用卫星影像预测甜菜产量
-

    英国的一个包括LOGICA U.K.LTD在内的联合体开发了一套利用地球观测卫星影像,特别是SPOT卫星影像预测甜菜产量的系统。欧盟的甜菜产业每年的营业额可达8百万英镑,而且还能提供二十万个农业工人的工作职位。欧盟一向采用规定配额的办法来控制甜菜生产。任何超过限额的部分都需要非常小心地进行监,因为这可以导致世界市场的糖价跌到预期价格的20%。
    在地球观测卫星用于农业监测的几年中,已经从研究阶段进入到了实际应用阶段。在欧洲的由欧盟主持的MARS计划(利用遥感技术监测农业生产)已经开发了大量的农业应用,特别是在与“共同农业政策”相关的农业统计方面的应用。
    最初的开发工作是部分由英国国家空间应用演示计划中心启动的。这支开发队伍包括了LOGICA US LIMITED,UNIVERSITY OF NOTTINGHAM,BROOM’SBARN EXPERIMENTAL STATION 以及 BRITISH SUGAR。


-

    甜菜生长和培植是一项主要的农业产业。大约40%的世界甜菜产量出自欧盟,而其它40%出自其它欧洲国家以及前苏联。
    预测甜菜产量是加工商确定最佳糖产量,最大限度地降低成本的重要的战略步骤。通过预测可以优化向加工厂供应甜菜的交货计划,改善工厂的管理,降低库存费用以节省大量的资金,也可以在最佳时机推销超过配额的产品( 比如提前销售以获取尽可能好的售价)。LOGICA CONSORTIUM认为应该改进传统的估产方法(利用实地及航空勘测),而采用卫星的地球观测数据特别是SPOT卫星影像来进行估产的先进方法。

- -
- - - -
- -
- -
- - - -

-
-
-
-
- - - -
- -
- -
- - - -

-
-
作物预测
-

    甜菜估产系统的工作方式是首先在整个生长期接收系列卫星影像,采集气候信息,土壤数据,作物信息和建立气象农业模型,而进行产量预报,BRITISH SUGAR则利用这些预测信息进行生产管理。
    卫星影像处理的主要步骤见图2。在接收卫星影像以前,首先要对所有本年度要播种甜菜的地块边界数字化,同时建立影像模板。在收到卫星影像以后,首先要进行初步的质量检验,对影像中阴云的覆盖量作出评估。选出可用的影像进行辐射校正和几何纠正。

-
-
-
-
-
-
-
利用靶区进行分类试验
-

    由于并不是所有播种了甜菜的地方都能发芽生长,因此需要通过简单的分类分析评估所有地块中甜菜的长势。这种分类每年都要在BRITISH SUGAR 随机选取的靶区重复进行。作物样品也需要从同一地块中选取,以获得质量样本。另外因为卫星影像中有时会有云,霾,阴影等,因此有时分块选用影像也是必要的。
    土壤调节植被指数是基于每个像素为计算单元在5平方公里范围内的平均结果。它提供了在卫星影像中看到的每5公里见方的地块上绿色植被覆盖率。这5公里见方的地块是按土壤数据库中的分辨率定义的。
    从每一卫星图像得出的作物覆盖状况是估产模型的基础数据。甜菜生长模型和水份供给模型与气象天气数据合成,以预测作物的生长状况及收成。产量是以5公里见方的地块为基准预报的,而气象数据是以40kmx40km 块为单元的。最后一步把40kmx40km范围内的所有以5公里见方为单元的统计结果集成汇总。

- -
- - - -
- -
- -
- - - -

-
- - - -
- -
- -
- - - -

-
-
结果
-

    无论1994年的预研和1995年的实用化阶段,每年八月对英国全国产量预测的误差在+/-0.1 吨/公顷,比收获季节提前了2-3个月。这一结果大大优于BRITISH SUGAR对误差的要求。
    图3是采用最新的,使用了所有1995年数据建立的模型所做的估产的误差( 吨/公 )。这个误差实际上是定期的预报和的最后真正获得的实际产量之间的差别。从曲线中可以看出,四月至五月间的良好的生长条件(温热,湿润)导致了这个期间的乐观的预测结果。而其后的预测越来越接近于实际产量。
    图4反映的是实实在在的,1994年和1995年的以一个工厂为基础,扩展至全国的国家平均产量数据。所有的工厂所在地在两年中的八月中旬的预测数据与实际产量间的误差都在+/-0.5吨/公顷的范围内。(见图中的虚线)。

用于农业估产的工具
-

    甜菜生产项目已经证明以地球观测数据为基础的实用系统是可以成熟运作的。这个项目已经引发农业商务圈以及其它行业的广泛的兴趣。
    这个项目,带给农作物加工商的利益远高于种植商。种植业者和加工业者同处于低成本和高竞争的压力之下。一套可以为他们带来利益的系统包括利用定点GPS接收数据与该点的产量数据相结合的产量地图。这个结合系统可以用于喷灌系统,有选择使用肥料,农药等方面的管理。光学和SAR数据的结合也增强了以卫星影像为基础的农业监测系统在时间和天气方面的可靠性。很多的研究工作已经扩展至利用SAR数据建立实用系统的模型,预计在今后几年即可取得成果。
    总而言之,应用地球观测数据的集成农业系统具有无可限量的潜在的机遇,使其成为能为种植业和加工业带来经济和环境效益的重要工具。

- -
- - - -
- -
- -
- - - -