黑龙江病虫害遥感影像监测预警系统--第3版课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012-10-11,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012-10-11,#,黑龙江病虫害遥感影像监测预警系统-第3版,黑龙江病虫害遥感影像监测预警系统-第3版,1,黑龙江病虫害遥感影像监测预警系统-第3版课件,2,黑龙江病虫害遥感影像监测预警系统-第3版课件,3,监测预警工作的发展,病虫害监测预警体系进一步加强,在基础设施建设方面，凭借国家植保工程和优粮工程投入，已有多数省份获批农作物有害生物预警与综合防控区域站建设项目。通过项目建设，基础设施有了质的飞跃，同样，依托于项目建设，工作手段也得到很大程度的提高，部分省份查虫有专车、检测有设备、传输有网络等等。在法制建设方面，部分省份颁布实施了,植物保护条例,法，监测预警工作做到了有法可依。在机构建设上，大部分省份都已经成立了植保局，防治指挥部等常设机构。在稳定队伍方面，部分省份通过立法提高了地位，保障了经费；通过争取行政表彰，联合申报科技项目，申报科研成果，积极为测报人员职称晋升创造条件，对基层测报员进行直接补助等途径，改善测报人员待遇，增强测报工作的凝聚力，更好的稳定了基层监测预警队伍。,监测预警工作的发展 病虫害监测预警体系进一步加强,4,监测预警工作的发展,工作经费基本得到保障,各省份每年监测预警工作经费总体大幅度增长，部分省份县植保站经费大多申请到同级财政预算，为了弥补本级财政预算不足，承担国家级监测任务的区域站用足用好国家级监测预警补贴经费；一些地方为确保经费用于监测预警工作，实行报帐制；一些地方争取地方财政部门支持，将部分防治补助经费用于测报事业，基本杜绝了监测预警人员贴钱干事业的现象。,监测预警工作的发展 工作经费基本得到保障,5,监测预警工作的发展,预报方式创新,在创新预报方式上，电视预报通过十年的努力，目前基本普及，成为家喻户晓的植保宣传的方式，各省份开播了不同形式的电视预报节目，一些市县电视预报节目成为地方电视台的金牌节目，显著提高了信息的到位率。近几年一些市县又发展了手机短信平台、,1316,、,13125,、农信通等电信咨询平台，有的市县还利用当地政府门户网站发布植保信息，为基层及时提供信息，提升了公共服务能力，扩大了测报公共服务的影响力。,监测预警工作的发展 预报方式创新,6,监测预警工作的发展,数字化监测预警工作快速推进,各省份已在不同时期着手致力于农作物病虫害数字化监测预警系统建设工作，好多省份已投入正式运行，部分省份根据自身的农作物特点还做了相应的特色升级，该系统主要包括数据录入、查询、统计、集团邮箱和,GIS,演示等功能，目前使用该系统的市县植保站和市州植保站及区域站基本上实现了网上数据填报，目前利用该系统已经录入了大量的病虫记录，并与“全国农作物重大病虫害数字化监测预警系统”进行实时数据对接，上报诸如水稻、马铃薯、棉铃虫、条锈病、小麦、油菜、玉米螟等农作物病虫害周报，初步实现了数据报送的规范化、信息传输的网络化、预报发布的图形化，提高了现代信息技术在测报工作的应用程度，提升了测报工作的时效性、准确性和到位率。,监测预警工作的发展 数字化监测预警工作快速推进,7,监测预警工作的发展,新器械得到广泛应用,通过多年的试制、试用、改进，目前自动虫情测报灯、孢子捕捉仪、小气候记录仪、,GPS,、,PDA,等监测设备广泛用于测报工作，不仅实现了测报工作的局部自动化，并且为减轻调查工作强度、提高数据分析的可靠性打下了坚实的基础。积极开展性诱剂、诱捕器监测技术研究，在果树、蔬菜害虫测报上应用，取得了很好的效果。吸虫器、频振式测报灯在某些农作物测报应用上也获得了一定的突破。,监测预警工作的发展 新器械得到广泛应用,8,监测预警工作的发展,专业技术大幅提高,在全国各省份农业工作者的长期实践中，制订或修订了多项国家和地方技术标准，规范了病虫测报工作；水稻“两迁”害虫异地测报、南方水稻黑条矮缩病等虫媒病害发生规律和测报技术研究，取得了可观的进展。,监测预警工作的发展 专业技术大幅提高,9,监测面临的压力和存在的问题,农业生态环境变化异常 病虫害发生越来越严重,气候与农田生态环境是病虫害发生的决定性因素。在气候因素方面，全球气候变暖，异常性天气条件频发有利于病虫害发生；在农业生态条件方面，农田灌溉条件差、种植结构与制度的改变等，都会严重影响病虫害发生。统计分析近,30,年的病虫发生情况，总的趋势是病虫害发生越来越重，主要表现在以下几个方面,:,发生范围扩大,重发生频率提高,危害损失加重,为展示病虫害的严重性，抓好监测预警和综合防控，多数省份坚持举办病虫害综合防控对比示范区，综合分析历年的情况等措施以寻求改变。