成都信息工程大学硕士学位论文
基于多源遥感数据的四川省水稻
高温热害监测和评估研究
摘要
水稻是四川省最主要粮食作物，气候变暖背景下四川省高温热害频发，水
稻高温热害严重影响了水稻的产量和品质，已经成为四川省主要农业气象灾害。
基于遥感技术监测评估水稻高温热害对保障粮食安全具有重要的现实意义。
本文利用1961-2022年四川省103个气象站逐日最高气温、23个农业气象
观测站水稻生育期资料、2019~2021年MODIS数据、Landsat8数据、和地理信
息数据，以危害热积温为水稻高温热害指标，应用气候倾向率、小波分析、EOF
方法，分析了水稻抽穗开花期、灌浆结实期水稻高温热害时空分布特征；基于
决策树理论，识别了水稻面积及水稻生育期；利用机器学习方法，反演了四川
省水稻种植区逐日最高气温，监测并评估了2019~2021年四川省水稻高温热害。
研究结果表明：
（1）1961-2022年，四川省水稻抽穗开花期危害热积温通过显著性检验的
气候倾向率仅在成都都江堰，凉山越西为负值，其余地区为正值；灌浆结实期
均为正值。抽穗开花期、灌浆结实期危害热积温均呈现上升趋势，升高速度分
别为0~2.7℃/10a、0.2~6.7℃/10a。表明水稻抽穗开花期、灌浆结实期的高温热
害日益加剧。四川省水稻种植区抽穗开花期、灌浆结实期危害热积温具有显著
的周期性振荡规律。抽穗开花期主要以3a~5a、12a~16a的周期变化为主。灌浆
结实期主要以6a，15a的周期变化为主。四川省水稻抽穗开花期危害热积温主
要有两种空间分布类型：第一种为全区一致性，总体分布一致，特征场方差贡
献率为44.1%。第二种呈南北反向分布，方差贡献率达16.62%。灌浆结实期危
害热积温主要有两种空间分布类型：第一种为全区一致型，总体分布一致，该
种特征场方差贡献率为75.76%。第二种呈东北西南反向分布，方差贡献率达
11.18%。四川省水稻抽穗开花期、灌浆结实期高温热害空间分布总体上均有“山
区少、盆地多”的特征，呈现由西向东递增的趋势。高温热害高发区主要为盆
东平行岭谷区、盆南丘陵地带以及盆中浅丘区东部以及部分盆周边缘山地部分。
（2）利用MODIS卫星250m×250m的遥感数据识别水稻种植面积，其中
29.8%的区域相对误差绝对值小于10%，8.7%的区域相对误差绝对值是
10%~20%40%20%~40%21.1%
，的区域相对误差绝对值是，的区域相对误差绝
对值大于40%，相对误差较大。在MODIS数据的基础上加入Landsat8卫星30m
×30m数据对水稻面积进行识别，精度有了明显改善。36.8%的区域相对误差绝
10%33.3%10%~20%24.6%
对值小于，的区域相对误差绝对值在，的区域相对
ii
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误差绝对值在20%~40%，5.3%的区域相对误差绝对值大于40%。2019相对误
差绝对值小于10%的区域从5个提升到了9个，相对误差绝对值在10%~20%之
47202010%~20%
间的区域从个提升到了个；相对误差绝对值在之间的区域
从1个提升到了6个；2021相对误差绝对值在10%~20%之间的区域从1个提
升到了6个。
3BP
（）利用机器学习进行日最高气温的反演，在基于遗传算法的神经网
络中加入日序特征后RMSE减少了0.39，MAE减少了0.49，加入空间信息后