最新发表:各种植被指数和方法提取小麦返青期的比较研究

发布日期:2020-05-20 16:47
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AFM_返青期比较
       返青期对于越冬作物来说是一个重要的物候期,因为它不仅与农作物的后续生长、产量以及农业措施紧密相关,也直接或者间接影响碳循环、水循环和能量循环。目前,遥感植被指数时间序列是最为广泛使用的大区域监测农作物返青期的有力工具。然而,不同的植被指数和不同的提取方法会给返青期提取结果带来较大的不确定性,加上大区域内农业种植系统的多样性,导致遥感提取返青期的方法在大区域的普适性也成为不确定的。
       因此,本研究以中国冬小麦主麦区——黄淮北、黄淮南麦区为研究区域,利用中国气象数据网提供的冬小麦返青期观测数据为验证数据,比较了基于MODIS数据计算的4种常用的植被指数(NDVI、EVI、EVI2和NDPI)和6种常用的方法(相对阈值10%、20%、50%,最大曲率变化率、最大斜率,CCSM-P)提取冬小麦返青期的精度。结果表明:从植被指数来看,基于NDPI序列提取的结果与地面结果相关性最高;从方法来看,黄淮北麦区适合用相对阈值10%,而黄淮南麦区适合用相对阈值20%提取返青期。
      该研究进一步发现,利用这6种方法提取全麦区的返青期与地面返青期的残差均与纬度存在显著的正相关关系,即分别利用这6种方法监测黄淮麦区的返青期,均会导致低纬度低估(提前)而高纬度高估(延后)返青期,从而拉大遥感监测的返青期的空间差异。经过讨论发现,低纬度的冬小麦由于冬季温度高,在冬季生长较快,春季需要完成的生长阶段较短;加之由于具有较大的植株,到返青期时,冬小麦的生长幅度更大。因此,对于低纬度区域而言,用于遥感定义返青期的相对阈值应该高于高纬度区域。这一结果意味着,目前的这6种方法都不太适合直接用于大区域冬小麦返青期监测,未来需要开发一种新的方法或者设计一种现有方法的自适应组合方法,以提高大区域监测冬小麦返青期的一致性。
该研究已在Agricultural and Forest Meteorology上在线发表。
Gan, L., Cao, X.*, Chen, X., Dong, Q., Cui, X., Chen, J. (2020). Comparison of MODIS-based vegetation indices and methods for winter wheat green-up date detection in Huanghuai Region of China. Agricultural and Forest Meteorology, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2020.108019.
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