|
遙感估產(chǎn)技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望
（作者未知） 2011/6/21
摘要遙感技術(shù)估產(chǎn)快速,減少了傳統(tǒng)估產(chǎn)方式的繁重工作,且增加了精準(zhǔn)性。闡述了遙感估產(chǎn)的原理與建�；A(chǔ)及模型類型,對未來遙感估產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞遙感估產(chǎn);類型;現(xiàn)狀;展望
遙感起源于20世紀(jì)60年代,這是一種在一定距離上,應(yīng)用探測儀器不直接接觸目標(biāo)物體,從遠(yuǎn)處把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來,通過分析,揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)[1]。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,宏觀大尺度的估產(chǎn)越來越多地使用遙感方法,并結(jié)合地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等技術(shù),可以構(gòu)建出不同條件下植被的生長模型和估產(chǎn)模型[2]。遙感技術(shù)估產(chǎn)與傳統(tǒng)的估產(chǎn)方式相比,前者的工作量少,精準(zhǔn)性更強(qiáng),在實際應(yīng)用中顯示出了獨有的優(yōu)越性。前人做了大量有關(guān)運(yùn)用遙感技術(shù)對作物、草地、森林及海洋生態(tài)系統(tǒng)的植被估產(chǎn)的研究。遙感估產(chǎn)已從試驗研究階段逐步進(jìn)入到實際業(yè)務(wù)使用階段。現(xiàn)探討有關(guān)遙感估產(chǎn)的原理及估產(chǎn)模型的基本類型。
1遙感估產(chǎn)的原理及建�；A(chǔ)
任何物體都具有吸收和反射不同波長電磁波的特性,這是物體的基本特性。相同的物體具有相同的波譜特征,不同的物體,其波譜特征也不同,遙感技術(shù)就是基于該原理,利用搭載在各種遙感平臺上的傳感器接收電磁波,根據(jù)地面上物體的波譜反射和輻射特性,識別地物的類型和狀態(tài)[1]。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)具有高度的概括性,衛(wèi)星獲取的光譜植被指數(shù)反映了植物葉綠素和形體的變化[3]。大量的研究也表明,植物的葉面積系數(shù)、生物量、干物重與光譜植被指數(shù)間存在著較好的相關(guān)關(guān)系[4]。因此,利用從衛(wèi)星獲取的植被光譜信息估測產(chǎn)量成為了可能。用于區(qū)域植物生物量估測的遙感模型基礎(chǔ)是從光合作用即植被生產(chǎn)力形成的生理過程出發(fā),在建立模型的過程中,根據(jù)植物對太陽輻射的吸收、反射、透射及其輻射在植被冠層內(nèi)及大氣中的傳輸,結(jié)合植被生產(chǎn)力的生態(tài)影響因子,最后在衛(wèi)星接收到的信息之間建立完整的數(shù)學(xué)模型及其解析式[5]。
2遙感估產(chǎn)模型的類型
20世紀(jì)70年代后期估產(chǎn)模型將遙感信息作為變量加入到模型中,建立了大量的遙感估產(chǎn)模型。理論上探討植物光合作用與植物光譜特征間的內(nèi)在聯(lián)系以及植物的生物學(xué)特性與產(chǎn)量形成的復(fù)雜關(guān)系等,方法上從單純建立光譜參數(shù)與產(chǎn)量間的統(tǒng)計關(guān)系,發(fā)展到考慮植物生長的全過程,將光譜的遙感物理機(jī)理與植物生理過程統(tǒng)一起來,建立基于成分分析的遙感估測模型,使估算精度不斷提高[6]。由于研究對象的不同,選用的估產(chǎn)參數(shù)也不盡相同,模型種類也較多,基本上可以分為2類[7-8],即統(tǒng)計模型和綜合模型。
2.1遙感統(tǒng)計模型
目前,基于統(tǒng)計的遙感估產(chǎn)有3種技術(shù)路線:一是遙感光譜綠度值(植被指數(shù))-生物量關(guān)系模式。在對作物、草原、森林的估產(chǎn)中,這是一種常用的思路,但是該方法得到的遙感估產(chǎn)等級圖只反映衛(wèi)星攝影時的植物長勢和生物量的空間分布狀況;二是遙感光譜綠度值-地物光譜綠度值-生物量關(guān)系模式,即先分析實測地物光譜綠度值與生物量之間的關(guān)系,建立相應(yīng)模型,再分析衛(wèi)星遙感植被指數(shù)與地物光譜綠度值的關(guān)系,建立衛(wèi)星遙感植被指數(shù)與生物量之間的關(guān)系模型,最后利用光譜監(jiān)測模型和衛(wèi)星遙感監(jiān)測模型進(jìn)行監(jiān)測與估產(chǎn);三是遙感-地學(xué)綜合模式。該方法將氣溫、降水等環(huán)境因子引入模型,與遙感-生物量模型互相補(bǔ)充,克服各自存在的缺陷,可進(jìn)一步提高估產(chǎn)精度。建立的統(tǒng)計模型有線性、冪函數(shù)、指數(shù)、對數(shù)等,回歸的方法也有一元回歸、多元回歸、逐步回歸等,得到的系數(shù)差別較大,并且應(yīng)用也局限于建模的時間和地點,在很多情況下地面資料的數(shù)也影響模型的精度。
2.2遙感綜合模型
綜合模型借助遙感信息和植被信息、氣象因子等來建立,其包含了更多的信息量,可以更加精確地反映植被的生物物理參數(shù)。盡管這類方法前景廣闊,但受到模型中大量的參數(shù)和變量獲取的限制(例如呼吸、衰老、光合作用、碳分配、凋落物的分解等),以及當(dāng)物種的組成在時空上變化較大時出現(xiàn)復(fù)雜的、異質(zhì)性的、冠層的描述問題的影響,部分模型只適用于當(dāng)時的研究區(qū)域,如何通過“尺度擴(kuò)大”來改進(jìn)模式中的區(qū)域限制,更好地適應(yīng)遙感信息的同化需要,也是亟需解決的一個關(guān)鍵問題。
3展望
遙感技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已經(jīng)日趨成熟,遙感估產(chǎn)的優(yōu)點是可以得到長時間尺度和大空間尺度的生產(chǎn)力資料,因而它仍是未來生產(chǎn)力探測方法的發(fā)展方向。目前國際上對各類生態(tài)系統(tǒng)的估產(chǎn)模型有很多,建立的模型和所選擇的數(shù)據(jù)源并不是任何時期、任何區(qū)域都適用,應(yīng)該根據(jù)研究區(qū)域的實際情況來改進(jìn)生物量模型和選擇合適的遙感數(shù)據(jù)源�；谶b感技術(shù)的生物量估算需要運(yùn)用多種技術(shù),綜合多種方法,使估算模型達(dá)到最優(yōu)。新的數(shù)學(xué)方法的不斷探索和試驗是充分發(fā)揮遙感信息作用的前提和途徑,數(shù)量化理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、CWSI理論、灰色（未完，下一頁）
|