微波遙感農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究

前言

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)產(chǎn)品安全問題是關(guān)系到國家穩(wěn)定、人民安居樂業(yè)的重大問題。水稻是我國的主要糧食作物之一。2008年，我國稻谷種植面積占國內(nèi)糧食總種植面積的27％，產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的36％，因此及時(shí)掌握我國水稻長勢狀況，對產(chǎn)量進(jìn)行準(zhǔn)確估測，一方面有利于適時(shí)制定國內(nèi)農(nóng)業(yè)政策，另一方面有利于應(yīng)對國際農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易談判。遙感作為現(xiàn)代信息技術(shù)的重要手段之一，能夠快速地收集農(nóng)業(yè)資源和生產(chǎn)的信息，結(jié)合地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等其他現(xiàn)代信息技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)信息收集和分析的定量、定位。光學(xué)遙感在作物生理、生化參數(shù)反演中應(yīng)用廣泛，但它容易受天氣狀況的影響。我國水稻廣泛種植在秦嶺一淮河以南地區(qū)，這部分區(qū)域常年晴天數(shù)少，不利于利用光學(xué)遙感技術(shù)進(jìn)行水稻生長監(jiān)測。微波遙感具有全天時(shí)、全天候的特點(diǎn)，因此大力推廣其研究和應(yīng)用具有重要意義。1996年，國家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃信息獲取與處理主題專門設(shè)立了對地觀測應(yīng)用示范工程項(xiàng)目。其中，微波技術(shù)用于南方土地利用調(diào)查和水稻長勢監(jiān)測是這一應(yīng)用示范工程中的重要組成部分。香港中文大學(xué)太空與地球信息科學(xué)研究所和中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所的同志們多年來廣泛開展了基于多極化多模式雷達(dá)數(shù)據(jù)監(jiān)測南方水稻生長的工作。這些研究取得了重要成果。雖然基于微波的作物長勢監(jiān)測和估產(chǎn)還存在一系列亟待解決的問題，但是結(jié)合已有的成果對其進(jìn)行一次系統(tǒng)的總結(jié)是十分必要的，目的在于將成功的經(jīng)驗(yàn)、方法和理論總結(jié)出來，使有待進(jìn)一步研究和討論的問題系統(tǒng)化，以便在今后的研究中應(yīng)用和解決。

內(nèi)容概要

　　合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的全天時(shí)、全天候成像能力使它成為多云雨天氣地區(qū)主要的中高分辨率遙感數(shù)據(jù)源。本書在水稻微波時(shí)域散射特性研究的基礎(chǔ)上，主要介紹了雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)，包括波長、極化、入射角、分辨率等對水稻及其共生植被后向散射特性的影響，研究了用多時(shí)相多極化RADARSAT數(shù)據(jù)和ENVISATASAR數(shù)據(jù)監(jiān)測水稻長勢與產(chǎn)量預(yù)測的方法，為雷達(dá)遙感技術(shù)用于水稻的長勢監(jiān)測和產(chǎn)量預(yù)報(bào)提供了一套運(yùn)行性系統(tǒng)建設(shè)的方案，并對雷達(dá)農(nóng)業(yè)遙感的發(fā)展進(jìn)行了展望。