,监测面临的压力和存在的问题 农业生态环境变化异常 病,10,监测面临的压力和存在的问题,应用技术基础薄弱 监测预警应变能力不成熟,因我国地大物博，气候呈多样化，农业生态也多样性，故我国种植业具有得天独厚的灵活性，粮棉油，蔬菜、水果、茶叶等优质农产品产业最近几年获得长足发展。有利的农业生产环境同样有利于病虫害的发生，我国主要农作物上发生病虫害有多种，危害严重的也有多种，由于多种因素的影响，要全面做好监测预警工作，依然存在很大的困难。主要是表现在：,系统监测不足,缺少必要的技术支撑,最近几年，我们遇到一些新问题，如水稻稻曲病、水稻南方黑条矮缩病、细菌性基腐病、小麦全蚀病、棉盲等，其基础研究不够，必须依靠我们自己在实践中不断摸索去解决。,监测面临的压力和存在的问题 应用技术基础薄弱 监测预,11,监测面临的压力和存在的问题,人员结构不合理，发展后劲不足,近期调查，全国大多数省市县植保站，干部职工总数人数有了一定的规模，从结构上分析，存在以下不合理性,:,年龄结构不合理,许多地方反映目前测报骨干主要是,40,岁以上人员，年龄偏大，很多地方多年来未新进专业技术人员，有的地方,即使,进人也,非,专业人员，若干年后监测预警工作可持续发展前景堪忧。,知识结构不合理,大专占了将近一半，本科和中专站了少一部分，研究生学历则占了很少一部分，有些省份研究生学历基本为零。,综上所述为了我国农业信息化的大力发展，培养优秀的,年轻的测报骨干人员已是当务之急！,监测面临的压力和存在的问题 人员结构不合理，发展后劲不,12,汇报提纲,13,病虫害监测预警现状,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析,农作物病虫害遥感监测系统设计方案及建设内容,遥感影像技术现状,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,汇报提纲13病虫害监测预警现状遥感影像在农作物病虫害监测应用,遥感影像技术现状,中国遥感技术应用现状,遥感技术及所支持的软硬件简介,遥感影像技术行业现状,为国民经济可持续发展提供科学的决策依据,具有对重大自然灾害灾情进行动态监测和评估的能力,利用遥感技术进行农作物估产和林业资源调查,地质矿产资源遥感调查,遥感技术行业应用,国外遥感技术发展简介,1,2,遥感影像技术现状中国遥感技术应用现状 12,14,遥感技术及所支持的软硬件简介,遥感技术包括传感器技术，信息传输技术，信息处理、提取和应用技术，目标信息特征的分析与测量技术等。,遥感技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为：电磁波遥感技术、声纳遥感技术、物理场（如重力和磁力场）遥感技术。电磁波遥感技术是利用各种物体物质反射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的。其可分为可见光、红外、微波等遥感技术。按照感测目标的能源作用可分为：主动式遥感技术和被动式遥感技术。按照记录信息的表现形式可分为：图像方式和非图像方式。按照遥感器使用的平台可分为：航天遥感技术、航空遥感技术、地面遥感技术。按照遥感的应用领域可分为：地球资源遥感技术、环境遥感技术、气象遥感技术、海洋遥感技术等。,遥感技术及所支持的软硬件简介遥感技术包括传感器技术，信息传输,15,遥感技术及所支持的软硬件简介,常用的传感器,：,航空摄影机（航摄仪）、全景摄影机、多光谱摄影机、多光谱扫描仪（,Multi Spectral Scanner,，,MSS,）、专题制图仪（,Thematic Mapper,，,TM,）、反束光导摄像管（,RBV,）、,HRV,（,High Resolution Visible range instruments,）扫描仪、合成孔径侧视雷达（,SideLooking,Airborne,Radar,，,SLAR,）,。,常用遥感数据,：,美国陆地卫星（,Landsat,）,TM,和,MSS,遥感数据、法国,SPOT,卫星遥感数据、加拿大,Radarsat,雷达遥感数据,。,遥感技术系统,：,空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器），地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正），地面实况调查系统（如收集环境和气象数据），信息分析应用系统等,。,遥感技术及所支持的软硬件简介常用的传感器：航空摄影机（航摄仪,16,遥感影像技术行业现状,为国民经济可持续发展提供科学的决策依据,我国当前经济发展和人口增长对国家资源环境的影响程度超过了历史上的任何时期。对国土资源进行动态监测是我国政府一贯重视的问题。我国国土资源面积大、类型多，遥感技术在国土资源动态监测上具有相当大的优势和潜在的市场。 实施全国的土地资源调查迫切需要高空间分辨率的卫星遥感图像。