【摘要】：糧食安全問題事關國家的經濟發(fā)展,是農業(yè)生產的核心。及時并精準的預測并獲取作物長勢與產量是保證地區(qū)和國家糧食安全、交易以及政府決策的基礎。相較于傳統(tǒng)農業(yè)信息調查存在的經濟成本與時間成本過高的問題,遙感探測具備數(shù)據(jù)客觀、探測及時、覆蓋面積大的優(yōu)勢,但是作物的發(fā)育需要經歷一個長時間的階段,而遙感信息更多的是對瞬時情況的觀測,因此對作物生育階段的描述性較差。為了提高模擬產量的精確度,目前多使用同化方法將遙感數(shù)據(jù)與作物模型耦合,是遙感和信息化農業(yè)的研究熱點和重點。本文以吉林省榆樹和白城站多年春玉米為基礎,選擇葉面積指數(shù)(LAI)作為遙感信息與作物模型的結合點,根據(jù)集合卡爾曼濾波(EnKF)方法對WOFOST(World Food Study)模型與遙感信息進行同化,據(jù)此對吉林省春玉米產量模擬分析,同時利用作物需水量和有效降水量計算的灌溉需求指數(shù)確定關鍵灌溉生育期進一步設定灌溉方案,據(jù)此進行春玉米產量模擬以確定較優(yōu)的灌溉方案。具體研究內容如下:(1)WOFOST模型本地化。作物模型輸入的部分數(shù)據(jù)由于不能直接測量所以需要進行前期準備工作,隨后采用初始變量擾動法確定WOFOST模型中的參數(shù)敏感度,根據(jù)敏感性分析結果并參考相關文獻對參數(shù)進行調整,以確定WOFOST模型的品種和土壤參數(shù)值;以榆樹和白城站的2002-2011年作物發(fā)育期資料、葉面積指數(shù)資料和產量資料對模型結果進行驗證,據(jù)此確定適用于吉林省站點的WOFOST模型參數(shù)。(2)遙感數(shù)據(jù)的處理。本文選用了 MODIS葉面積指數(shù)產品,遙感數(shù)據(jù)通常會受天氣、氣溶膠等未知因素影響,使得遙感值容易出現(xiàn)異常值,所以選取Savitzky-Golay濾波方法處理MODIS遙感產品的時間序列曲線,實現(xiàn)數(shù)據(jù)平滑和去除異常值的目的,同時結合研究區(qū)域葉面積實測值和Logistic方程對平滑后的數(shù)據(jù)進行修正,得到與實際生育期內生長發(fā)育情況更為接近的春玉米葉面積指數(shù)連續(xù)時間序列曲線,為后面數(shù)據(jù)同化做好準備。(3)構建WOFOST-EnKF同化。利用集合卡爾曼濾波算法,以8d時間序列的MOD 15葉面積指數(shù)作為外部同化數(shù)據(jù)進行同化模擬,在榆樹進行單點研究,并對比同化后模擬產量與WOFOST模型的模擬產量,結果表明基于同化方法構建的模型模擬產量值較同化前模型模擬產量值與實測值相差小。(4)吉林省春玉米主要種植區(qū)灌溉方案的設定及作物模型模擬研究。吉林省春玉米種植主要受當?shù)厮Y源制約,因此玉米的需水規(guī)律和灌溉研究對當?shù)丶Z食的穩(wěn)產高產具有重要意義。通過計算春玉米各生育期的需水量和有效降水量得到全生育期的灌溉需求指數(shù),以確定關鍵灌溉期;計算不同降水年型下生育期的灌溉量來設定灌溉模擬方案,利用WOFOST-EnKF嵌套模型實現(xiàn)灌溉模擬方案得到春玉米模擬產量,結果表明吉林省中西部春玉米乳熟-成熟期灌溉效率最高,其次為播種-出苗期,可根據(jù)條件增加乳熟-成熟期灌溉和關鍵生育期的灌溉次數(shù)。
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S513
【圖文】：

第一章引言逡逑的灌溉提供建議。技術路線流程圖１－１如下。逡逑；／氣象數(shù)據(jù)／邐／作物數(shù)據(jù)／邐＾／土壤數(shù)據(jù)／Ｉ逡逑１邋ｒ逡逑敏感性分析逡逑ｒ邐邐邐邐邋／遙感數(shù)據(jù)／逡逑ＷＯＦＯＳＴ作物模型

物模型數(shù)據(jù)逡逑氣象數(shù)據(jù)及處理逡逑文使用由吉林省榆樹和白城氣象站點統(tǒng)計的１９６５￣２０１５年的氣象數(shù)據(jù)，溫（°Ｃ）、最低氣溫（°Ｃ）、日照時數(shù)（ｈ）、水汽壓（ｋＰａ）、風速（ｍＶ１）、降水量（從吉林省氣象局獲得。其中太陽輻射、風速、水汽壓等需要進行公式轉１）逐日太陽輻射量。因為輸入ＷＯＦＯＳＴ模型中的逐日太陽輻射量無法中通過實際測量獲取，通常根據(jù)廣泛使用的Ａｎｇｓｒｔｏｎ經驗公式利用日照時數(shù)來計算，逡逑Ｒｓ＝－Ｒ邋ｍａｘ（ｄｓ＋＾ｓ邋—邋）邐（２－１）逡逑Ｎ逡逑中：Ｒｓ表示太陽輻射通量，又稱為短波輻射通量（ＭｈｍＡｃＴ１）；邋Ｒｍａｘ為天ＭｈｍＡｃＴ１；邋＆，

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本文編號：2718194