HJ1星上思县甘蔗工艺成熟期长势多年对比监测

2014-04-29黄敏堂等

安徽农业科学 2014年36期

黄敏堂等

摘要以广西上思县为研究区，利用环境减灾卫星HJ1遥感数据提取甘蔗种植面积，采用归一化植被指数模型NDVI对单一时相甘蔗长势进行监测，构建NDVI偏差分级模型对甘蔗工艺成熟期长势进行多年对比监测。结果表明：①利用NDVI均值和偏差2个分析指标，可定性分析监测区内甘蔗长势状况。除2011年甘蔗总体长势差于常年外，2009、2010、2012年甘蔗总体长势好于常年。②利用NDVI偏差分级模型可对监测区甘蔗长势进行定量评价。2012年上思县甘蔗长势最好，长势好、差所占面积比例分别为96.87%、3.13%；2011年甘蔗长势最差，长势好、差比例分别为99.57%、0.43%。

关键词甘蔗；长势；HJ1星；工艺成熟期；遥感监测

中图分类号S126文献标识码

A文章编号0517-6611（2014）36-13129-03

Abstract With Guangxi Shangsi County as the research site，HJ1 satellite remote sensing data is used to extract sugarcane area.Then，normalized difference vegetation index （NDVI） model is used to monitor sugarcane growth condition of single phase.At last，NDVI deviation classification model is constructed to comparatively monitor sugarcane growth condition in the process maturity.The results show that：①With two indicators of NDVI mean and deviation value，sugarcane growth conditions can be analyzed qualitatively.The growth conditions of sugarcane in Shangsi County are better than perennial value in 2009，2010 and 2012 except 2011.②With NDVI deviation classification model，sugarcane growth conditions can be analyzed quantitatively and contrastively.The sugarcane condition in 2012 is the best with good area accounted 96.87% and bad area accounted only 3.13%.The sugarcane condition in 2011 is the worst with good area accounted only 0.43% and good area accounted only 9957%.

Key words Sugarcane； Growth condition； HJ1； Process maturity； Remote sensing monitoring

應用遥感技术为农业服务是农业高新技术产业化中的最前沿领域之一。通过分析遥感影像中不同地物的光谱特征进行农作物识别是一种普遍而有效的方法，已在多种农作物识别上取得成效[1-4]。作物长势监测是农业遥感的重要研究领域，相关研究主要集中在棉花[5]、水稻[6]、小麦[7-8]等农作物上。遥感技术在甘蔗监测的应用尚处于起步阶段，研究主要集中于甘蔗叶面积指数反演[9-10]、面积提取[11-13]。在甘蔗长势监测方面，目前只见有丁美花等利用MODIS资料，采用归一化植被指数监测甘蔗长势，同时利用ETM资料的高空间分辨率优势，采用监督分类方法提取相关的地表特征，排除监测区内非甘蔗用地信息的干扰，研究表明两种资料结合提高了甘蔗长势监测的精度[14]。利用遥感数据对甘蔗长势进行多年动态监测尚未见报道。

我国“环境一号”卫星A、B星（简称HJ1A、HJ1B卫星）于2008年9月6日成功发射。其中，HJ1A星搭载有4个谱段30 m分辨率的CCD相机和115个谱段100 m分辨率的HIS（高光谱成像仪），HJ1B星搭载有4个谱段30 m分辨率的CCD相机和4个谱段150 m分辨率的IRS（红外多光谱相机），回归周期均为4 d。利用环境一号卫星科学、快速地进行作物识别、作物长势监测，定量分析农业信息，对政府进行农业决策具有重要意义。笔者以广西上思县为研究区，利用环境减灾卫星HJ1遥感数据提取甘蔗种植面积，采用归一化植被指数（NDVI）对2009～2012年4个时相甘蔗工艺成熟期长势进行监测，构建NDVI偏差分级模型对甘蔗工艺成熟期长势进行多年对比监测。籍此探讨利用遥感技术进行甘蔗长势定量监测的可行性，为利用遥感技术估测甘蔗产量提供参考。

1材料与方法

1.1研究区概况

上思县位于广西西南部，地处107°33′～108°17′E，21°44′～22°23′N，海拔高度63～1 167 m。地势由东南向西北倾斜，东南北三面高山环抱，地形略呈槽形盆地，土地以丘陵、山坡地为主且连片集中。县境内属南亚热带季风气候，年平均气温为21.7 ℃，年平均降雨量1 217.3 mm，气候温和，雨量适中，无霜期长，常年旱地甘蔗种植面积约2.67万hm2，是广西的主要甘蔗生产基地之一。

1.2数据源与预处理

卫星遥感数据选用了HJ1A、B卫星CCD成像的1～4波段，分别为蓝波段B1（0.43～0.52 μm）、绿波段B2（0.52～0.60 μm）、红波段B3（0.63～0.69 μm）和近红外波段B4（0.76～0.90 μm）。该数据由中国资源卫星应用中心提供，列属二级产品，遥感数据预处理包括辐射定标和几何校正。

2.22009～2012年甘蔗长势分级评价

利用甘蔗长势遥感监测及评价模型计算2009～2012年甘蔗长势，其分布状况如图2和表2所示。从图2可以看出，2012年上思县甘蔗长势最好，长势好的甘蔗占96.87%，差的仅占3.13%，其中那琴乡、公正乡附近有部分甘蔗长势较差；其次是2009和2010年，这2年甘蔗长势好的比例分别占66.14%、43.88%，其中2010年甘蔗长势差的区域主要分布在思阳镇附近，2009年上思县中部甘蔗长势较好，其余乡镇均有不同程度甘蔗长势较差区域；甘蔗长势最差的年份为2011年，长势好差比例分别为99.57%，0.43%，仅在沿河区域有部分甘蔗长势较好。

3结论与讨论

（1）利用归一化植被指数模型对甘蔗工艺成熟期长势进行监测，通过甘蔗种植区NDVI均值和偏差2个分析指标，可定性分析监测区内甘蔗长势状况，结果显示：除2011年甘蔗总体长势差于常年外，2009、2010、2012年甘蔗总体长势好于常年。

（2）利用甘蔗长势评价模型及分级指标可对监测区内甘蔗长势进行定量分级评价，2012年上思县甘蔗长势最好，长势好、差所占面积比例分别为96.87%、3.13%；2011年甘蔗长势最差，长势好、差比例分别为99.57%、0.43%。甘蔗长势定量分级评估结果可为产量估测提供提供参考。

（3）利用偏差分级模型对甘蔗长势进行定量评价，仅划分了好、差两个级别。在进一步的研究中，可结合产量制定更细的长势分级指标，以为甘蔗估产提供更精细的长势评价参考。

参考文献

[1]

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[2] 曹卫彬，杨邦杰，宋金鹏.TM影像中基于光谱特征的棉花识别模型[J].农业工程学报，2004，20（4）：112-116.

[3] 钟仕全，莫建飞，陈燕丽，等.基于HJ1B卫星遥感数据的水稻识别技术研究[J].遥感技术与应用，2010，25（4）：464-468.

[4] 钟仕全，陈燕丽，陈玉兰，等.中巴02B星遥感数据的油菜识别技术研究[J].国土资源遥感，2010（2）：77-79，85.

[5] 刘爱霞，王长耀，刘正军，等.基于 RS 与 GIS 的干旱区棉花信息提取及长势监测[J].地理与地理信息科学，2003，19（4）：101-104.

[6] 赵锐，汤君友，何隆华.江苏省水稻长势遥感监测与估产[J].国土资源遥感，2002（3）：9-11.