“八五”期间中国科学院和农业部“国家资源环境遥感宏观调查与动态研究”小组在,1992,1995,年的,3,年时间里完成了全国资源环境调查，建立了一个完整的资源环境数据库，较过去开展一项单项专题的全国资源环境调查需,5,10,年的时间是一个很大进步。从国民经济建设的需要来看，类似于全国资源环境调查等大型工程项目应该增加动态监测的能力，如在我国东部地区应该每年调查一次，西部地区每,5,年一次。可见，我们面临的任务是十分艰巨的， 遥感应用的市场是非常广泛的。,遥感影像技术行业现状 为国民经济可持续发展提供科学的决,17,遥感影像技术行业现状,具有对重大自然灾害灾情进行动态监测和评估的能力,中国是自然灾害频繁且严重的国家，每年因灾害所造成的损失高达上千亿元人民币。对重大灾害进行动态监测和灾情评估，减轻自然灾害所造成的损失是遥感技术应用的重要领域。 我国在“八五”期间建立了重大自然灾害（洪水、林火、干旱、地震、雪灾等）遥感监测评估系统。针对洪涝灾害采用了包括陆地卫星、气象卫星和具有全天候观测能力和应急反应能力的机载合成孔径雷达遥感等多高度的立体监测手段，不仅具有监测的宏观性、动态观测能力，而且通过机,-,星,-,地实时传输系统能够实时地将灾情图像及时地传送到中央指挥部门。自,1987,年以来，我国先后在永定河、黄河、长江、淮河等地区开展了大规模的防汛遥感综合试验。尤其是,1994,年在福建闽江、广东的西江和北江，,1995,年在鄱阳湖、洞庭湖和辽河的洪水监测评估工作中，已分别将洪水灾害的初评估与精评估的时间压缩至,2,天和,2,周。整个技术方法与流程已达到实用化水平。此外利用气象卫星遥感数据与地面气象数据相结合的方法，在黄淮海平原建立了旱情遥感动态监测评估系统，为农业管理、合理灌溉等提供了决策依据。,总之，自然灾害之多、危害之大是惊人的，目前应用遥感技术进行减灾的效果是显著的，同时应用的潜力也是巨大的。,遥感影像技术行业现状 具有对重大自然灾害灾情进行动态监,18,遥感影像技术行业现状,利用遥感技术进行农作物估产和林业资源调查,我国是农业大国，粮食问题是我国政府非常重视的问题。“八五”期间我国建立了主要产粮区主要农作物（小麦、水稻、玉米）估产信息系统。其中大面积冬小麦遥感估产运行系统是遥感技术和地理信息系统技术相结合的产物，它将整个遥感估产的各个作业环节纳入计算机系统运行，使其整体具有数字化作业能力，并能输出各种估产结果。,1992,1995,年近,3,年在黄淮海地区进行冬小麦遥感估产试验的结果表明，利用遥感技术对大面积农作物估产的精度能够达到,95,以上，无论是大区域还是分省（区）估算，均能达到规定的精度指标。随着系统运行年限的累积，估产精度将会逐渐提高，运行费用也会逐年减少。同时针对国家急需了解农业种植结构变化和进行种植面积测算、长势监测和单产模型建立等的要求，对我国主要农作物进行了遥感估产，在地理信息系统技术的支持下，构成了农作物估产的实用运行系统。,1995,年国家遥感中心组织力量完成了,中国农业状况图集,，采用图表相结合的方式，形象直观地反映了我国农业发展的综合水平，以及粮食、棉花、油料等方面的状况及变化，揭示了农业发展中面临的耕地减少等问题，为中央和地方政府进行宏观决策提供了科学依据。该项工作受到了中央领导同志的肯定。,遥感影像技术行业现状 利用遥感技术进行农作物估产和林业,19,遥感影像技术行业现状,地质矿产资源遥感调查,中国的矿产资源丰富，遥感技术的应用前景十分广阔，遥感技术在区域地质填图方面的应用已比较成熟，并取得了很好的效果。例如在内蒙古、山东、江西、四川等省区开展的,32,项,15,万图幅的地质填图工作中，采用遥感技术不仅提高了工作效率和填图的质量，而且节省了填图的费用，每幅图的实际费用仅占常规方法所需费用的三分之二。在地质矿产资源调查方面，遥感技术在我国已经从间接探测发展到了直接探测阶段。我国还利用短波红外成像光谱扫描仪在新疆进行了石油天然气资源的遥感直接探测试验。利用该遥感图像数据通过信息增强和提取，捕捉到了油气藏在地表的微渗漏所造成的烃异常，进而达到直接探测的目的。该项目在新疆塔里木盆地的多次生产试验中得到了证实。这些技术的成功应用为加快我国西部的开发发挥了积极的作用。此外，近年来发展起来的干涉测量雷达技术已经在三峡大坝等大型工程的环境监测和油气区地面沉降等应用领域显示出巨大的应用潜力。