基于MODIS数据的双季稻实时监测研究
摘要
2007年4月至2008年10月,于江西省南昌县蒋巷镇设置了4个双季水稻观测样点,每8天对双季稻进行一次观测,记录水稻的干鲜重、株高、叶面积指数(LAI,leaf area index)、稻田灌水深度的变化以及水稻管理措施等。分析了MODIS植被指数与实地采样数据之间的关系,建立了水稻实时监测模型和双季晚稻的单产估产模型。研究结果表明:
(1)MODIS-EVI(增强型植被指数,Enhanced Vegetation Index)与LAI的相关性比NDVI (归一化植被指数,Normalized Difference Vegetation Index)、LSWI (地表水分指数,Land Surface Water Index)高,在水稻分蘖孕穗期和灌浆乳熟期与LAI有很强的相关关系,相关系数分别为0.90,0.89,拥有很强的稳定性和抗干扰能力,更适合研究区高温、高湿、高植被覆盖率的实际状况。
(2)LSWI在抽穗扬花期与LAI的相关系数达到0.8以上,将MODIS-EVI和LSWI相结合可以实现研究区双季稻从分蘖期到乳熟期的实施监测。晚稻分蘖孕穗期,叶片还不能完全覆盖稻田表面,LSWI受稻田灌水和叶片水分的双重影响;在晚稻分蘖孕穗完成后,LSWI与晚稻含水量的相关系数达到了0.85。
(3)早稻生长期间,各植被指数与LAI吻合程度要低于晚稻生长期间。特别是2007年,早稻各植被指数受到较大干扰。原因是早稻生长期间,正值长江中下游地区连续的阴雨天气,地表反射光谱受到云雨干扰导致的,这说明MODIS不太适合研究区早稻的实时监测。
(4)在地表生物量监测中,MODIS-EVI与研究区双季晚稻分蘖孕穗期、灌浆乳熟期水稻干重之间的相关系数分别为0.86和0.82;抽穗扬花期和蜡熟完熟期的植被指数与生物量之间没有明显的相关关系。
(5)MODIS在分蘖孕穗期和灌浆乳熟阶段可以实现对双季晚稻产量的估测,对早稻产量的估测因为样本时间序列较短和2007年早稻倒伏的原因,结果尚不明晰,还需要进一步验证研究。
In this experimentation,we had set up four rice observation points in Jiangxiang town,Nanchang County,Jiangxi Province during 2007 and 2008. Observing the growth of double-crop rice, every eight days,we recorded dry weight, wet weight,plant height, leaf area index (LAI), the changes in the depth of paddy field irrigation and management measures.This paper analysed the relationship of the MODIS vegetation indices and field sampling data, established the model of real-time monitoring of rice and the late rice production estimation model.
The results showed that, MODIS-EVI (Enhanced Vegetation Index) and LAI have a strong correlation at the rice tillering stage and milky stage than NDVI(Normalized Difference Vegetation Index), LSWI(Land Surface Water Index),which more suitable for research hot.
LSWI has a strong monitoring capacity for late rice water content in the heading and milky stage. In tillering stage rice leaves can not completely cover the surface of paddy fields.LSWI had been effected by paddy fields irrigation water and leaves.After the tillering stage, LSWI has a strong relationship with rice water content.
In the early period of rice growth, the relationship between vegetation index and LAI is lower than the late rice,especially in 2007. This result showed that MODIS is not suitable for monitoring early rice in the study area.
MODIS-EVI can be used to monitor and estimate the biomass in the tillering stage and milky satage of late rice. In the late rice tillering stage and milky stage, MODIS can be used to estimate the rice production,but in early rice,the result is not yet clear.
(1)MODIS-EVI(增强型植被指数,Enhanced Vegetation Index)与LAI的相关性比NDVI (归一化植被指数,Normalized Difference Vegetation Index)、LSWI (地表水分指数,Land Surface Water Index)高,在水稻分蘖孕穗期和灌浆乳熟期与LAI有很强的相关关系,相关系数分别为0.90,0.89,拥有很强的稳定性和抗干扰能力,更适合研究区高温、高湿、高植被覆盖率的实际状况。
(2)LSWI在抽穗扬花期与LAI的相关系数达到0.8以上,将MODIS-EVI和LSWI相结合可以实现研究区双季稻从分蘖期到乳熟期的实施监测。晚稻分蘖孕穗期,叶片还不能完全覆盖稻田表面,LSWI受稻田灌水和叶片水分的双重影响;在晚稻分蘖孕穗完成后,LSWI与晚稻含水量的相关系数达到了0.85。
(3)早稻生长期间,各植被指数与LAI吻合程度要低于晚稻生长期间。特别是2007年,早稻各植被指数受到较大干扰。原因是早稻生长期间,正值长江中下游地区连续的阴雨天气,地表反射光谱受到云雨干扰导致的,这说明MODIS不太适合研究区早稻的实时监测。
(4)在地表生物量监测中,MODIS-EVI与研究区双季晚稻分蘖孕穗期、灌浆乳熟期水稻干重之间的相关系数分别为0.86和0.82;抽穗扬花期和蜡熟完熟期的植被指数与生物量之间没有明显的相关关系。
(5)MODIS在分蘖孕穗期和灌浆乳熟阶段可以实现对双季晚稻产量的估测,对早稻产量的估测因为样本时间序列较短和2007年早稻倒伏的原因,结果尚不明晰,还需要进一步验证研究。
In this experimentation,we had set up four rice observation points in Jiangxiang town,Nanchang County,Jiangxi Province during 2007 and 2008. Observing the growth of double-crop rice, every eight days,we recorded dry weight, wet weight,plant height, leaf area index (LAI), the changes in the depth of paddy field irrigation and management measures.This paper analysed the relationship of the MODIS vegetation indices and field sampling data, established the model of real-time monitoring of rice and the late rice production estimation model.
The results showed that, MODIS-EVI (Enhanced Vegetation Index) and LAI have a strong correlation at the rice tillering stage and milky stage than NDVI(Normalized Difference Vegetation Index), LSWI(Land Surface Water Index),which more suitable for research hot.
LSWI has a strong monitoring capacity for late rice water content in the heading and milky stage. In tillering stage rice leaves can not completely cover the surface of paddy fields.LSWI had been effected by paddy fields irrigation water and leaves.After the tillering stage, LSWI has a strong relationship with rice water content.
In the early period of rice growth, the relationship between vegetation index and LAI is lower than the late rice,especially in 2007. This result showed that MODIS is not suitable for monitoring early rice in the study area.
MODIS-EVI can be used to monitor and estimate the biomass in the tillering stage and milky satage of late rice. In the late rice tillering stage and milky stage, MODIS can be used to estimate the rice production,but in early rice,the result is not yet clear.
引文
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