基于距中植被指数的黑龙江省农业灾害遥感监测

发布时间：2020-06-10 21:45

【摘要】：黑龙江省不仅是我国的农业大省,同时也是我国主要的商品粮基地。进入21世纪以来,随着气候条件的日益恶化和生态环境变化的加剧,导致森林火灾、洪涝、低温冻害、病虫害等农业灾害频繁的出现,受灾面积之大,灾损程度之严重,造成了多方面巨大的经济损失,严重威胁了农业粮食生产安全,阻碍了农业经济的发展进程。因此,提出并找到有效地农业灾害监测方法是现阶段研究的重点,只有及时获取准确的农业灾害信息才会推进灾害的精准预报和预警工作,同时分析农业灾害的时空分布特征及灾害成因机理,才会有效地抑制农业灾害的泛滥,保障粮食生产安全,推动农业可持续性发展,将经济损失尽可能地降到最低。以前传统的农业灾害监测手段,主要是采用大量的人力物力进行实地调查采样,取得数据的过程不仅繁琐而且耗费资源过多,得到的数据不具有普遍代表性,不能及时地对灾害信息进行反馈,不能有效地对灾损程度进行评估,会严重拖慢灾害监测的工作进程和灾后救援工作,更加不能对农业灾害进行长时间和大范围的动态监测。遥感技术的出现,不仅规避掉了传统农业灾害监测的弊端,同时利用自身能够实时获取灾害信息、成本低廉、监测范围广、灵活性强、监测精度高等优点,革新了农业灾害的监测方法,成为了农业灾害监测事业的重要一环。本文试图寻找到对大范围农业灾害的长时间序列准确监测方法,以2000年~2017年作物生长关键期内(6月下旬至8月下旬)连续多时相的8 d合成250 m空间分辨率MODIS反射率产品和农业保险公司提供的农业灾害信息数据为来源,针对黑龙江省投保地块内的农业灾害进行动态监测。准确提取出多年同一时相的NDVI中值植被指数为背景值,通过不同时相NDVI值与背景值间的距离建立有效的农业灾害监测模型(R_(NDVI_MED(i))),确定最优阈值并提取出连续3个时相都为受灾的地块,即为当年某一时相的灾害区域。利用农业保险公司上报的灾害信息和同时期或准同时期的HJ-1A/1B影像与本文提取出的受灾区域进行精度验证,结合气象因素和地理环境等条件针对黑龙江省农业灾害进行时空分布特征分析,探寻灾害成因特点等。主要的研究内容和结果分析如下:(1)准确获取时间序列NDVI数据集。通过MRT、ENVI软件提取出不同时相的植被指数,利用ArcGIS软件空间分析功能提取出多年同一时相的NDVI中值植被指数,来反映当年某一时相农作物正常生长的植被指数。(2)建立农业灾害监测模型R_(NDVI_MED(i))。以多年某一时相提取出的NDVI中值植被指数为标准值,用当年同一时相的NDVI值与标准值间的距离大小与标准值间的占比作为参数建立农业灾害监测模型。(3)确定农业灾害监测模型最优阈值。通过不同阈值提取灾害范围与投保地块间的占比来寻找到合适的阈值,提取农业灾害范围。选取与MODIS日期接近的HJ-1A/1B CCD影像作为验证数据样本,在保险公司上报的20个典型灾害检验结果中,平均误差为16.57%,精度高达83.43%,结果证明此模型的监测精度较高,实用性较强。可以应用于大范围、长时间序列的农业灾害动态监测。(4)黑龙江省时空分布特征。依据此模型提取出的2017年作物生长关键期内灾害结果,结合历史气象数据如气温、降雨等,分析黑龙江省灾害时空特征并研究其成因机理。研究发现:黑龙江省西北部和东南部地势较高易发生干旱灾害,中部地区地势较低,水资源偏多,易积水从而引发洪涝灾害。黑龙江省农业灾害在7月上旬到8月中旬为高发时段。结果表明:选取8 d合成的250 m分辨率的MODIS反射率产品,基于2000年~2017年作物生长关键期时段,建立对大范围长时间序列灾害监测模型R_(NDVI_MED(i))提取的结果精度高,具有普遍适用性,可以应用于农业遥感灾害动态监测中,为黑龙江省农业灾害预报预警工作提供有效手段。
【图文】：

技术路线图

分布图,黑龙江省,公顷,土地利用类型

图 3-1 黑龙江省土壤分布图Fig.3-1 Heilongjiang soil distribution省的主要土壤类型包括草甸土、黑土、白浆土、沼泽土、暗棕壤、黑1 为黑龙江省土壤类型分布图，其中暗棕壤主要分布在黑龙江省的中布在黑龙江省西部的齐齐哈尔地区，沼泽土主要分布在黑龙江的东北17 年黑龙江省统计年鉴制作黑龙江省土地利用类型表 3-1，可以看出有：耕地、园地、林地、草地、城镇村及工矿用地、交通运输用地、其他用地，总面积达 4525.4 万公顷。其中林地的面积为 2183.7 万公耕地的面积为 1586.6 万公顷占总面积的 35.1%，为黑龙江省土地利用土地类型。表 3-1 黑龙江省土地利用类型表Tab.3-1 Heilongjiang Province Land Use Type Table土地利用类型面积（万公顷）占总面积（耕地 1586.6 35.1园地 4.5 0.1林地 2183.7 48.3草地 206.3 4.6
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S127;S42;S43

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