,遥感影像技术行业现状 地质矿产资源遥感调查,20,遥感影像技术行业应用,遥感影像技术行业应用,21,遥感影像技术行业应用,遥感技术在农业中应用,遥感影像技术行业应用遥感技术在农业中应用,22,遥感影像技术行业应用,农作物种植面积遥感测量与估产系统,遥感影像技术行业应用农作物种植面积遥感测量与估产系统,23,遥感影像技术行业应用,测绘应急遥感影像快速纠正及影像专题图件快速制图系统,遥感影像技术行业应用测绘应急遥感影像快速纠正及影像专题图件,24,遥感影像技术行业应用,数据预处理,信息提取,影像,LIDAR,传感器,航空,/,航天,影像数据,发布共享,浏览器,文件,Geodatabase,基础数据,ArcGIS,桌面,ArcGIS Desktop,ArcGIS Engine,空间数据,ArcGIS Server,空间信息工程化与流程一体化的最佳组合,遥感影像技术行业应用数据预处理影像LIDAR航空/影像数据,25,遥感影像技术行业应用,遥感动态监测技术应用于水情监测,遥感影像技术行业应用遥感动态监测技术应用于水情监测,26,基于现有遥感平台与业务流程及模型构建业务遥感平台,遥感影像技术行业应用,业务整合,业务模型,业务分析,遥感处理平台,多源数据,遥感与业务相结合的应用平台,二次开发,当平台不能满足业务需求时,业务化遥感平台,基于现有遥感平台与业务流程及模型构建业务遥感平台遥感影像技,27,遥感影像技术行业应用,省级农情遥感监测系统,遥感影像技术行业应用省级农情遥感监测系统,28,遥感影像技术行业应用,海量数据镶嵌,1900,幅,ASTER G-Dem,，,60g,数据量,4000,多幅,ETM,，,340g,数据量,遥感影像技术行业应用海量数据镶嵌1900幅ASTER G-,29,遥感影像技术行业应用,防火预警监测系统,遥感影像技术行业应用防火预警监测系统,30,国外遥感影像技术简介,遥感是一门新的学科，产业化水平不高，遥感技术标准研究相对而言比较落后。随着遥感技术的飞速发展、遥感应用领域的日益广泛，国内外对遥感技术相关标准的制定工作越来越重视，各国在其本国的国家标准与行业标准，以及一些国际组织制订的国际标准中可以找到一些遥感或与遥感技术相关的标准，但从世界范围内看，整体上遥感技术的标准化研究与建立工作均落后于遥感技术的发展，没有一个比较系统性的、完善的遥感技术标准和标准体系，不能满足遥感技术飞速发展和产业化的需要。国内外相比较而言，国外一些空间大国的遥感技术标准化的相关研究比国内开展的要早，成果也更为显著。,国外遥感影像技术简介,31,国外遥感影像技术简介,国际标准化组织地理信息标准化技术委员会（,ISO/TC211,）和开放地理信息系统协会（,OGC),也已发布或正在制订数十个与遥感相关的国际标准。,ISO/TC211,是在,ISO,领导下的一个技术委员会，主要任务是制订地理信息方面的国际标准。在其制订的影像和栅格数据的国际标准（,ISO19121,）中就涉及遥感技术方面的标准；,2001,年开始的,ISO19129,提出在,ISO19100,标准系列中，影像和栅格数据的国际技术标准概念，涉及到,5,个方面的内容，如数据模型、元数据、编码、服务和空间配准等。此外,ISO19130,、,ISO19115-2,的影像元数据和,ISO19101-2,地理影像参考模型等标准中都涉及到遥感技术方面的标准。另外，国际标准化组织的水文测验技术委员会（,ISO/TC113,）也制订了一些遥感在水文测验方面的应用标准。,综观以上，目前遥感技术标准的系统性研究和制订工作还处于起步阶段，行业、部门之间相互独立，遥感技术标准的制订工作分散，缺乏系统性和统一的规划与管理，也没有一个能够涵盖遥感技术主要方面的系统性标准体系,。,国外遥感影像技术简介 国际标准化组织地理信息标准化技术委员会,32,汇报提纲,33,病虫害监测预警现状,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析,农作物病虫害遥感监测系统设计方案及建设内容,遥感影像技术现状,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,汇报提纲33病虫害监测预警现状遥感影像在农作物病虫害监测应用,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析,农作物病虫害遥感预测的迫切性,应用遥感技术预测农作物病虫害的理论依据,光谱特性与作物的生长状况具有相关关系,遥感影像可以反映作物生长状况,监测原理与植被波谱特征,常用作物病虫害遥感监测方法,光谱反射率及植被指数提取方法,导数光谱分析方法,光谱吸收谷,/,反射峰特征提取方法,光谱特征位置分析及提取方法,连续小波变换病害特征提取方法,改进型变化向量分析方法,总结,1,2,3,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析农作物病虫害遥感预测,34,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析,农作物病虫害遥感预测的迫切性,农作物病虫害对农业生产的影响及危害是相当惊人的。据统计,作物病虫害可使世界农业收成减产,1/ 4,世界玉米产量由于病虫害造成的损失,估计大约可为收获量的,10%,。,我国是农业大国,农作物病虫害对农业生产的影响也是相当严重的,每年由于病虫害造成的损失大约在,8%,16%,也是相当可观的。因此,我们如何能及早发现病虫害,及早采取防治措施,尽可能减少损失,提高农作物产量,就成为当前农业生产中函待解决的问题。