HJ1星上思縣甘蔗工藝成熟期長勢多年對比監測

黃敏堂等

摘要以廣西上思縣為研究區，利用環境減災衛星HJ1遙感數據提取甘蔗種植面積，采用歸一化植被指數模型NDVI對單一時相甘蔗長勢進行監測，構建NDVI偏差分級模型對甘蔗工藝成熟期長勢進行多年對比監測。結果表明：①利用NDVI均值和偏差2個分析指標，可定性分析監測區內甘蔗長勢狀況。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測區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%。

關鍵詞甘蔗；長勢；HJ1星；工藝成熟期；遙感監測

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

應用遙感技術為農業服務是農業高新技術產業化中的最前沿領域之一。通過分析遙感影像中不同地物的光譜特征進行農作物識別是一種普遍而有效的方法，已在多種農作物識別上取得成效[1-4]。作物長勢監測是農業遙感的重要研究領域，相關研究主要集中在棉花[5]、水稻[6]、小麥[7-8]等農作物上。遙感技術在甘蔗監測的應用尚處于起步階段，研究主要集中于甘蔗葉面積指數反演[9-10]、面積提取[11-13]。在甘蔗長勢監測方面，目前只見有丁美花等利用MODIS資料，采用歸一化植被指數監測甘蔗長勢，同時利用ETM資料的高空間分辨率優勢，采用監督分類方法提取相關的地表特征，排除監測區內非甘蔗用地信息的干擾，研究表明兩種資料結合提高了甘蔗長勢監測的精度[14]。利用遙感數據對甘蔗長勢進行多年動態監測尚未見報道。

我國“環境一號”衛星A、B星（簡稱HJ1A、HJ1B衛星）于2008年9月6日成功發射。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。利用環境一號衛星科學、快速地進行作物識別、作物長勢監測，定量分析農業信息，對政府進行農業決策具有重要意義。筆者以廣西上思縣為研究區，利用環境減災衛星HJ1遙感數據提取甘蔗種植面積，采用歸一化植被指數（NDVI）對2009～2012年4個時相甘蔗工藝成熟期長勢進行監測，構建NDVI偏差分級模型對甘蔗工藝成熟期長勢進行多年對比監測。籍此探討利用遙感技術進行甘蔗長勢定量監測的可行性，為利用遙感技術估測甘蔗產量提供參考。

1材料與方法

1.1研究區概況

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基地之一。

1.2數據源與預處理

衛星遙感數據選用了HJ1A、B衛星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）。該數據由中國資源衛星應用中心提供，列屬二級產品，遙感數據預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、公正鄉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年甘蔗長勢差的區域主要分布在思陽鎮附近，2009年上思縣中部甘蔗長勢較好，其余鄉鎮均有不同程度甘蔗長勢較差區域；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%，僅在沿河區域有部分甘蔗長勢較好。

3結論與討論

（1）利用歸一化植被指數模型對甘蔗工藝成熟期長勢進行監測，通過甘蔗種植區NDVI均值和偏差2個分析指標，可定性分析監測區內甘蔗長勢狀況，結果顯示：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測區內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果可為產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，可結合產量制定更細的長勢分級指標，以為甘蔗估產提供更精細的長勢評價參考。

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