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第1章　农业定量遥感基础1

1.1　农业定量遥感流程1

1.2　定量遥感应用的农学基础4

1.2.1　植被的反射光谱特征4

1.2.2　土壤的反射光谱特征5

1.2.3　植被的荧光光谱特征8

1.2.4　叶片生化组分与吸收特征波段9

1.3　农业定量遥感的需求10

参考文献15

第2章　农业定量遥感试验设计、数据获取方法与规范18

2.1　农田取样与遥感配套的农学参数测试规范18

2.1.1　主要农学参数的选择18

2.1.2　观测时期的选择19

2.1.3　作物生理生化参数测定22

2.1.4　作物生物量与形态结构参数测量25

2.1.5　土壤理化参数测定32

2.1.6　环境参数测量34

2.1.7　作物品质遥感地面调查规范35

2.2　地物光谱测量原理、方法与规范37

2.2.1　地物光谱测量原理与规范37

2.2.2　地物反射率波谱数据测定原理和处理方法39

2.2.3　地物光谱测量规范42

2.3　荧光光谱测量原理、方法与规范44

2.3.1　叶片水平的叶绿素荧光探测方法与实验装置45

2.3.2　冠层水平的Fraunhofer线探测日光诱导荧光方法48

2.4　农业定量遥感应用试验50

2.4.1　小麦冠层生理生化参数遥感反演试验51

2.4.2　小麦冠层生化组分垂直分布遥感反演试验52

2.4.3　玉米冠层生理生化参数遥感反演试验52

2.4.4　作物品质遥感预测预报试验53

2.4.5　作物株形遥感识别试验57

2.4.6　作物病害遥感识别和损失评估试验58

2.4.7　作物逆境荧光遥感探测试验59

2.4.8　基于遥感数据的变量施肥试验61

参考文献61

第3章　农业定量遥感数据处理63

3.1　农业定量遥感数据预处理63

3.1.1　遥感器定标63

3.1.2　大气校正65

3.1.3　几何校正68

3.2　不同平台遥感数据的大气校正实例69

3.2.1　航空成像光谱数据OMIS的大气校正69

3.2.2　Landsat TM/ETM遥感影像大气纠正84

3.3　遥感信息融合技术102

3.3.1　常用的影像融合方法102

3.3.2　两种高保真的影像融合方法及评价104

3.4　遥感作物分类技术114

3.4.1　遥感图像分类的概念114

3.4.2　遥感图像分类的原则与步骤114

3.4.3　遥感图像分类的基本算法115

3.4.4　作物种植面积遥感监测的时相选择研究120

3.4.5　基于地物空间信息的浮动先验概率最大似然作物分类研究122

3.4.6　利用多时相Landsat近红外波段监测冬小麦和苜蓿种植面积130

3.4.7　利用多时相遥感影像监测季节性裸露农田134

参考文献138

第4章　作物定量遥感监测理论与模型141

4.1　不同肥水管理条件下的冬小麦全生育期光谱响应141

4.1.1　肥水胁迫条件下冬小麦的生理生化参数的响应141

4.1.2　肥水胁迫条件下的冬小麦冠层光谱特性142

4.2　不同管理条件下的夏玉米全生育期光谱响应143

4.2.1　不同种植密度下的夏玉米反射光谱特性144

4.2.2　夏玉米生长发育进程的反射光谱特性144

4.2.3　不同叶面积指数下的夏玉米反射光谱特性145

4.2.4　氮素胁迫下的夏玉米反射光谱特性145

4.3　作物生物生理生化参数的模型反演146

4.3.1　基于PROSPECT模型的叶片水平的反演147

4.3.2　基于PROSAIL模型的作物信息模型反演150

4.4　作物光谱特征分析和特征选择156

4.4.1　植被指数156

4.4.2　导数光谱分析157

4.4.3　光谱吸收谷／反射峰特征分析159

4.4.4　光谱特征位置分析与提取161

4.5　作物生理生化参数的经验／半经验定量遥感模型163

4.5.1　叶面积指数反演模型163

4.5.2　叶片水分光谱反演模型研究163

4.5.3　基于红边宽度的植株含水量光谱反演模型168

4.5.4　冬小麦叶绿素遥感反演模型170

4.5.5　作物氮素遥感反演模型171

4.5.6　冠层糖氮比的光谱反演171

4.6　冠层养分垂直分布的光谱反演174

4.6.1　作物生化组分的垂直分布175

4.6.2　基于偏最小二乘法算法的作物生化组分垂直分布遥感反演176

4.6.3　基于多角度光谱信息的作物生化组分垂直分布遥感反演178