,在使用遥感技术以前,人们主要用肉眼观测农作物病虫害,当病虫的危害所造成的作物叶片变化能够被人用肉眼观察到时,农作物已经受到了很严重的破坏,此时,尽管采取一些防治措施,也无法避免农作物减产的发生。应用遥感技术对农作物的生长状况进行监测,通过对作物光谱特征及影像特征的分析,可以及早知道作物是否受到了病虫的危害,在病虫危害没能造成严重损害之前及时发现,及时采取防治措施。利用遥感技术对农作物病虫害进行监测,可以解决作物病虫害早期发现和早期防治的问题,为促进农业生产提供了条件。根据美国的资料,大约可以提前两周,即可发出病虫害要发生的预报,这就为尽早防治创造了条件。,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析农作物病虫害遥感预测,35,应用遥感技术预测农作物病虫害的理论依据,应用遥感技术预测农作物病虫害的理论依据,36,应用遥感技术预测农作物病虫害的理论依据,光谱特性与作物的生长状况具有相关关系,农作物遭受病虫害初期,虽然作物叶片内部结构已经受到破坏,但作物的外观并无明显变化,所以人们用肉眼无法识别遭受病虫害的作物。但从作物反射光谱角度看,在可见光波长域,( 0. 4,0. 7Lm) ,受病虫害的作物与正常作物的光谱反射率有一定差异,在近红外波长域,( 0. 7,1. 3Lm) ,作物的光谱反射率主要受叶片内部结构变化的影响,由于受害作物叶片内部组织受到破坏,使受害作物的光谱反射率明显低于正常作物的光谱反射率,因此,根据作物在可见光波长域和近红外波长域的光谱特性差异,就可在人眼无法识别的病虫害初期将受病虫害的作物区分出来。,在作物受病虫害的后期,由于叶片内部结构的严重破坏,叶绿素减少,叶片变黄或因叶片含水量减少,叶片干枯萎缩,在可见光波长域受害作物的光谱反射率比正常作物要高,而在近红外波长域,受害作物的光谱反射率要比正常作物光谱反射率为低,因此,在这一阶段,无论用肉眼还是从光谱差异都可发现受害作物。,应用遥感技术预测农作物病虫害的理论依据光谱特性与作物的生长状,37,应用遥感技术预测农作物病虫害的理论依据,遥感影像可以反映作物生长状况,遥感方法预测作物病虫害除了从光谱角度分析外,还可使用遥感影像来识别有病虫害的作物。作物在肉眼还觉察不出来的病虫害初期阶段,其在彩红外影像上呈现出暗红色调,而正常作物则为红色。根据影像对比所产生的色调差异即可判断出受害作物。因为作物在近红外波长域的光谱反射率往往很高,当作物受病虫害时,叶片含水量降低,细胞随之塌陷,叶绿素减少,因此,它们在红外波长域的光谱反射会自然降低,即发生红外光谱反射衰减,致使在彩红外影像上,受害作物的色调比正常作物的色调要暗,在正常作物为红色时,受害作物则呈现为暗红色。当病虫害进一步发展,使作物叶片的叶绿素消失殆尽、叶片结构遭到彻底破坏时,影像色调则会变得更暗,以致于呈现青色调等。,根据彩红外影像上受害作物与正常作物色调间的差异,我们很快便可将肉眼尚未觉察到的受害作物判断出来,(,见下表,),。,应用遥感技术预测农作物病虫害的理论依据遥感影像可以反映作物生,38,应用遥感技术预测农作物病虫害的理论依据,监测原理与植被波谱特征,健康的植株光谱由于受到各类色素（叶绿素、类胡萝卜素、花青素）的吸收作用，在可见光区域有较低的反射率；受到叶片内部组织的空气,-,细胞界面的多次散射作用，在近红外区域具有较高的反射率；受水、蛋白质和其它含碳成分的吸收作用在短波红外区域呈现出较低的反射率,。,植株受病虫害胁迫后，其生理生化参数和结构参数都会发生变化，这种变化在遥感光谱上的响应为遥感监测病害提供了依据。,应用遥感技术预测农作物病虫害的理论依据 监测原理与植被波谱,39,常用作物病虫害遥感监测方法,光谱反射率及植被指数提取方法,常用作物病虫害遥感监测方法光谱反射率及植被指数提取方法,40,常用作物病虫害遥感监测方法,导数光谱分析方法,小麦冠层光谱与土壤反射光谱及其一阶导数,利用光谱微分分析技术可以减少背景噪声和提高重叠光谱分辨率；,已有研究表明，作物受病虫害侵染的程度与可见光反射率一阶微分的相关性比原始反射率高，在病情诊断和检测方面效果很好。,常用作物病虫害遥感监测方法导数光谱分析方法小麦冠层光谱与土壤,41,常用作物病虫害遥感监测方法,连续统去除法,研究表明，,通过,连续统去除,，计算的Depth与Area值与单叶严重度呈极显著负相关,。,连续统,:,手工逐点直线连接那些突出的“峰值”点。连续统去除法就是用实际光谱波段值去除连续统上相应波段值，所得反射率为连续统去除后的相对反射率。经连续统去除后，“峰值”点上的相对值均为1，非“峰值”点上的值均小于1 。