黃敏堂等

摘要以廣西上思縣為研究區(qū)，利用環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星HJ1遙感數(shù)據(jù)提取甘蔗種植面積，采用歸一化植被指數(shù)模型NDVI對單一時相甘蔗長勢進行監(jiān)測，構(gòu)建NDVI偏差分級模型對甘蔗工藝成熟期長勢進行多年對比監(jiān)測。結(jié)果表明：①利用NDVI均值和偏差2個分析指標，可定性分析監(jiān)測區(qū)內(nèi)甘蔗長勢狀況。除2011年甘蔗總體長勢差于常年外，2009、2010、2012年甘蔗總體長勢好于常年。②利用NDVI偏差分級模型可對監(jiān)測區(qū)甘蔗長勢進行定量評價。2012年上思縣甘蔗長勢最好，長勢好、差所占面積比例分別為96.87%、3.13%；2011年甘蔗長勢最差，長勢好、差比例分別為99.57%、0.43%。

關(guān)鍵詞甘蔗；長勢；HJ1星；工藝成熟期；遙感監(jiān)測

中圖分類號S126文獻標識碼

A文章編號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(yīng)用遙感技術(shù)為農(nóng)業(yè)服務(wù)是農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化中的最前沿領(lǐng)域之一。通過分析遙感影像中不同地物的光譜特征進行農(nóng)作物識別是一種普遍而有效的方法，已在多種農(nóng)作物識別上取得成效[1-4]。作物長勢監(jiān)測是農(nóng)業(yè)遙感的重要研究領(lǐng)域，相關(guān)研究主要集中在棉花[5]、水稻[6]、小麥[7-8]等農(nóng)作物上。遙感技術(shù)在甘蔗監(jiān)測的應(yīng)用尚處于起步階段，研究主要集中于甘蔗葉面積指數(shù)反演[9-10]、面積提取[11-13]。在甘蔗長勢監(jiān)測方面，目前只見有丁美花等利用MODIS資料，采用歸一化植被指數(shù)監(jiān)測甘蔗長勢，同時利用ETM資料的高空間分辨率優(yōu)勢，采用監(jiān)督分類方法提取相關(guān)的地表特征，排除監(jiān)測區(qū)內(nèi)非甘蔗用地信息的干擾，研究表明兩種資料結(jié)合提高了甘蔗長勢監(jiān)測的精度[14]。利用遙感數(shù)據(jù)對甘蔗長勢進行多年動態(tài)監(jiān)測尚未見報道。

我國“環(huán)境一號”衛(wèi)星A、B星（簡稱HJ1A、HJ1B衛(wèi)星）于2008年9月6日成功發(fā)射。其中，HJ1A星搭載有4個譜段30 m分辨率的CCD相機和115個譜段100 m分辨率的HIS（高光譜成像儀），HJ1B星搭載有4個譜段30 m分辨率的CCD相機和4個譜段150 m分辨率的IRS（紅外多光譜相機），回歸周期均為4 d。利用環(huán)境一號衛(wèi)星科學、快速地進行作物識別、作物長勢監(jiān)測，定量分析農(nóng)業(yè)信息，對政府進行農(nóng)業(yè)決策具有重要意義。筆者以廣西上思縣為研究區(qū)，利用環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星HJ1遙感數(shù)據(jù)提取甘蔗種植面積，采用歸一化植被指數(shù)（NDVI）對2009～2012年4個時相甘蔗工藝成熟期長勢進行監(jiān)測，構(gòu)建NDVI偏差分級模型對甘蔗工藝成熟期長勢進行多年對比監(jiān)測。籍此探討利用遙感技術(shù)進行甘蔗長勢定量監(jiān)測的可行性，為利用遙感技術(shù)估測甘蔗產(chǎn)量提供參考。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

上思縣位于廣西西南部，地處107°33′～108°17′E，21°44′～22°23′N，海拔高度63～1 167 m。地勢由東南向西北傾斜，東南北三面高山環(huán)抱，地形略呈槽形盆地，土地以丘陵、山坡地為主且連片集中。縣境內(nèi)屬南亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為21.7 ℃，年平均降雨量1 217.3 mm，氣候溫和，雨量適中，無霜期長，常年旱地甘蔗種植面積約2.67萬hm2，是廣西的主要甘蔗生產(chǎn)基地之一。

1.2數(shù)據(jù)源與預(yù)處理

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)選用了HJ1A、B衛(wèi)星CCD成像的1～4波段，分別為藍波段B1（0.43～0.52 μm）、綠波段B2（0.52～0.60 μm）、紅波段B3（0.63～0.69 μm）和近紅外波段B4（0.76～0.90 μm）。該數(shù)據(jù)由中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心提供，列屬二級產(chǎn)品，遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理包括輻射定標和幾何校正。

