遥感与作物模型多变量数据同化的区域冬小麦生长模拟研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:41371326
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:75.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:D0113.遥感科学
- 结题年份:2017
- 批准年份:2013
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2014-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:刘峻明; 刘翔舸; 苏晓慧; 孙家波; 马鸿元; 田丽燕; 张群燕;
- 关键词:
项目摘要
There are several limitations in the field of remotely sensed and crop models assimilation, such as using single state variable, scale dismatch between remotely sensed observation and models simulation and imperfect data assimilation algorithms. This study try to improve the regional winter wheat growth simulation by using multivariate data assimilation method. We firstly explore the coupled mechanism of Fraction of absorbed Photosynthetically Active Radiation(FPAR), Leaf Area Index(LAI) and Evapotranspiration(ET) retrieved from remotely sensed data and sub-modules of crop growth model based on the calibration of soil water atmosphere plant(SWAP) model. Multi-objective merit function vector sets have been constructed dependent on the analyzing the global sensitivity of SWAP model and remotely sensed observation errors in different winter wheat growing stages. Achieving the consistency of derived from remotely sensed data and simulated from SWAP model through developing scale transformation method. In order to achieve the goal of improving the ability of reginoal crop growth simulation, we are going to develope an innovative multivariate data assimilation strategy by integrating multi-objective optimization and Ensemble Kalman Filter(EnKF) to achieve crop parameters update and state variables assimilation in the temporal dimension, which help us understand the response ralationship between FPAR, LAI, ET in growing season. We are going to carry out field campaigns and validate the optimized crop growth model simulation and the new multivariate data assimilation method. This project aims to further promote the theory and methodology of assimilating remotely sensed data into crop growth model, and improve quantitative remote sensing applications in agricultural condition monitoring.
针对目前遥感与作物模型同化中存在的同化变量单一、遥感观测与模型模拟时空尺度不匹配以及数据同化算法不够完善等关键问题,本研究采用遥感与作物模型多变量数据同化方法,致力于改进区域冬小麦生长模拟精度。探索遥感反演的光合有效辐射吸收比率、叶面积指数和蒸散发与土壤-水分-大气-植被耦合模型(SWAP)光热水各子模块的耦合机制;在SWAP模型全局敏感性和生育期遥感观测误差分析的基础上,确定多目标优化的代价函数及其参数设置;通过发展尺度转换模型,实现多变量在同化系统中时空尺度的一致;重点开发内外循环相互嵌套的多目标扰动的集合卡尔曼滤波多变量同化算法,实现模型参数优化与状态变量更新,明晰同化过程中多个状态变量在作物生育期的互响应规律,进而提高区域冬小麦生长模拟能力;深入开展地面同步观测实验,以期达到对模型模拟和同化结果的验证和评价。项目旨在进一步完善定量遥感与数据同化技术在农情监测的深入应用与发展。
结项摘要
