不同供氮水平下水稻高光谱及其红边特征研究

叶绿素含量是评估水稻长势和产量的重要参数。为了实现快速而准确的叶绿素含量估测,以宁夏引黄灌区宁粳43号水稻为试验对象,通过不同的氮素水平试验,测定了水稻在拔节期、抽穗期和乳熟期的冠层高光谱反射率和叶片绿色度土壤、作物分析仪器开发（soil and plant analyzer development,SPAD）值,分析了水稻不同时期冠层光谱的红边变化特征,并建立了SPAD的估测模型。结果表明,水稻叶片SPAD值随供氮水平的增加而增加,随生育期的变化表现为至抽穗期达到最高,而后逐渐降低。冠层光谱反射率随供氮水平的提高在可见光波段降低,在近红外波段增加。冠层光谱的红边位置、红边幅值和红边面积从拔节期到抽穗期呈现出“红移”,至乳熟期呈“蓝移”现象,三个红边参数均随氮素水平的提高而增加。水稻拔节期是以红边面积为变量建立的模型对SPAD预测能力较好,而抽穗期和乳熟期则是以红边位置为参数建立的模型精度较高,与南方稻田叶绿素估算模型有所差异。利用高光谱技术对水稻SPAD值进行定量反演,可为西北地区水稻长势遥感监测提供理论依据。     

不同供氮水平下水稻高光谱及其红边特征研究

通过大田和室内试验 ,测定了 3个供氮水平下 2个品种的水稻冠层、主茎叶片在不同发育期的高光谱反射率及对应的叶绿素、类胡萝卜素含量。结果表明 :不同供氮水平的水稻冠层和叶片光谱差异明显 ,其光谱反射率随供氮水平的提高在可见光范围降低 ,在近红外区域增高 ;拔节期和孕穗期主茎倒三叶反射率在可见光和近红外区域均高于倒一叶 ;冠层光谱红边位置λred、红边幅值Dλred和红边面积Sred孕穗前呈“红移” ,抽穗后呈“蓝移”现象 ;叶面积指数LAI、地上鲜生物量AFM、地上干生物量ADM和鲜叶重FLM与冠层光谱变量R12 0 0 /R550 ,R990 /R550 ,R80 0 /R550 ,R750 /R550 ,λred,Sred之间有极显著相关 ,冠层和叶片色素含量与其光谱变量R80 0 /R550 和λred之间也存在显著相关。这说明用合适的高光谱变量来估算水稻LAI,AFM ,ADM ,FLM和冠层、叶片的色素含量     

叶片表面蜡质层对植被光谱反射率的影响

首先获取叶片去除表面蜡质层前后光谱反射率,比较分析叶片表面蜡质层的光谱特征,探究叶片去除蜡质层前后叶片反射率的变化.结果表明:叶片去除蜡质层后在400～2500 nm光谱区间反射率发生较明显改变;去除蜡质层对植被红边参数没有影响,并不会导致"红边"移动,叶片表面的蜡质并不影响绿色植被所特有的反射特征;不同叶片蜡质层对不...     

指示冬小麦条锈病严重度的两个新的红边参数

通过人工田间诱发不同等级条锈病,在不同生育期测定了36条感染不同严重程度条锈病的冬小麦冠层光谱及相应叶片的生理生化参量。对测定的冬小麦红边一阶微分光谱进行分析,发现随着病情严重度的增加,红边一阶微分的前峰(700nm附近)越来越明显,后峰(约在725—740nm)越来越不突出,以红边一阶微分的双峰特征随病情指数的变化为基础,设计了两个新型的红边参数:DSr和Ar,它们可以分别用来描述红边一阶微分光谱曲线的陡峭度和不对称性,与其他常用的红边参数(红边位置、红边一阶微分最大值,红边一阶微分所包围面积)相比,新参数反演病情严重度的精度更高。     

山东招远金矿区赤松针叶反射光谱红边的季节特征

对山东招远金矿区进行了赤松针叶反射光谱红边 3个特征波长参量λpr、λpg、λog随季节变化规律的研究 ,结果表明 ,矿区相对于背景区 ,3个特征波长参量在全年内均呈现不同程度的“蓝移” ,当年生叶和去年生叶分别以秋季和春季“蓝移”最大 ,说明春季和秋季是高光谱分辨率遥感探测赤松林下金属矿藏的最好季节     

大米草室内叶片光谱特征参数与叶绿素浓度关系研究

本文通过分析大米草叶片反射光谱特征,并提取红边位置、红边斜率和红边面积三个红边参数以及叶面叶绿素指数(LCI)、水分指数(WI)、三角植被指数(TVI)、结构相关色素指数(SIPI)四个高光谱植被指数,利用线性、对数、倒数、二次函数和三次函数曲线模拟算法得到大米草叶片叶绿素a浓度的高光谱估算模型。研究结果表明:叶绿素a浓度与红边斜率和红边面积在0.01水平上显著负相关,与LCI、WI和TVI在0.01水平上显著正相关。基于红边斜率、红边面积、TVI三个参数,选用倒数法构建叶绿素a浓度的估算模型精度明显高于其他算法。基于LCI和WI参数,应用三次函数法构建的叶绿素a浓度的高光谱检测模型精度明显高于其他算法。比较R2和模型估算误差,利用WI水分指数应用三次函数构建叶绿素a浓度的高光谱检测模型精度在所有模型中最高。因此,利用叶片光谱技术可以较高精度地估算叶绿素a浓度。     

