基于作物倒伏遥感监测的农田防护林防风效能评价

发布时间：2020-07-29 16:50

【摘要】：近年来,随着气候和环境的变化,各种农业灾害发生的频率越来越高,每年因农业灾害造成的损失巨大,对我国农业生产、粮食安全、自然生态环境和经济发展都有着严重的影响。我国自古以来便是农业生产大国,农业的发展关系着国家长期、稳定的发展,对我国的经济、社会的进步与提升,以及人民的生产生活都发挥着不可忽视的重要作用。黑龙江省是农业大省,也是全国重要的商品粮食基地,为全国乃至世界各地区输送粮食产品。但黑龙江省也是发生农业灾害十分频繁的地区,随着该省的农业灾害发生频率呈上升趋势,造成多处地区的粮食减产甚至导致绝产,对农业的生产与收获产生重大影响。因此,选择科学、合理、有效的风灾监测方式,正确的分析由风灾而引起的农作物倒伏,科学验证作物倒伏与农田防护林的相互关系。不仅有利于灾害预警、救灾和灾害评估工作的顺利进行,而且对农业生产和农业的可持续发展具有一定的指导意义。防护林防风效能的研究主要通过疏透度、林带间距、树高与林带宽度的比值,以及缺少防风效能量化因变量等数据来进行定量分析。而显有利用遥感手段,通过分析防护林带的林网密度、林带宽度、林带面积等指标来评价其防风效能。并且,虽然作物倒伏与防护林带遥感提取的相关研究已做了大量工作,但综合作物倒伏与林带的时空格局,进行防风效能定量研究的较少。利用高分辨遥感影像提取作物倒伏与林带信息,可作为参照媒介与评价指标,实现农田防护林防风效能的定量评价。本研究通过野外样点调查,以及对样本点的整理与分析,选取研究所需要的样本点,基于RapidEye与GF-1 PMS两种不同的高空间分辨率遥感卫星影像,从防护效能结果的角度出发,分别对区域尺度的作物倒伏与农田防护林带进行遥感提取,其中包括采用目视解译和最大似然法获取风灾作物倒伏面积,利用NDVI阈值法提取防护林带,通过防护林带的各种指标分析,以及与作物倒伏面积二者之间的分析,对防护林防风效能进行定量评价。本文中具体将风灾引起的作物倒伏结果与防护林带提取结果分别构建指标。其中包括:以作物倒伏面积、林带间距为主要因变量;以林网密度、林带面积、林带宽度、林带有效防护距离等指标为自变量,将两类指标相结合,构建防风效能评价模型,研究结果表明:林网密度、林带面积(东侧加北侧)、林带宽度(东侧)与倒伏面积、防护林带间距与有效防护距离之间均为非线性函数关系。其中,林网密度对防风效能的影响最重要,其次是林带面积(东侧加北侧)和林带宽度(东侧)。对于农田防护林适宜种植的林带指标为,林网密度:0.04~0.07,林带面积(东侧加北侧):2000~3500 m~2,林带宽度(东侧):35~55 m,有效防护距离的主林带间距:150~225 m。本文通过野外实地观测、调研与大量的实验研究结果获取到农田防护林与作物倒伏的相互关系,明确了影响农田防护林带防风效能的主要评价指标,其中包括:林网密度、林带宽度、林带面积、林带间距。通过防护林带各个指标与倒伏面积之间的关系分析,得到各指标之间的相互关系,并提出适宜的防护林布局指标,证明了相关研究对防护林防风效能的假设。从而实现定量评价农田防护林的防风效能,为农田防护林防风效能评价提供科学、准确且客观的定量方法,为今后农田防护林进行合理的布设提供科学的技术指导与合理的研究思路,并且为农田防护林的建造设计与布局优化提供了一定的科学依据。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S727.24
【图文】：

技术路线图

影像图,位置

2 研究区概况与数据处理2.1 研究区概况2.1.1 自然地理概况图 2-1 为研究区位置及影像图。二九一农场位于二九一农场位于美丽富饶的三江平地，地处富锦、友谊、集贤、桦川一市三县交界处，地理坐标为北纬 46°50′～47°15′，130°20′～131°43′。地势平坦，海拔高度 63～69 m 之间，属温带大陆性季风气候，无120 天，雨量充沛，阳光充足，常年有效积温 2500 ℃左右。该地区的面积为 6.1 万公它由 4 个分场，38 个农业生产连队和 19 个工商运建服单位组成，总人口 18600 人，其场和野外工作人员共 1.08 万人。隶属于黑龙江农垦总局红兴隆管理局，现已成为黑龙区大型一级企业，也是是国家级产粮大场、是国家重要商品粮生产基地。全场占地总610 km2，其中耕地面积 374.66 km2，土地肥沃，适应优质水稻、玉米、大豆等作物生该区域于上世纪 80 年代开始建立防护林网络，主要树种以杨树为主，农田防护林在该扮演着重要的角色。

种植作物,混作

图 2-2 种植作物混作图Fig. 2-2 Crop intercropping map林带高度测量取该研究区的林带高度，本研究选取了生长均匀一致且具有代表性的并且在每条林带的不同位置，随机选取 20 株树木。通过使用由哈尔滨GQ-1 型测高器，对这 20 株树木进行测量，林带的高度值则为所选取均值，表 2-3 为林带高度信息表。具体操作方法是：在高度传感器的刻度，它们代表着不同的水平距离。首先要测出测点到树木的水平距须为整数。在对树木的高度进行测量时，找到测量工具背面的制动按指针处于自由摆动的状态。将树梢与瞄准器对齐后，按测高器背部的与按钮上选定水平距离对应的树梢高度，然后将测试者眼睛高度的 A可得到树木全高 H。在坡地上，先观测树梢，求得 h1；再观测树基，符号相反时，h1与 h2的加和为树木的全高 H；若两次观测值符号相同木的全高 H 。 CGQ-1 型测高器对树木进行测量，可以使所测高度的精度在±5％以

【参考文献】