[發明專利]一種草原衛星遙感監測系統及方法

有效

• 申請號: 200910093973.3
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN102033230A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 徐斌;楊秀春;陶偉國;劉海啟;王道龍;覃志豪
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
• 主分類號: G01S17/00
• 分類號: G01S17/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術領域

本發明涉及草原監測技術，特別是涉及一種基于MODIS(ModerateResolution?Imaging?Spectrometer，中分辨率成像光譜儀)數據的草原衛星遙感監測系統及方法。

背景技術

草原植被遙感監測是利用3S技術(遙感、地理信息系統和全球定位系統)，結合地面調查數據實現對草原植被的監測。草原植被遙感監測的內容主要包括草原植被長勢、草原植被生物量和草畜平衡估算等內容。隨著3S技術的不斷發展與成熟，特別是對地觀測技術的迅速發展，高時空分辨率衛星遙感數據獲取技術的不斷完善，草原植被遙感監測技術也迅速發展。

草原植被長勢是草原植被的總體生長狀況與趨勢，通常是與以往草原植被的狀況進行對比，來說明現在草原植被的生長情況，以往的植被狀況可以是過去某個時間段的平均狀況或實際狀況；根據需要，時間段可以分為年、季、月、旬等。草原植被長勢監測分為地面監測和遙感監測。草原植被長勢地面監測，是通過樣地、樣方測定植被的長勢指標并與以往的測定結果進行比較，來說明現在草原植被的生長情況；草原植被長勢遙感監測，是利用遙感信息與草原植被狀況有密切相關關系的特點，對不同時期的遙感信息進行處理，來間接反映草原植被長勢的一種方法。草原植被長勢遙感監測具有快速、覆蓋面廣的特點，有廣泛的應用前景。目前，草原植被長勢監測較廣泛應用的方法主要有逐年NDVI差值法、距平NDVI差值法和比值法等。總體而言，這些方法對于不同草地類型的大區域而言不太適合，因為高NDVI區域如草甸草原，和低NDVI區域的荒漠草原，使用同一種長勢等級劃分閾值的話，可能會使監測結果與實際情況不相符合。因此需要根據實際情況研究適合更大區域的草原長勢監測方法。

草原植被生物量的監測是草原資源合理利用和草畜平衡估算的重要依據。草原植被生物量的測定方法主要有直接收獲法、產量模擬模型法和遙感模型法等。直接收獲法是齊地面剪割所獲得的產草量；產量模擬模型法是結合氣候、土壤等條件因素，建立模擬模型進行產量測定，一般需要連續和詳細的數據；遙感模型法是利用遙感產品，結合地面測定的參數和植物生長規律建立生物量測產模型，再用遙感數據反演植被生物量。遙感模型法是隨著現代遙感技術的發展、遙感數據時空間分辨率的逐漸提高而發展起來的，利用遙感數據進行草原測產的方法和模型發展較快。

遙感模型大致分為兩大類，一類是綜合模型，另一類是統計模型或經驗模型。綜合模型借助遙感信息、植被信息和氣象因子等來建立，由于包含了更多的信息量，可以較精確地反映植被的生物物理參數，遙感數據的引入是為了彌補數據的不足或避免獲取某些植被生長的環境條件因子的繁瑣性，由于需要的參數多、數據種類多，數據獲取比較困難，應用受到限制。統計模型或經驗模型不涉及機理問題，主要是對觀測數據與遙感信息進行統計和相關分析，建立最優的模型用于測算。目前主要的統計模型是對植被指數與生物量或產量進行回歸分析，得到測算的統計模型，或者引入植被的環境影響因子(例如氣溫、降水、土壤含水量等)資料作為輸入量來提高統計模型的測算精度。統計模型主要有線性、冪函數、指數、對數和Logistic模型等形式，回歸的方法有一元回歸、多元回歸、逐步回歸等，模型的質量與地面樣本量的多少和空間分布有很大關系。

草原載畜量是評定草原生產能力的一項重要指標，也是影響草原家畜生產能力的一項臨界指標。載畜量過低會造成牧草浪費，牧草利用率降低，減少單位草原面積上牲畜的總增重。載畜量過高則導致牧草利用過度，草原基況惡化，牲畜營養匱乏，降低單個家畜的增重。因而進行草畜平衡計算，經濟合理地利用草地是提高草原生產能力的有效途徑。天然草場載畜量估算是一項極其復雜而又十分重要的研究項目，是草場資源管理與草原生態保護中不可缺少的內容，同時也是合理利用草場和防治草場退化的關鍵環節。因此，在草原保護和管理工作中，及時、充分的了解草畜平衡的現狀及其動態變化，才能更好地合理利用草原，科學地確定放牧強度，改善生態環境，實現草原資源的可持續利用。

草畜平衡的研究目前多基于小區域試驗或模型來進行，對大區域的草畜平衡研究往往不能直接應用。基于遙感技術的草畜平衡估算研究在大區域宏觀上具有一定的優勢。草原載畜量取決于草地地上凈生物量，準確估測草地地上凈生物量是計算牧草生長季節載畜量的基礎。利用遙感技術估測天然草場牧草產量較常規方法準確、及時、直觀、經濟，獲得的信息量大而豐富，因此利用遙感技術估算草產量、建立草畜平衡研究方法是可行的。

發明內容