答辩人:XXX指导老师:XX教授专业方向:XXX学20XX.X.XXXXXXXXXXXXXX研究——基于XXXXXXXXXXXXX数据硕士论文答辩北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿报告提纲:之一:研究综述之二:研究目的与研究内容之三:数据介绍及平滑预处理之四:基于交叉拟合度检验法的中国农作物复种指数提取之五:结论与探讨北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿研究综述:遥感技术在农作物监测中的应用•农作物的分类•农作物的长势监测•农作物估产•农作物的种植面积监测基于遥感数据监测农作物复种指数的研究进展•国内研究进展•国外研究进展存在的主要问题•复种指数的定义与理解•遥感估算方法基本空白北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿研究目的与研究内容:研究目的:依托遥感技术在农作物监测中广泛应用的研究成果,利用多时相卫星遥感数据对中国农作物的复种指数进行估算,从而客观的了解、评价我国农作物的生产情况以及生长潜力等。研究内容:在重新理解和界定复种指数的基础上,对SPOT/VGT多时相NDVI数据进行去噪平滑处理,并依托前人的研究成果提取出中国农作物区,根据中国耕作制度区划挑选出具有代表性的NDVI变化曲线,初步建立熟制标准曲线库,利用交叉拟和度检验法对逐个像元进行判断,提取其复种指数,并对结果进行了验证分析。北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿对复种指数的理解和重新界定复种,作为中国多熟种植中最主要的一种形式,可以反映耕地实际的利用强度以及可利用潜力,大多数农业生产模型及气候模型中复种指数或复种潜力指的都是复种这种耕作方式。计算纯粹的复种指数要比计算综合或统计指标更简单可行,并具有同等重要的意义。因此,这里重新界定复种指数为一年内同一块地上连续种植农作物的次数,即复种的次数,不考虑其他间套等耕作形式。并根据刘巽浩等的建议以及数据处理工作中的经验,限定农作物的独立生长期至少在两个月以上。北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿数据介绍:Vegetation计划及VGT传感器•Vegetation计划的提出及应用方面•VGT传感器的设计特点SPOT/VGT与NOAA/AVHRR数据比较•技术比较•光谱波段比较•数据质量比较•其他SPOT/VGT-S10-NDVI数据产品•NDV波段•SM波段北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿数据平滑预处理:NDVI数据去噪处理的三种方法•阈值去除法如:最佳坡度系数截取法BISE(Viovy,1992)•基于滤波的平滑方法如:傅立叶滤波变换法(Olsson,1994)•曲线拟合的方法如:非对称高斯函数拟合方法(Jonsson,2002)综合评价以上方法的优缺点,我们提出了一种新的基于Savitzky-Golay滤波的平滑方法来去除NDVI时序数据中存在的噪音。北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿方法原理:基本假设•NDVI的时序变化对应于植被的生长与衰落•NDVI与植被缓慢变化过程不一致的突降作为噪音Savitzky-Golay滤波公式通过Savitzky-Golay滤波模拟整个NDVI时序数据的长期变化趋势,将NDVI值分做两类:“真”点和“假”点,再通过局部循环Savitzky-Golay滤波的方法使“假”点逐步被滤波值取代,以更接近于NDVI时序数列的上包络线值。