2.22009～2012年甘蔗長勢分級評價

利用甘蔗長勢遙感監(jiān)測及評價模型計算2009～2012年甘蔗長勢，其分布狀況如圖2和表2所示。從圖2可以看出，2012年上思縣甘蔗長勢最好，長勢好的甘蔗占96.87%，差的僅占3.13%，其中那琴鄉(xiāng)、公正鄉(xiāng)附近有部分甘蔗長勢較差；其次是2009和2010年，這2年甘蔗長勢好的比例分別占66.14%、43.88%，其中2010年甘蔗長勢差的區(qū)域主要分布在思陽鎮(zhèn)附近，2009年上思縣中部甘蔗長勢較好，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有不同程度甘蔗長勢較差區(qū)域；甘蔗長勢最差的年份為2011年，長勢好差比例分別為99.57%，0.43%，僅在沿河區(qū)域有部分甘蔗長勢較好。

3結(jié)論與討論

（1）利用歸一化植被指數(shù)模型對甘蔗工藝成熟期長勢進行監(jiān)測，通過甘蔗種植區(qū)NDVI均值和偏差2個分析指標，可定性分析監(jiān)測區(qū)內(nèi)甘蔗長勢狀況，結(jié)果顯示：除2011年甘蔗總體長勢差于常年外，2009、2010、2012年甘蔗總體長勢好于常年。

（2）利用甘蔗長勢評價模型及分級指標可對監(jiān)測區(qū)內(nèi)甘蔗長勢進行定量分級評價，2012年上思縣甘蔗長勢最好，長勢好、差所占面積比例分別為96.87%、3.13%；2011年甘蔗長勢最差，長勢好、差比例分別為99.57%、0.43%。甘蔗長勢定量分級評估結(jié)果可為產(chǎn)量估測提供提供參考。

（3）利用偏差分級模型對甘蔗長勢進行定量評價，僅劃分了好、差兩個級別。在進一步的研究中，可結(jié)合產(chǎn)量制定更細的長勢分級指標，以為甘蔗估產(chǎn)提供更精細的長勢評價參考。

參考文獻

[1]

THENKABALL P S.Optimal hyperspectral narrow bands for discriminating agricultural crops[J].Remote Sensing of Environment，2002，74：344-358.

[2] 曹衛(wèi)彬，楊邦杰，宋金鵬.TM影像中基于光譜特征的棉花識別模型[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2004，20（4）：112-116.

[3] 鐘仕全，莫建飛，陳燕麗，等.基于HJ1B衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的水稻識別技術(shù)研究[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2010，25（4）：464-468.

[4] 鐘仕全，陳燕麗，陳玉蘭，等.中巴02B星遙感數(shù)據(jù)的油菜識別技術(shù)研究[J].國土資源遙感，2010（2）：77-79，85.

[5] 劉愛霞，王長耀，劉正軍，等.基于 RS 與 GIS 的干旱區(qū)棉花信息提取及長勢監(jiān)測[J].地理與地理信息科學，2003，19（4）：101-104.

[6] 趙銳，湯君友，何隆華.江蘇省水稻長勢遙感監(jiān)測與估產(chǎn)[J].國土資源遙感，2002（3）：9-11.

[7] 辛景峰，宇振榮，DRIESSEN PM.利用NOAA NDVI數(shù)據(jù)集監(jiān)測冬小麥生育期的研究[J].遙感學報，2001（6）：442-447.

[8] 吳文斌，楊桂霞.用NOAA圖像監(jiān)測冬小麥長勢的方法研究[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2001（2）：58-61.

[9] 何亞娟，潘學標，裴志遠，等.基于 SPOT 遙感數(shù)據(jù)的甘蔗葉面積指數(shù)反演和產(chǎn)量估算[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2013，44（5）：226-231.

[10] 郭琳，裴志遠，張松齡，等.基于環(huán)境星 CCD 圖像的甘蔗葉面積指數(shù)反演方法[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2010（10）：201-205.

[11] 丁美花，譚宗琨，李輝，等.基于 HJ1 衛(wèi)星數(shù)據(jù)的甘蔗種植面積調(diào)查方法探討[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2012，33（2）：265-270.

[12] 譚宗琨，吳良林，丁美花，等.EOS/MODIS 數(shù)據(jù)在廣西甘蔗種植信息提取及面積估算的應(yīng)用[J].氣象，2008，33（11）：76-81.

[13] 馬尚杰，裴志遠，汪慶發(fā)，等.基于多時相環(huán)境星數(shù)據(jù)的甘蔗收割過程遙感監(jiān)測[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27（3）：215-219.

[14] 丁美花，鐘仕全，譚宗琨，等.MODIS 與 ETM 數(shù)據(jù)在甘蔗長勢遙感監(jiān)測中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2007，28（2）：195-197.

[15] 馬尚杰，裴志遠，汪慶發(fā)，等.基于多時相環(huán)境星數(shù)據(jù)的甘蔗收割過程遙感監(jiān)測[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27（3）：215-219.