水稻散射特性与稻田甲烷排放评估方法研究

【摘要】：我国人均耕地面积虽然只有世界平均水平的1/3,但水稻的高产在很大程度上解决了我国十三亿人民的吃饭问题。因此,水稻的种植状况和产量,对于我国保证粮食安全、维护和平稳定、适应人口增长与经济发展等有着重要的意义。 另一方面,水稻在全球温室效应中扮演着温室气体排放源的角色,甲烷排放量占全球总排放量的12%～20%。自上个世纪80年代末以来,我国一直被认为是全球温室气体的主要排放国之一。因此,对稻田甲烷排放的准确测量,对于我国在环境问题上的外交谈判和水稻生产都有重要的影响。 微波遥感由于其不受云雨影响,并且能够全天时、全天候工作,使其成为进行水稻动态监测和产量预估的最佳选择。本论文的研究内容,分别以水稻散射测量实验和稻田甲烷测量为中心展开,利用微波遥感对水稻长势以及下垫面状况进行动态监测,从而为稻田甲烷排放模型提供输入参量,为基于微波遥感的稻田甲烷排放评估奠定基础。 首先,利用陆基散射测量系统,在实验基地对多个生长季的水稻进行了散射测量。以实测的多波段(L、S、C、X)、多极化(HH、VH、VV、HV)、多时相数据以及地面采样数据为基础,分析总结了后向散射系数随入射角、频率、极化和时相的变化规律,并对后向散射系数与重要水稻参数之间的相关性进行了分析；在此基础上,建立了主要水稻参数反演经验公式,并取得了较好的反演精度；另外,利用密歇根模型对水稻的后向散射系数进行了模拟,并在S和C波段取得了较好的效果。 在水稻散射测量实验的同时,对稻田排放额甲烷进行了采样和检测,绘制了整个生长季稻田甲烷排放曲线；以采集到的稻田参数和气象参数等数据为基础,利用成熟的甲烷通量排放模型(DNDC模型)对2011年稻田甲烷排放进行了模拟。 【关键词】：水稻散射特性 密歇根模型 稻田甲烷排放测量 DNDC模型
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S511
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 引言10-19
• 1.1 选题背景及意义10-12
• 1.1.1 水稻微波遥感10-11
• 1.1.2 稻田甲烷排放11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 水稻微波遥感研究现状12-15
• 1.2.2 甲烷排放通量模型研究现状15-16
• 1.3 研究内容与研究方案16-17
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 研究方案17
• 1.4 论文结构17-19
• 第二章 微波遥感基础理论19-27
• 2.1 微波散射基础19-20
• 2.1.1 面散射19-20
• 2.1.2 体散射20
• 2.2 雷达方程与后向散射系数20-22
• 2.3 雷达系统参数22-24
• 2.3.1 频率22-23
• 2.3.2 极化方式23
• 2.3.3 入射角23-24
• 2.4 地物特征参数24-26
• 2.4.1 粗糙度24-25
• 2.4.2 介电常数25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 水稻散射测量与数据分析27-51
• 3.1 散射测量系统简介27-28
• 3.2 散射测量实验28-33
• 3.2.1 地面参数采集29-31
• 3.2.2 散射计室外定标31-33
• 3.3 测量数据分析33-44
• 3.3.1 地面参数的时相变化33-35
• 3.3.2 水稻后向散射系数的时相变化35-38
• 3.3.3 水稻后向散射系数随入射角的变化规律38-39
• 3.3.4 相关性分析39-43
• 3.3.5 下垫面淹水状况43-44
• 3.4 水稻参数反演44-50
• 3.4.1 叶面积指数反演44-45
• 3.4.2 生物量反演45-47
• 3.4.3 冠层高度反演47-48
• 3.4.4 杆密度反演48-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 水稻微波散射模型51-60
• 4.1 水稻微波散射模型简介51-54
• 4.1.1 经验模型51-52
• 4.1.2 半经验模型52-53
• 4.1.3 论模型53-54
• 4.2 密歇根模型54-59
• 4.2.1 部分参数对模拟结果的影响55-56
• 4.2.2 模拟结果对比56-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第五章 稻田甲烷排放测量60-71
• 5.1 稻田甲烷排放基础理论60-63
• 5.1.1 稻田甲烷的产生过程60-61
• 5.1.2 稻田甲烷排放影响因子61-63
• 5.1.3 稻田甲烷排放的变化规律63
• 5.2 甲烷测量实验概况63-66
• 5.2.1 田间甲烷采样装置63-64
• 5.2.2 采样方案64-65
• 5.2.3 样本检测与甲烷排放通量计算65-66
• 5.3 测量结果与分析66-67
• 5.4 甲烷排放通量模型67-70
• 5.4.1 DNDC模型简介67-68
• 5.4.2 模型模拟68-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 论文总结71-72
• 6.2 论文展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-81
• 攻硕期间取得的研究成果81

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