基于合成孔径雷达数据的农作物长势监测研究进展(《智慧农业(中英文)》2024年第1期)

学术   2024-10-24 21:16   北京  


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引用格式:洪玉娇, 张硕, 李俐. 基于合成孔径雷达数据的农作物长势监测研究进展[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(1): 46-62.

DOI:10.12133/j.smartag.SA202308019

Citation:HONG Yujiao, ZHANG Shuo, LI Li. Research Progresses of Crop Growth Monitoring Based on Synthetic Aperture Radar Data[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(1): 46-62.

DOI:10.12133/j.smartag.SA202308019

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基于合成孔径雷达数据的

农作物长势监测研究进展


洪玉娇1,2, 张硕1,2, 李俐1,2*

(1.中国农业大学 土地科学与技术学院,北京 10083,中国;2.农业农村部农业灾害遥感重点实验室,北京 10083,中国)

摘要:

[目的/意义]农作物长势监测能及时提供农作物的生长状态信息,对于加强中国作物生产管理、确保国家粮食安全具有重要的意义。卫星遥感技术的发展为大面积的作物长势监测提供了契机。然而,在雨热同期的作物生长旺季,光学遥感数据的获取经常受到天气的限制。因此,近年微波雷达遥感技术受到了广泛重视。

[进展]梳理了利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)数据进行农作物长势监测的国内外研究现状,从农作物长势SAR遥感监测指标、农作物长势SAR遥感监测数据和农作物长势SAR遥感监测方法3个方面对基于SAR数据农作物长势监测研究进展与标志性成果进行总结。在分析常用于农作物长势监测的方法及其适用性的基础上,对它们在长势监测中应用情况进行分析。

[结论/展望]提出了4个国内外SAR监测农作物长势所存在的问题:1)基于SAR数据的农作物长势监测方法研究整体较少;2)微波散射特征挖掘不够,特别是对极化分解参数的长势监测应用研究还有待深入;3)针对农作物长势监测中的雷达植被指数相对较少,其应用尚未得到充分发挥;4)基于SAR散射强度的农作物长势监测主要采用经验模型,难以推广到不同地区和类型的农作物上。最后,展望未来的研究应聚焦于挖掘微波散射特征、利用SAR极化分解参数、发展和优化雷达植被指数以及深化散射模型来监测农作物长势。

关键词: 长势监测;合成孔径雷达;雷达植被指数;机理模型法

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图1 玉米生物量与后向散射系数之间的关系

Fig. 1  Relationship between maize biomass

图2 水稻生物量与后向散射系数之间的关系

Fig.2  Relationship between rice biomass

图3 水稻株高与后向散射系数之间的关系

Fig. 3  Relationship between rice plant height and backscattering coefficients

图4 小麦LAI与HH/VV后向散射系数之间的关系

Fig. 4  Relationship between LAI and HH/VV backscattering coefficients in wheat

作者简介


李俐 副教授

李俐,博士、副教授、博士生导师。从事微波遥感及其在土地和农业监测中的应用研究。先后获得2019年中国测绘学会测绘科技进步奖一等奖、2016-2017年中国农学会神农中华农业科技奖一等奖、2011年与2012年国土资源科技技术二等奖等奖项。主持和参加各类项目三十余项,其中主持国家自然科学基金2项、重点研发项目2项。近年,在《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing Letters, Remote Sensing》《International Journal of Remote Sensing》《农业工程学报》《农业机械学报》《资源科学》《地球信息科学学报》等国内外期刊发表SCI/EI论文50余篇,申请专利6项,软件著作权20余项。



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