NYCYmimiijij*北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿SPOT/VGTNDVI时序数列相应的云状态图根据云状态线性内插后的NDVI数列基于Savitzky-Golay平滑滤波的NDVI长期变化趋势模拟NDVI的初定义:“真”点与“假”点新的NDVI时序数列产生Savitzky-Golay滤波拟和新的NDVI数列计算拟和影响系数迭代退出条件新的平滑NDVI时序数列是否Savitzky-Golay滤波平滑方法流程图:北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿00.20.40.60.8DateNDVIJanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec(b)(c)(d)00.20.40.60.8DateNDVIJanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec00.20.40.60.8DateNDVIJanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec(d)(c)00.20.40.60.8DateNDVIJanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec(a)Savitzky-Golay滤波平滑过程示意图:北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿选取试验点:北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿参数确定:长期变化趋势的最优滤波参数判定(7,2)拟合循环中的最优滤波参数判定(3,4)dm234370.0%70.0%70.0%480.0%80.0%73.3%583.3%83.3%76.6%690.0%86.6%80.0%793.3%90.0%80.0%890.0%93.3%83.3%986.6%86.6%86.6%1086.6%86.6%90.0%1183.3%83.3%93.3%1283.3%83.3%93.3%1380.0%80.0%86.6%1476.6%76.6%86.6%1570.070.083.3%dm23456219.519.5350.350.314.414.4480.280.234.134.111.5595.795.758.258.227.26109.3109.376.076.042.87129.4129.486.086.060.98167.8167.887.087.077.0北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿00.20.40.60.8DateNDVI1234567800.20.40.60.8DateNDVI123456781234567800.20.40.60.8DateNDVIthreshold=0.2threshold=0.4threshold=0.600.20.40.60.8DateNDVIm=3,d=200.20.40.60.8DateNDVIm=3,d=4JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec00.20.40.60.8DateNDVIm=8,d=4JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec本方法与BISE方法的比较结果:北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿本方法的评价:优点•充分利用云状态数据•对参数的敏感性较低•理论简单并且易于实现•运行速度较快•不受数据时间尺度空间尺度及传感器限制缺点•对在植被生长季高峰可能被云影响点无法判断•对NDVI正常低值可能被提高00.20.40.60.81DateNDVIJanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec00.20.40.60.8DateNDVIJanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDecNo.12siteNo.11site北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿复种指数提取的可行性:多时相NDVI数据的去噪平滑保证了植被生长变化特征;中国多熟种植的历史悠久,在农作物的选择和种植方式上形成一定模式;相同熟制下不同农作物组合的生长曲线具有相似性;多时相NDVI数据与高光谱数据的相似性,并且具有连续性和更明显的曲线变化特征。