,研究表明，,连续统去除法具有消除不相关背景信息、增强感兴趣吸收特征的作用,相比正常小麦，病害小麦冠层光谱红谷吸收深度增加，绿峰反射峰高度减小,波段深度,H=1-R,（,R,为连续统去除后的相对反射率）,H,A1,A2,常用作物病虫害遥感监测方法 连续统去除法研究表明，通过连续统,42,常用作物病虫害遥感监测方法,连续统小波变化提取病害特征,连,续,小,波,变,换,流,程,图,小波变换相关系数图,输 入,病情严重度,光谱反射率,小波系数图,计算相关系数,相关系数图,阈值设定,特征区域,病害小波特征集,连续小波变换,输出,常用作物病虫害遥感监测方法连续统小波变化提取病害特征连小波变,43,常用作物病虫害遥感监测方法,改进型变化向量分析（,MCVA,）,变化方向的两个角度,和,：,在欧氏空间内，,X,Y, Z,轴分别表示,3,个光谱特征，,P,表示像元从时相,1,（,t1,，即原点）变化到时相,2,（,t2,）的位置。对于一个由数个像元组成的区域而言，,MCVA,同样可以得到这个区域从,t1,到,t2,的坐标改变：,对应的，整个区域变化的,和,表达式为：,利用该算法能够以像元或区域为单位，提取两幅图像光谱信息的变化幅度、方向等特征信息,常用作物病虫害遥感监测方法改进型变化向量分析（MCVA）变化,44,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析,结束语,通过上述论述可见,应用遥感技术预测农作物病虫害,在理论及实践中均是可行的。利用遥感技术可及早预测诸如,小麦黑锈病、马铃薯晚疫病、玉米大斑病、水稻白叶枯病及各种虫害,及时掌握作物发生病虫害情况,在作物病虫害还没有发生严重危害与大面积蔓延的情况下及时采取防治措施,将病虫害及时消灭,从而降低损失,提高产量。,从目前情况来看,人们在农业生产上还没有广泛采取这一措施,这其中有认识上的问题,还有财力不足等因素,但从长远角度看,应用遥感方法预测农作物病虫害是势在必行的,它是保护农业生产的有力措施,是提高农业生产经济效益的有效途径。,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析结束语,45,汇报提纲,46,病虫害监测预警现状,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析,农作物病虫害遥感监测系统设计方案及建设内容,遥感影像技术现状,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,汇报提纲46病虫害监测预警现状遥感影像在农作物病虫害监测应用,农作物病虫害遥感监测系统设计方案及建设内容,遥感影像监测系统设计与实现,系统设计概述,遥感影像监测系统结构设计,遥感影像监测系统实现,遥感影像监测系统建设内容,系统功能简图,遥感影像信息提取,农作物病虫害信息提取,农作物相关信息提取,专题图制作,系统帮助,农作物病虫害遥感监测系统设计方案及建设内容遥感影像监测系统设,47,遥感影像监测系统设计与实现,系统设计概述,在充分集成对地抽样技术与遥感测量技术的基础上，将统计业务和空间技术有机的结合，建立主要农作物（小麦、玉米和水稻）,病虫害遥感监测,系统。目的是及时准确地获取农作物,病虫害发生情况，为病虫害防治和预测提供辅助决策功能,，提高统计业务工作效率和科技水平。,遥感影像监测系统设计与实现 系统设计概述,48,遥感影像监测系统设计与实现,遥感影像监测系统结构设计,系统采用,Browser/Server,架构，主要包括数据层、业务逻辑层和表现层，,Web,服务器使用因特网信息服务（,internet information services,，,IIS,）。其中数据层由数据库组成，主要用于遥感影像及其反演数据的存储和管理；业务逻辑层由作物（小麦和水稻）生长监测模型、聚类分析模块和遥感影像处理模块组成，主要提供遥感影像反演计算和专题图制作的功能；表现层由,Jsp,页面组成，包含图像显示控件和用户交互控件，主要提供图像显示、用户请求处理等功能。具体的系统结构与流程见下图。,遥感影像监测系统设计与实现 遥感影像监测系统结构设计,49,遥感影像监测系统,结构设计,遥感影像监测系统结构设计,50,遥感影像监测系统结构设计,数据层,数据层即数据库服务层，采用,oracle 10g,构建数据库结构，主要用来存储和管理遥感影像数据，保存反演的作物长势参,oracle,数。另外，,oracle 10g,的分析服务提供聚类分析功能，能对反演的作物长势进行分析和处理，其结果将作为系统中专题图分类的依据。,业务逻辑层,遥感影像处理模块：主要用于读取和处理遥感影像的各个波段信息，为作物生长监测模型的运行提供输入参数；,作物生长监测模型：基于提取的遥感信息进行作物类型的识别，并对作物生理和生化参数进行定量反演，从而监测作物长势。,聚类分析模型：用于分析作物生长监测模型的计算结果，实现基于单个作物长势参数分类或基于多个作物长势参数聚类的功能，其结果作为专题图制作的参考依据之一；,专题图制作模块：基于聚类分析模型运行的结果或用户定义的分类值，进行专题图的制作，用户也可以参考聚类结果，根据自身的判断以及对遥感影像的了解，对分类值进行调整，重新生成专题图。