書籍目錄

序前言第1章 遙感農(nóng)業(yè)應(yīng)用的意義1.1 應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義1.2 光學(xué)遙感在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測中的應(yīng)用1.2.1 目前常用的遙感數(shù)據(jù)1.2.2 光學(xué)遙感在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展1.3 微波遙感對多云多雨地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測的重要性1.3.1 微波遙感的特點(diǎn)和農(nóng)業(yè)應(yīng)用意義1.3.2 微波農(nóng)業(yè)遙感的主要應(yīng)用參考文獻(xiàn)第2章 雷達(dá)遙感基本原理2.1 電磁波理論與微波遙感2.1.1 電磁波的基本性質(zhì)2.1.2 電磁輻射與散射2.1.3 微波遙感2.2 合成孑L徑雷達(dá)2.2.1 真實(shí)孔徑雷達(dá)(RAR)2.2.2 合成孔徑雷達(dá)(SAR)2.2.3 合成孔徑雷達(dá)圖像的輻射特性2.2.4 合成孔徑雷達(dá)圖像的幾何特性2.2.5 雷達(dá)衛(wèi)星(RAl3ARSAT)SAR系統(tǒng)2.2.6 典型地物的微波散射特性2.3 雷達(dá)圖像的常規(guī)處理與解譯2.3.1 雷達(dá)圖像處理與分析2.3.2 雷達(dá)圖像的解譯標(biāo)志2.3.3 雷達(dá)圖像中典型地物的解譯參考文獻(xiàn)第3章 中國水稻的分布與遙感區(qū)劃3.1 中國水稻的主要品種及分布和物候歷3.1.1 中國水稻主要品種和種植分布3.1.2 中國水稻的物候歷3.2 水稻遙感估產(chǎn)區(qū)劃和方法3.2.1 水稻生長遙感監(jiān)測的區(qū)域劃分3.2.2 遙感估產(chǎn)方法參考文獻(xiàn)第4章 水稻微波散射模型特性4.1 水稻結(jié)構(gòu)特征與介電特性4.1.1 水稻幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)測量與特征分析4.1.2 水稻的生物量計(jì)算4.1.3 水稻含水量實(shí)地測量4.1.4 水稻的復(fù)介電常數(shù)計(jì)算4.1.5 水稻重量含水量與介電特性的關(guān)系分析4.2 水稻散射測量與模擬4.2.1 水稻散射單元及結(jié)構(gòu)分解4.2.2 水稻葉片的散射計(jì)算4.2.3 水稻莖稈的散射計(jì)算4.2.4 水稻散射的Monte_Carlo模擬4.3 水稻的微波散射測量與微波后向散射特性分析4.3.1 與農(nóng)作物微波散射相關(guān)的雷達(dá)參數(shù)4.3.2 水稻微波后向散射測量4.3.3 雷達(dá)參數(shù)對水稻后向散射系數(shù)的影響4.3.4 水稻及其他作物的微波后向散射系數(shù)比較分析參考文獻(xiàn)第5章 用RADARSAT數(shù)據(jù)監(jiān)測水稻長勢與識別土地覆蓋類型5.1 研究區(qū)與雷達(dá)數(shù)據(jù)5.1.1 研究區(qū)概況5.1.2 雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)源5.2 水稻后向散射特性分析5.2.1 與水稻共生植被及相關(guān)地物時(shí)域散射物性分析5.2.2 雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)對目標(biāo)后向散射特性的影響5.2.3 水稻時(shí)域散射特征分析5.3 雷達(dá)遙感水稻長勢監(jiān)測與土地覆蓋類型識別5.3.1 土地覆蓋類型分類5.3.2 水稻長勢監(jiān)測與產(chǎn)量預(yù)估參考文獻(xiàn)第6章 ENVISATARAR在水稻生長監(jiān)測中的應(yīng)用6.1 ENVIsATASAR數(shù)據(jù)的特性分析6.1.1 ASAR數(shù)據(jù)的成像模式6.1.2 ASAR數(shù)據(jù)分析應(yīng)用潛力分析6.2 用AsAR數(shù)據(jù)監(jiān)測水稻種植面積6。2.1 研究區(qū)和ASAR數(shù)據(jù)6.2.2 ENVISATASAR數(shù)據(jù)的處理6.2.3 水稻多時(shí)相后向散射特性6.2.4 水稻種植面積制圖6.3 用半經(jīng)驗(yàn)后向散射模型估算水稻葉面積指數(shù)6.3.1 水稻葉面積指數(shù)(LAI)和ASAR數(shù)據(jù)HH／VV極化比值的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系6.3.2 植被后向散射理論模型分析6.3.3 用半經(jīng)驗(yàn)散射模型估算水稻LAI參考文獻(xiàn)第7章 微波遙感農(nóng)業(yè)應(yīng)用發(fā)展展望7.1 微波遙感的發(fā)展7.1.1 國際微波遙感的發(fā)展7.1.2 中國微波遙感的發(fā)展7.2 微波遙感農(nóng)業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢7.2.1 微波遙感的主要應(yīng)用領(lǐng)域7.2.2 微波遙感農(nóng)業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢參考文獻(xiàn)彩圖

章節(jié)摘錄

插圖：農(nóng)業(yè)是人類社會賴以生存的基本生活資料的來源，是社會分工和國民經(jīng)濟(jì)其他部門成為獨(dú)立的生產(chǎn)部門的前提和進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)，也是一切非生產(chǎn)部門存在和發(fā)展的基礎(chǔ)。國民經(jīng)濟(jì)其他部門發(fā)展的規(guī)模和速度，都要受到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展水平和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率高低的制約。農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)地位，突出地表現(xiàn)在糧食的生產(chǎn)上。如果農(nóng)業(yè)不能提供糧食和必需的食品，那么，人民的生活就不會安定，生產(chǎn)就不能發(fā)展，國家將失去自立的基礎(chǔ)。從這個(gè)意義上講，農(nóng)業(yè)是安定天下的產(chǎn)業(yè)。農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)地位是否牢固，關(guān)系到人民的切身利益、社會的安定和整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也是關(guān)系到我國在國際競爭中能否堅(jiān)持獨(dú)立自主地位的大問題。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對全球氣候變化也有一定的影響。全球氣候變化主要指大氣中二氧化碳、甲烷和氧化亞氮等痕量氣體濃度的增加及其所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)等后果。人類活動(dòng)，特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，已經(jīng)引起各類生態(tài)系統(tǒng)的變化，如毀林開荒、毀林放牧、毀林發(fā)展“現(xiàn)金農(nóng)業(yè)”（砍伐森林種植咖啡、可可、香蕉、橡膠等高效益作物）、棄牧毀草開墾、草場過牧退化、農(nóng)田侵蝕性退化、土地沙漠化等。人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)與全球氣候變化相互聯(lián)系又相互影響。UNEP的研究表明，各種溫室氣體對全球變暖的貢獻(xiàn)率分別為二氧化碳49％、甲烷18％、氧化亞氮6％、氯氟烴14％、其他氣體13％。值得注意，前三種溫室氣體對溫度升高的貢獻(xiàn)率達(dá)到近3／4。雖然由農(nóng)業(yè)引發(fā)的逸出所占比例仍不太清楚，但大氣中痕量氣體增加的部分原因是由水田和旱地釋放所引起的。耕地是物質(zhì)的貯存庫和轉(zhuǎn)化器，在土壤一植物生態(tài)系統(tǒng)中，植物通過光合作用將二氧化碳轉(zhuǎn)變成有機(jī)碳，隨后以自然凋落和根系分泌等形式輸入土壤，經(jīng)分解，最終以二氧化碳、甲烷等氣體返回大氣。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)以自然凋落形式輸入土壤的有機(jī)物質(zhì)隨作物不同而異，平均占凈生物量的18％左右。根系沉淀作用輸入土壤的有機(jī)碳也相當(dāng)可觀，小麥等作物可占凈固碳量的5％～24％。這部分有機(jī)碳易被微生物分解，絕大部分以二氧化碳形式釋放。

編輯推薦

《微波遙感農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究:水稻生長監(jiān)測》由科學(xué)出版社出版。

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