北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿交叉拟合度检验法:基本原理•交叉拟合度检验法:•交叉相关检验法:•光谱角度匹配法:222)()(1yyyxR22yyxxyyxxrm212mmrnrt||||)cos(YXYXa北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿交叉拟合度检验法:敏感度检验结果表明交叉拟合度检验法对曲线间的差异及波动更为明显,适用于农作物的熟制判断甚至是类型判断。交叉拟和度检验交叉相关检验光谱角度法(交叉)最佳拟和度对应位置最大相关系数对应位置最小角度对应位置检验点1-2.43495-20.88399-21.57085检验点20.90687-10.96644-11.570795检验点30.894100.9720701.57085检验点40.70771-20.92685-11.57085北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿应用流程:否平滑后的中国农作物NDVI时序数列不同种植制度的典型点选取典型点的比较与选定精度检验标准曲线的非对称高斯函数拟和中国农作物种植指数的提取及成图计算交叉拟和度及判别是北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿典型点的选取:中国种植制度区划图(刘巽浩,1993)北京师范大学资源科学研究所2000级硕士论文答辩稿区号区名作物种类复种类型ⅠⅠ1Ⅰ2青藏高原喜凉作物一熟轮歇区臧东南川西谷地喜凉作物一熟区海北甘南高原喜凉作物一熟轮歇区青稞占优势兼小麦豌豆油菜青稞占优势兼春小麦豌豆青稞占优势兼春小麦油菜一熟轮歇一熟轮歇一熟轮歇ⅡⅡ1Ⅱ2北部中高原半干旱喜凉作物一熟区后山坝上晋北高原山地半干旱喜凉作物一熟区陇中青东宁中南黄土丘陵半干旱喜凉作物一熟区杂粮春麦为主兼马铃薯胡麻杂粮春麦为主兼马铃薯胡麻谷糜杂粮春麦为主兼油菜马铃薯胡麻谷子一熟休闲一熟休闲一熟休闲ⅢⅢ1Ⅲ2Ⅲ3Ⅲ4北部低高原易旱喜温一熟区辽吉西蒙东南冀北半干旱喜温一熟区黄土高原东部易旱喜温一熟区晋东半湿润易旱一熟填闲区渭北陇东半湿润易旱冬麦一熟填闲区春小麦玉米谷糜并重兼高粱谷糜玉米并重兼高粱向日葵甜菜胡麻谷糜春小麦玉米并重兼高粱冬小麦为主玉米谷子冬小麦占优势一熟一熟一熟为主,兼麦-谷糜一熟为主,兼麦-谷糜冬麦-夏闲ⅣⅣ1Ⅳ2Ⅳ3Ⅳ4东北平原丘陵半湿润喜温作物一熟区大小兴安岭山麓岗地凉温作物一熟区三江平原长白山地温凉作物一熟区松嫩平原喜温作物一熟区辽河平原丘陵温暖作物一熟填闲区玉米为主兼大豆春麦水稻高粱谷子甜菜大豆春小麦玉米马铃薯甜菜向日葵春小麦大豆玉米谷稻并重玉米为主大豆谷子兼高粱甜菜向日葵玉米为主兼高粱稻大豆一熟一熟一熟一熟一熟见填闲ⅤⅤ1Ⅴ2Ⅴ3西北干旱灌溉一熟兼二熟区河套河西灌溉一熟填闲区北疆灌溉一熟填闲区南疆东疆绿洲二熟一熟区春冬小麦为主玉米春麦为主兼玉米甜菜向日葵春冬小麦为主兼玉米棉花冬小麦玉米棉花并重一熟见填闲一熟一熟为主并休闲一熟兼二熟,冬麦-玉米,绿肥ⅥⅥ1Ⅵ2Ⅵ3Ⅵ4Ⅵ5Ⅵ6Ⅵ7黄淮海平原丘陵水浇地二熟旱地二熟一熟区燕山太行山山前平原水浇地套复二熟旱地一熟区黑龙港缺水低平原水浇地二熟旱地一熟区鲁西北豫北低平原水浇地粮棉二熟区山东丘陵水浇地二熟旱坡地花生棉花一熟区黄淮平原南阳盆地旱地水浇地两熟区汾渭谷地水浇地二熟旱地一熟二熟区豫西北丘陵山地旱坡地一熟水浇地二熟区冬小麦为主兼玉米棉薯大豆花生冬小麦玉米为主兼棉谷薯冬小麦玉米为主兼棉谷冬小麦棉花玉米并重冬小麦玉米为主并甘薯花生棉花冬小麦玉米为主并甘薯棉水稻冬小麦为主兼玉米棉花冬小麦为主兼玉米薯类冬麦/玉米,麦/棉,花生一熟麦/玉米,麦-玉米,麦-谷,麦-薯,棉一熟麦/玉米,麦-谷,棉一熟麦/玉米,麦/棉,棉一熟麦/玉米,麦-杂,棉、花生一熟麦/大豆(玉米甘薯稻)兼麦/棉,棉一熟麦/玉米,麦-夏闲,棉一熟麦/玉米,麦-薯二熟,玉米、甘薯一熟ⅦⅦ1Ⅶ2Ⅶ3Ⅶ4Ⅶ5西南中高原山地旱地二熟一熟水田二熟区秦巴山区旱地二熟一熟兼水田二熟区川鄂湘黔低高原山地水田旱地二熟兼一熟区贵州高原水田旱地二熟一熟区云南高原水田旱第二熟一熟区滇黔边境高原山地河谷旱地一熟二熟水田二熟区玉米稻冬麦薯油菜并重玉米冬麦为主兼薯稻稻玉米薯并重兼麦油菜豆稻玉米为主兼油菜冬麦烟稻玉米麦并重兼油菜烟蚕豆玉米为主薯稻麦油菜麦-玉米,麦-薯,麦-稻二熟,兼玉米、薯一熟麦-玉米,麦-薯,麦-稻,兼玉米、薯一熟麦(油菜)-稻,