用户通过分析比较专题图中各分类的空间分布以及数值，即可为区域作物的精确管理与调控提供决策支持。,表现层,表现层主要由,JSP,页面组成，包含图像显示控件和用户交互控件，前者用于显示图像，后者用于显示相关计算结果和用户提交的请求。用户可以自己调整分类的分段值、数值范围、颜色等属性，制作相关的专题图。,遥感影像监测系统结构设计 数据层,51,遥感影像监测系统设计与实现,遥感影像监测系统技术路线,系统基于,ENVI/IDL,与,ArcGIS Engine,的集成开发技术，开发各业务运行子系统，实现：农作物的区域测量、播种面积的遥感及空间抽样测量、农作物估产、且能够实现系统的扩展，便于系统升级。农作物播种面积遥感测量系统实现小麦、玉米、水稻三种农作物播种面积的遥感及空间抽样测量功能。农作物遥感估产系统实现小麦、玉米、水稻三种农作物遥感估产功能。基于,ArcGIS Server,进行影像地图服务，建立统计遥感公共基础数据库的管理系统。,遥感影像监测系统设计与实现 遥感影像监测系统技术路线,52,遥感影像监测系统建设内容,系统功能简图,遥感影像监测系统建设内容系统功能简图,53,遥感影像监测系统建设内容,遥感影像信息提取,遥感影像通过亮度值的高低差异（反映地物的光谱信息）及空间变化（反映地质的空间信息）来表示不同地物的差异，这是区分不同影像地物的物理基础。遥感影像分类就是利用计算机通过对遥感影响中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析，选择特征，将图像中每个像元按照某种规则或算法划分为不同的类别，然后获得遥感影像中与实际地物的对应信息，从而实现遥感影像的分类，即信息提取。本系统主要提取信息如下：,农作物病虫害信息提取,农作物相关信息提取,叶面积指数计算,农作物叶片营养含量信息提取,土壤含水量信息提取,土壤肥力信息提取,遥感影像监测系统建设内容 遥感影像信息提取,54,遥感影像信息提取,农作物病虫害信息提取,健康,的绿色植物含有大量的叶绿素，通常反射,40-50,%,的近红外（,0.7-1.1m,）波段的能量，吸收将近,80-90,%,的可见光波段（,0.4-0.7m,）的能量；相反，枯萎和衰老植物的在可见光波段所反射的能量要大大高于健康植物的反射值，而在近红外波段所反射的能量则要低于健康植物的反射值,。,白色：长势良好作物,绿色：衰老作物,不同长势作物光谱曲线图,遥感影像信息提取 农作物病虫害信息提取健康的绿色植物含有大,55,遥感影像信息提取,农作物病虫害信息提取,病害叶片与健康叶片的叶绿素含量存在很大差异，可选择病害叶片中对叶绿素敏感的,470nm,、,550nm,、,635nm,、,680nm,、,800nm,等波段的反射率，结合实测叶绿素含量，建立叶片叶绿素含量的估算模型，提取病虫害信息。,可用的数据源：,MODIS,、,HJ-1 A/B,等,遥感影像信息提取 农作物病虫害信息提取病害叶片与健康叶片的,56,遥感影像信息提取,农作物病虫害信息提取,高分辨率影像,农作物分类,NDVI,LAI,历史气象资料,病虫害发生率,温度,降水量,病虫害发生率预测模型,相关性分析,相关性分析,人工监控数据,遥感影像信息提取 农作物病虫害信息提取高分辨率影像农作物分,57,农作物相关信息提取,叶面积指数计算,农作物信息,NDVI,农作物相关信息提取叶面积指数计算农作物信息NDVI,58,农作物相关信息提取,农作物叶片营养含量信息提取,农作物光谱指数（如,NDVI,、,OSAVI,等）与它们的生物量以及产量等等是相关的，可定量的表示植被活力，以光谱指数来监测植物生长状态、营养状况及空间分布密度等作物生长因子，利用高分辨率多光谱遥感影像，对光谱波段数据进行聚类分析，应用农作物监测、生长等模型，从而提取农作物营养等有关信息。,农作物相关信息提取 农作物叶片营养含量信息提取,59,农作物相关信息提取,土壤含水量信息提取,在精准农业中，土壤水分是极为关键的数据信息。土壤水分的遥感监测主要从可见光,-,近红外、热红外及微波波段进行，一般根据土壤的类型选择具有最佳确定系数的波段,土壤水分含量与其反射率成反比，土壤水分含量与反射率之间在一定范围内呈现一种线性关系,土壤光谱反射率在,400,2500nm,范围内主要有,5,个吸收谷, 