遥感与作物模型的数据同化是定量遥感与精准农业的重要研究内容,也是提高区域作物生长过程模拟最具潜力的技术方法。本项目以河北南部冬小麦为研究对象,针对目前遥感与作物模型同化中存在的同化变量单一、遥感观测与模型模拟时空尺度不匹配以及数据同化算法不够完善等关键问题,提出采用遥感与作物模型多变量数据同化方法,致力于改进区域冬小麦生长模拟精度。主要研究内容:(1)针对遥感像元与作物模型模拟单元的空间尺度不匹配问题,提出LAI的二级尺度转换模型,通过融合时间序列MODIS LAI产品的高时间频率信息和Landsat TM5的空间细节信息,通过构建最小化四维变分的代价函数,逐格网单元重新初始化模型的不确定参数,显著提高作物模型的区域模拟能力;(2)创新性地提出了采用卡尔曼滤波(Kalman filter:KF)融合多时相中等分辨率TM LAI与时间序列MODIS LAI生成合成LAI的方法,随后采用集合卡尔曼滤波同化KF合成的LAI到WOFOST模型,优化全生育期LAI轨迹,减少作物模型的累计误差,提高作物模型的区域模拟能力;(3)开展叶面积指数和蒸散发双变量数据同化的研究,利用了MODIS LAI产品和MODIS ET产品,分别构建同化趋势信息的代价函数和四维变分代价函数,对比分析了水分胁迫模式下单独同化蒸散发ET、叶面积指数LAI、ET和LAI双变量的三种同化策略的模型产量估测精度。结果表明,联合同化ET和LAI的双变量取得同化单变量LAI或ET更高的精度。(4)开展反射率同化的研究,通过WOFOST 与PROSAIL模型的耦合,构建遥感反射率与WOFOST-PROSAIL耦合模型模拟反射率的四维变分的代价函数,逐格网单元优化WOFOST-PROSAIL耦合模型的敏感参数,将优化后的参数代入WOFOST模型,结果表明, 同化反射率的精度略低于同化LAI的精度,但是这种策略避免了区域LAI反演带来的误差,为数据同化的业务化运行提供了可行的技术途径。本项目对农业数据同化领域中,同化变量的选择、尺度效应与转化模型和最优同化算法等关键问题进行系统和深入地探讨,为今后开展遥感与作物模型数据同化研究提供了借鉴价值,促进了农业遥感学科的发展。
项目成果
期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Mapping of Daily Mean Air Temperature in Agricultural Regions Using Daytime and Nighttime Land Surface Temperatures Derived from TERRA and AQUA MODIS Data
使用源自 TERRA 和 AQUA MODIS 数据的白天和夜间地表温度绘制农业地区的日平均气温图
- DOI:10.3390/rs70708728
- 发表时间:2015-07-01
- 期刊:REMOTE SENSING
- 影响因子:5
- 作者:Huang, Ran;Zhang, Chao;Liu, Jia
- 通讯作者:Liu, Jia
基于GF-1 WFV数据的玉米与大豆种植面积提取方法
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:农业工程学报
- 影响因子:--
- 作者:黄健熙;侯矞焯;苏伟;刘峻明;朱德海
- 通讯作者:朱德海
基于时间序列MODISNDVI的冬小麦产量预测方法
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:农业机械学报
- 影响因子:--
- 作者:黄健熙;罗倩;刘晓暄;张洁
- 通讯作者:张洁
Some reflections on implementing target price policy for agricultural products in China: a study based on cotton target price pilot reform in Xinjiang Uygur Autonomous Region
将合成卡尔曼滤波器叶面积指数系列同化到 WOFOST 模型中以改进区域冬小麦产量估算
- DOI:10.1016/j.agrformet.2015.10.013
- 发表时间:2015-01-01
- 期刊:Chin. Rural Econ.
- 影响因子:--
- 作者:Huang, J.;Wang, D.;Hu, J.
- 通讯作者:Hu, J.
同化叶面积指数和蒸散发双变量的冬小麦产量估测方法
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:地球信息科学学报
- 影响因子:--
- 作者:包姗宁;曹春香;黄健熙;田丽燕;马鸿元;苏伟;倪希亮
- 通讯作者:倪希亮
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
SHAW模型在冬小麦晚霜冻害监测中的适用性研究
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:农业机械学报
- 影响因子:--
- 作者:刘峻明;汪念;王鹏新;胡新;黄健熙;潘佩珠
- 通讯作者:潘佩珠
基于遥感和积温的冬小麦生育期提取方法
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:农业机械学报
- 影响因子:--
- 作者:黄健熙;赵剑桥;汪雪淼;解智琨;卓文;黄然
- 通讯作者:黄然
积温-辐射与LAI积分面积模型的玉米成熟期预测方法
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:农业机械学报
- 影响因子:--
- 作者:黄健熙;王佳丽;黄然;黄海;苏伟;朱德海
- 通讯作者:朱德海
基于MCMC方法的WOFOST模型参数标定与不确定性分析
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:农业工程学报
- 影响因子:--
- 作者:黄健熙;黄海;马鸿元;李颖;侯英雨;何亮;朱德海
- 通讯作者:朱德海
基于MODIS大气廓线产品分析晚霜冻对冬小麦产量的影响
- DOI:10.13304/j.nykjdb.2015.192
- 发表时间:2016
- 期刊:中国农业科技导报
- 影响因子:--
- 作者:杨敏;刘峻明;王鹏新;胡新;黄健熙;汪念
- 通讯作者:汪念
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
黄健熙的其他基金
地块尺度遥感与作物模型参数后验概率采样数据同化的冬小麦产量预测方法研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:53 万元
- 项目类别:面上项目
同化日光诱导叶绿素荧光遥感数据与机理过程模型的区域冬小麦产量预测研究
- 批准号:
- 批准年份:2019
- 资助金额:58 万元
- 项目类别:面上项目
同化遥感信息和作物模型的水分胁迫对玉米产量影响的预报方法研究
- 批准号:41671418
- 批准年份:2016
- 资助金额:65.0 万元
- 项目类别:面上项目
遥感模型、气象模式与作物模型同化的冬小麦产量预测研究
- 批准号:40901161
- 批准年份:2009
- 资助金额:18.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}