苹果树叶片全氮含量高光谱估算模型研究

采用Field-Spec Pro便携式光谱仪,测定了不同苹果品种叶片的光谱反射率及对应的全氮含量,采用相关性及单变量线性与非线性拟合分析技术,对全氮含量与原始光谱反射率、一阶微分光谱、高光谱参数之间的关系进行了分析。研究确立叶片全氮含量的定量监测模型,以期为遥感技术在苹果氮素营养诊断中的实际应用提供理论依据。结果表明:全氮含量与原始光谱在715nm处具有最大负相关系数(r=?0.817),并且基于此波长所构建的对数关系估算模型明显优于线性模型;光谱反射率一阶微分值在723nm处具有最大正相关系数(r=0.87),并且基于此波长所构建的线性和非线性模型的拟合效果接近;对于所选取的3类高光谱特征变量,全氮含量除了与黄边位置及由红边位置和黄边面积所构建的比值植被指数和归一化植被指数的相关性较弱外,与其余变量均呈极显著相关,说明这些变量对苹果叶片全氮含量进行估算具有可行性。对所建立的各类方程进行检验,最终筛选确定在723nm处的光谱反射率一阶微分值所构建的指数模型作为苹果叶片全氮含量的预测模型最为理想。     

利用光谱反射率估算叶片生化组分和籽粒品质指标研究

对可见光至短波红外波段(350—2500nm)冬小麦田间冠层光谱反射率与叶片含氮量间的关系进行了相关分析。结果表明，820—1100nm波段的光谱反射率与叶片含氮量极显著正相关；1150—1300hm波段的光谱反射率与叶片含氮量显著正相关，以上两波段为叶片全氮的敏感波段。对各生育时期叶片全氮与其他生化组分的关系进行了回归分析，并建立了相关的回归方程，显著性检验结果表明，方程具有较高的可靠性。小麦的叶片含氮量可以估算其它生化组分及干物质指标含量，开花期叶片含氮量可用来估测籽粒蛋白质和干面筋等品质指标含量。     

利用光谱反射率估算叶片生化组分和籽粒品质指标研究

对可见光至短波红外波段(350—2500nm)冬小麦田间冠层光谱反射率与叶片含氮量间的关系进行了相关分析。结果表明，820—1100nm波段的光谱反射率与叶片含氮量极显著正相关；1150—1300hm波段的光谱反射率与叶片含氮量显著正相关，以上两波段为叶片全氮的敏感波段。对各生育时期叶片全氮与其他生化组分的关系进行了回归分析，并建立了相关的回归方程，显著性检验结果表明，方程具有较高的可靠性。小麦的叶片含氮量可以估算其它生化组分及干物质指标含量，开花期叶片含氮量可用来估测籽粒蛋白质和干面筋等品质指标含量。     

叶片化学组分成像光谱遥感探测机理分析

利用地面光谱仪的测量数据 ,进行了成像光谱遥感探测叶片化学组分的机理性研究。采用多元逐步回归方法 ,分析了鲜叶片 7种化学组分含量与其光谱特性的统计关系 ,分别建立了反射率 ρ及其变化式 1/ρ、logρ和ρ的一阶导数Kρ 与化学组分含量的统计方程 ,并对这 4个指标的性能进行了比较和评价。结果表明 ,在 95 %的置信水平下 ,可以由叶片的精细光谱特征较好地反映出化学组分含量 ;特别是利用Kρ 作为因子 ,使置信水平提高到 99% ,尤以对粗蛋白质、N、K含量反映最好 ,R2 均达到 0 8以上 ,粗蛋白质可达 0 95 6 4,从而为进一步探讨在中国利用成像光谱遥感探测叶片化学组分奠定了基础     

烤烟烟叶反射和透射图像的同步图像分割

目的 采用自行设计的烟叶图像采集灯箱系统,对同一片烤烟烟叶在不移动位置的情况下分别采集整片烟叶的反射和透射图像。依据烤烟烟叶透射图像烟叶区域敏感吸收蓝色光的特性,提出了一种利用烟叶自身特征的图像轮廓分割法,可实现同一片烤烟烟叶反射、透射图像的同步背景扣除。结合点统计分割方法和区域统计分割方法,能成功获取具有相同有效像素轮廓的反射和透射成对烟叶的纯净图像。经研究验证,分割精度比单独使用点统计分割方法或区域统计分割方法高,并且分割边界光滑而连续,为后续的基于反射与透射图像相结合的烟叶数字分级奠定了坚实的基础。     

最佳小波包基的矿区植被及红边位置提取

小波包变换能同时对植被光谱信息的低频和高频分量进行分解,并能克服小波变换时间分辨率高而频率分辨率低的缺陷从而具有能够探测植被细微变化的优势。实验利用Hyperion高光谱影像对云南省普朗铜矿区植被像元的光谱进行最佳小波包基参量获取与植被信息识别,并在此基础上提出一种提取重金属污染下植被红边位置的最佳小波包基系数应用模型。研究结果表明基于最佳小波包基参量的植被信息识别及基于最佳小波包基系数的重金属污染探测具有可行性与一定优越性。     

山东省招远金矿区春季赤松林的植物地球化学和反射光谱特征

本文研究了山东省招远市台上金矿区与背景区赤松林的植物地球化学特征、赤松生长状况和光谱反射率特征的差异。结果表明，赤松对Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｂ等金属元素均呈强积累，赤松针叶中的Ａｕ、Ａｇ元素含量金矿区值和背景区值之比分别可达６和１８。重金属的过量吸收使金矿区赤松的生长状况变差，针叶内叶绿素含量减少，反射光谱特征明显变化。金矿区与背景区对比，赤松的红界蓝移幅度可达８—１２ｎｍ。随重金属污染程度的加重，近红外肩反射率值、叶绿素反射峰值与叶绿素吸收峰值之差均呈下降趋势，一阶导数谱７１０ｎｍ附近平顶斜率由正值变为负值，逐渐变小。反射光谱的这种变化规律可用以遥感探查赤松林下重金属矿藏。