1.45m,和,1.95m,两个波段处有两个强吸收谷，并在,0.97m,、,1.2m,与,1.77m,处有三个弱吸收谷，随着含水量的增加,土壤光谱吸收谷的面积增大,农作物相关信息提取土壤含水量信息提取,60,农作物相关信息提取,土壤含水量信息提取,沙土在不同含水量下的光谱反射曲线,农作物相关信息提取土壤含水量信息提取沙土在不同含水量下的光谱,61,农作物相关信息提取,土壤含水量信息提取,提取土壤信息,近红外波段用于提取土壤含水量信息,含水量百分比,农作物相关信息提取土壤含水量信息提取提取土壤信息含水量百分比,62,农作物相关信息提取,土壤肥力信息提取,土壤有机质是土壤中各种营养元素的重要来源，对提高土壤肥力起着非常重要作用，是作物产量主要限制因子，是鉴定土壤肥力的重要指标,有机质含量的不同土壤在可见光至近红外区域有独特的光谱响应特性，可见光、近红外波段成为有机质分类最重要的波段,土壤有机质高光谱响应特性为土壤肥力的快速测定提供了有效的途径，根据土壤有机质光谱响应规律，确定其高相关性敏感波段，通过数理统计方法建立土壤有机质含量预测模型，从而实现土壤肥力的精确估测,农作物相关信息提取土壤肥力信息提取,63,农作物相关信息提取,土壤肥力信息提取,土壤有机质,SOM,反演图,将模型应用于影像,百分比,农作物相关信息提取土壤肥力信息提取土壤有机质SOM反演图将模,64,遥感影像监测系统建设内容,专题图制作,系统对读取的遥感影像进行转换，根据聚类分析的结果或者用户自定义数据来定义颜色的,RGB,值，使用,GDI+,对遥感影像中的像元进行绘制，生成专题图。,系统帮助,本模块主要提供系统的使用方法说明，为用户提供系统操作使用过程的详细帮助文档，指导用户正确操作和使用本系统，并提供系统版权信息等。,遥感影像监测系统建设内容 专题图制作,65,汇报提纲,66,病虫害监测预警现状,遥感影像在农作物病虫害监测应用可行性分析,农作物病虫害遥感监测系统设计方案及建设内容,遥感影像技术现状,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,汇报提纲66病虫害监测预警现状遥感影像在农作物病虫害监测应用,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,通过建设,黑龙江农作物病虫害遥感影像监测系统，,不仅有效促进了,本省农作物,“优质、高产、高效、生态、安全”,等,生产目标的实现,，与此,同时也能对,本省,的植保信息化建设及植保体系的完善发挥重要作用，,并可以为本省,带来,一定,的,经济、,社会、生态效益。,具体表现在以下四个方面：,精准农业,经济效益,社会效益,生态效益,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,67,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,精准农业,通过建设,黑龙江农作物病虫害遥感影像监测系统可以协助本省实现精准农业。所谓精准农业是以遥感技术、,GIS,和,GPS,为基础，通过精细、准确地调整土壤和作物的各项管理措施，以获取最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境的新型农业。精准农业的核心指导思想，就是利用现代地球空间技术获取农田内影响作物的生长和产量的各种因素的时空差异，避免因对农田的盲目投入所造成的浪费和过量施肥施药造成环境污染。在最低投入、最小环境危害的前提下，收到更好的效益。,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述 精准农业,68,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,经济效益,通过建设,黑龙江农作物病虫害遥感影像监测系统可以提高本省,的农产品产量和品质、,减少面源污染、维护公众健康,。,随着农产品质量、品质提高，国内外市场竞争力增强，将进一步促进“粮食增产、,农业增效、,农民增收”,。,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述 经济效益,69,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,社会效益,通过建设,黑龙江农作物病虫害遥感影像监测系统,，为进一步提升,本省,农作物病虫灾害防控能力，构建适应现代农业发展需求、接近国际中等水平的植保防灾减灾体系做出贡献。能够明显增强,农业,植保体系的综合业务能力及服务能力，明显提升农产品质量安全水平，明显改善农业生态环境。可使病虫草鼠害得到有效控制，降低农作物损失率，每年多挽回粮食损失。,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述 社会效益,70,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述,生态效益,通过建设,黑龙江农作物病虫害遥感影像监测系统,，可降低农产品农药残留，改善农产品品质，使农产品质量安全水平得以提高；能够有效控制外来检疫性有害生物传入，促进国家和地区间的农产品出口贸易；农药药害和生产性中毒事故显著下降；并能建设高素质,农业,植保队伍，提高植物保护和农,业相关,监管能力。,农作物病虫害遥感监测系统建成后主要成效简述 生态效益,71,谢谢各位专家领导,72,谢谢各位专家领导72,