4.7　作物株形指标的反演181

4.7.1　不同生育时期、不同株形品种特征181

4.7.2　多时相数据对小麦株形的识别182

4.7.3　多时相数据对玉米株形的识别183

4.7.4　基于多角度信息的作物株形遥感识别184

4.8　作物水肥胁迫的叶绿素荧光被动探测与诊断191

4.8.1　单叶水平小麦水分胁迫荧光探测191

4.8.2　单叶水平玉米不同水分胁迫下的反射率光谱和荧光光谱193

4.8.3　冠层水平水分胁迫荧光探测195

4.8.4　小麦氮肥胁迫的叶绿素荧光诊断196

4.9　定量遥感肥水参数与作物模型的链接198

4.9.1　定量遥感肥水参数与作物模型链接的方法198

4.9.2　定量遥感肥水参数与作物模型的链接流程199

4.9.3　模型链接的应用及影响因子分析200

4.9.4　定量遥感参数与农学模型链接的实例201

参考文献203

第5章　基于遥感技术的精准生产管理决策207

5.1　农田尺度作物长势变异与遥感监测207

5.1.1　利用航空成像光谱数据监测土壤供氮量及变量施肥207

5.1.2　基于Quickbird遥感影像的农田管理区域划分210

5.1.3　基于OMIS航空遥感影像的管理区域划分与验证220

5.2　基于遥感技术的作物精准施肥理论与试验226

5.2.1　变量施肥研究的必要性和研究现状226

5.2.2　基于土壤养分数据的冬小麦变量施肥技术227

5.2.3　基于冠层光谱指数的冬小麦变量施肥技术231

5.2.4　基于不同叶位SPAD值的变量施肥技术236

5.2.5　基于遥感数据及作物生长模型的冬小麦变量施肥研究240

5.2.6　基于遥感技术的作物精准施肥理论与试验存在的问题及展望243

5.3　基于遥感技术的作物精准灌溉理论、算法与试验244

5.3.1　基于遥感技术的作物精准灌溉理论、算法与试验244

5.3.2　土壤含水量遥感探测技术246

5.3.3　作物水分探测与精准灌溉决策试验254

参考文献256

第6章　作物长势和产量遥感监测理论与应用259

6.1　作物长势遥感监测259

6.1.1　作物长势遥感监测原理与方法259

6.1.2　株型对作物长势遥感监测的影响263

6.1.3　基于高光谱定量遥感的作物长势诊断270

6.2　作物产量遥感监测276

6.2.1　作物产量遥感预测原理与方法276

6.2.2　作物单产遥感监测应用280

参考文献288

第7章　作物品质遥感监测理论与应用290

7.1　作物品质遥感监测的指标与需求分析290

7.1.1　作物品质评价指标290

7.1.2　我国作物品质现状291

7.1.3　作物品质的主要影响因素292

7.1.4　作物品质监控现状与遥感品质监测的思路292

7.2　作物品质形成的农学机理294

7.2.1　碳氮代谢与作物品质294

7.2.2　品质形成的影响因素297

7.3　作物品质遥感监测预报原理和方法299

7.3.1　作物品质遥感监测预报模式299

7.3.2　作物品质遥感监测技术路线300

7.3.3　作物品质监测预报方法301

7.3.4　作物品质遥感监测的基本流程302

7.3.5　作物品质遥感监测模型302

7.4　作物品质遥感监测技术集成及应用303

7.4.1　基于氮素运转的小麦品质遥感监测303

7.4.2　水肥胁迫下的小麦品质监测预报327

7.4.3　利用多时相遥感数据监测小麦籽粒品质330

7.4.4　多源遥感数据集成预报作物品质336

7.5　区域作物品质遥感监测预报示范应用341

7.5.1　北京小麦品质遥感监测应用示范341

7.5.2　河南小麦品质遥感监测应用示范341

7.5.3　黑龙江小麦、大麦、水稻、大豆品质遥感监测应用示范344

7.5.4　江苏小麦品质遥感监测应用示范347

7.6　作物品质监测与调优栽培信息系统349

7.6.1　系统总体结构设计349

7.6.2　系统功能实现数据流程350

7.6.3　系统主要功能介绍351

参考文献354

第8章　作物病虫灾害遥感监测研究356

8.1　作物病害遥感监测研究356

8.1.1　冬小麦条锈病光谱特征及遥感监测356

8.1.2　小麦条锈病的荧光遥感探测368

8.2　小麦蚜虫遥感监测373

8.3　冬小麦倒伏遥感监测374

8.3.1　倒伏小麦冠层光谱特征分析375

8.3.2　多时相卫星遥感监测小麦倒伏程度377

8.4　冬小麦冻害遥感监测378

参考文献380