射強迫敏感因子時空模式及農(nóng)作物響應機制研究—以華北平原為例”開展研究，在GLASS(Global LAndSurface Satellite)和MODIS(Moderat

2、e-resolution Imaging Spectroradiometer) LAI(Leaf Area Index)時間序列遙感數(shù)據(jù)基礎上，利用IDL可視化編程語言有效提取華北平原1982-2014年主要農(nóng)作物復種制度及關(guān)鍵物候期信息;結(jié)合GIS技術(shù)，分析該區(qū)域耕地復種指數(shù)及作物熟制和關(guān)鍵物候期在時間-空間域上的變化特征和規(guī)律及其與氣溫、降水因子的相關(guān)關(guān)系。論文主要研究工作和研究結(jié)果如下:
　　(1)以研究區(qū)為例，對實驗數(shù)據(jù)、

3、主要研究方法及模型的有效性進行分析，研究結(jié)果表明:
　　1)GLASS LAI具有較強的時間連續(xù)性和空間完整性，且數(shù)據(jù)質(zhì)量較高，可用于提取長時間、大范圍耕地復種制度、作物關(guān)鍵物候期識別的準確性;
　　2)研究選擇Savizky-Golay濾波法對華北平原長時間序列LAI數(shù)據(jù)進行去噪重構(gòu)處理。通過對不同參數(shù)組合進行試驗，最終確定m=60，d=3為S-G濾波的最佳參數(shù)組合，其既不會導致過渡平滑，又能保證良好的平滑效果;
　

4、　3)研究采用遙感監(jiān)測與空間插值相結(jié)合的方法，不僅在一定程度上可降低由中低分辨率遙感數(shù)據(jù)混合像元所引起的誤差，而且通過選取較為密集的典型耕地樣點，亦能降低由Kriging空間插值所引起的誤差，更有利于提高研究精度。
　　(2)采用二次差分法提取典型耕地樣點1982-2014年復種指數(shù)及作物熟制信息，并利用Kriging方法制作得到華北平原主要農(nóng)作物復種制度空間分布時間序列圖譜，并在此基礎上探析其時空格局變化特征。研究結(jié)果表明:

5、r>　　1)1982-2014年華北平原耕地復種指數(shù)整體上呈波動增長態(tài)勢。同時，空間差異明顯，呈由北往南逐漸增加趨勢，且平原地區(qū)復種指數(shù)高，山區(qū)和丘陵地區(qū)相對較低;1982-2014年間，華北平原耕地以一年一熟和一年兩熟制為主要特征，中部和南部以一年兩熟制為主，北部地區(qū)則以一年一熟制為主。同時，1982-2014年間華北平原一年兩熟制的北界線發(fā)生不同程度的北移;華北平原耕地復種指數(shù)與年平均氣溫呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與年降水量的相關(guān)性則較低

6、;
　　2)將研究結(jié)果與其他相關(guān)數(shù)據(jù)進行對比驗證分析，提高本文進行遙感反演耕地復種指數(shù)的可靠性。研究結(jié)果表明其不僅與統(tǒng)計數(shù)據(jù)有較好的一致性和空間耦合性，與其他同區(qū)域的研究結(jié)果也具有較好的一致性;此外，通過交叉驗證分析，得出本文研究結(jié)果總體精度達82.46％。
　　(3)采用斜率最大值模型，對1982-2014年典型耕地樣點農(nóng)作物返青（出苗）期、抽穗期和成熟期進行提取，并結(jié)合作物熟制數(shù)據(jù)，制作該區(qū)主要農(nóng)作物關(guān)鍵物候期的空間分布

7、圖譜，探析其時空變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:
　　1)1982-2014年間華北平原第一季作物返青（出苗）期、抽穗期和成熟期整體上均呈明顯提前趨勢，年均提前分別為0.76天、0.98天和1.5天，但不同年際間存在有差異變化特征，呈現(xiàn)顯著波動態(tài)勢;華北平原第一季作物關(guān)鍵物候期空間差異明顯，呈南早北晚的空間分布格局，從南至北逐漸推遲;同時，較早的物候期主要分布于研究區(qū)中部平原地區(qū)，邊緣山區(qū)及丘陵地帶則相對較晚;
　　2)近30年華北

8、平原第二季作物返青（出苗）期、抽穗期和成熟期變化較小，沒有明顯提前或推遲趨勢，時間序列上變化較穩(wěn)定;就空間格局而言，該區(qū)1982-2014年第二季作物關(guān)鍵物候期仍呈由南至北逐漸推遲的差異性分布，南部物候期早，北部物候期相對較晚;
　　3)近30年間，華北平原第一季作物關(guān)鍵物候期年際變化與耕地復種指數(shù)變化呈高度相關(guān)性，第二季作物則相關(guān)性較低;同時，第一季作物關(guān)鍵物候期年際變化與平均氣溫的變化也呈顯著相關(guān)性，第二季作物相關(guān)性也較低;第