基于作物模型与叶面积指数遥感影像同化的区域单产估测研究.pdf

第23卷第9期 农业工程学报 V01．Z3No．9 130 of 2007年 9月 TransactlonstheCSAE Sep． 2007 基于作物模型与叶面积指数遥感影像同化的区域单产估测研究 杨 鹏“2“，吴文斌1。”，周清波1’“，陈仲新“2，查燕2，唐华俊“2，柴崎亮介4 (1．农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室，北京lo0081i2．中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京lo0081 3．日本东京大学气候研究中心，日本千叶277—8568f4．日奉东京大学空间情报科学研究中心，日本东京153—8505) 摘要：通过对作物光合，呼吸、燕腾、营养等一系列生理牛化过程的定量模拟，作物生长模型已经被成功应用于田间尺度 的作物单产研究。为了进一步将作物模型扩展应用于区域尺度．提高区域作物单产的模拟精度，该文探讨了将作物模型与 多时相叶面积指数(LAI)遥感影像同化以改善区域单产估测的方法。研究首先通过地理信息系统将美国农业郎开发的“考 虑气候的作物环境决策模型”——EPIc模碰，扩展为空间模型。然后．通过基于I。andsatTM影像差值植被指数DVI与田 问观测叶面积指数构建的最优同归模型．反演了研究区域的多时相叶面积指数影像。最后通过优化算法实现了空间EPIC 模型与影像信息的同化，并将系统应用于河北石家庄地区2004年冬小麦的单产估测。结果表明，通过数据同化校正部分关 键参数后的空间作物模型的单产模拟精度得到有嫂提高，但要达到业务运行精度仍有待进一步改善。 关键词：遥感}估产}作物生长模型；教据同化；冬小麦，叶面积指数；植被指数 27 中图分类号：TP75fsl 文献标识码：A 文章编号：1002—6819(2007)9一0130—07 杨鹏，吴文斌，周清波，等．基于作物模型与叶面积指数遥感影像同化的区域单产估测研究口]．农业工程学报，2007，23 (9)：130一136． Wenbin，Zh。u aL sensedLAIintoGIS_basedEPICmodeIfor Ya“gPe“g，Wu Qi“gbo．etAssimila““gremotely yIeId assessmentonre ofthecsAE．2007，23(9)：130一136，(inchinesewith abstract) gjonalscale口]．Transactions E“glish 出的光能效率模型概念为基础的遥感半经验半机理模 O引言 型。例如，任建强等“3通过建立植被净初级生产力模型， 早期的作物单产遥感估测方法，只是简单的建立作 物单产与单一时相或多时相光谱植被指数问的线性或 Yaqui区域利用多时相Landsat 非线性相关关系。例如，RasmussenL13应用多时相 谱指数计算了作物吸收光合有效辐射比例系数，”一z， AVHRR影像的累积归一化植被指数(iNDVl)，在非洲 并进一步模拟了春小麦的单产。这些半经验半机理模型 的BurkinaFaso准确估测了粟单产。Domenil【i毗is争胡 尽管对作物单产机理已经有一定描述，但由于模型中的 以10天合成AvHRRNDvI数据为基础，发展了新的部分关键系数如光能利用效率系数和收获指数等的时 植被条件指数VcI，并应用于希腊棉花单产预测。王长 空分布仍难以准确定量计算。“，所以还主要应用于地面 生物量AGB(Above—Ground 耀等口3则利用MoDIs的增强型植被指