玉米叶绿素含量的高光谱估算模型研究
玉米叶绿素含量的高光谱估算模型研究
第31卷第8期
2005年8月 1095~1097页
作 物 学 报
ACTAAGRONOMICASINICA
Vol131,No18
pp11095-1097 Aug1,2005
研究
玉米叶绿素含量的高光谱估算模型研究简报宋开山
1,2
张 柏 李 方
11,2
段洪涛
1,2
王宗明
1,2X
(1中国科学院东北地理与农业生态研究所,吉林长春130012;2中国科学院研究生院,北京100039)
AHyperspectralModelforEstimatingChlorophyllContentinMaizeLeaves
SONGKai2Shan
1,2
,ZHANGBai,LIFang
11,2
,DUANHong2Tao
1,2
,WANGZong2Ming
1,2
2
(1NortheastInstituteofGeographyandAgriculturalEcology,ChineseAcademyofSciences,Changchun130012,Jilin;ofSciences,Beijing100039,China)
PostgraduateSchoolofChineseAcademy
随着高光谱遥感技术的发展,用高光谱技术监测植被生物物理、生物化学指标和农学参数的文献大量出现。早在1983年Horler等人[1]就建议用高光谱分辨率的遥感数据来估算植被的叶绿素浓度。国外利用野外或空载高光谱传感器进行植被的叶绿素研究已有十几年的历史,在这期间,许多学者试图从遥感的角度来探测植物叶片叶绿素的含量,基于大量实验数据在模型建立与敏感波段的选取方面取得了一系列成果感的先例
[6]
[2,3]
12个小区(5m@5m),从每个小区中随机选取3株玉米用于光谱测试用。
112 光谱测试
采用ASD背挂式光谱仪,在350~1050nm波长范围内进行连续测量,采样间隔114nm,光谱分辨率3nm,视场角25b,共512个波段。选择晴朗无风天气,10:00~14:00(太阳高度角大于45b)进行测试。传感器探头垂直向下,与冠层顶相距约0175m,观测范围直径0133m。在每个样区里选有代表性的3株玉米测试为对象,采集每株玉米的冠层光谱反射率,每株采集5组光谱值,每品种取45组光谱反射率的平均值。
,在研究的过程中开发了许多对叶绿素敏
[4,5]
感的高光谱植被指数。童庆禧院士开创了国内高光谱遥
,随之利用实测高光谱数据来估算作物生物物
理、生物化学指标的文献也大量涌现[7~9]。然而无论是在国外还是在国内,大量的经验统计模型多是在人工控制实验条件下进行的[4,5,7,8,10]。本文则是在大田耕作条件下研究的玉米冠层光谱反射率与作物叶绿素含量之间的关系,更接近生产实际,采样次数多,覆盖整个生长季。由于经验统计模型具有明显的时空局限性,加上同物异谱和同谱异物现象以及耕作方式的不同,因此在玉米主产区的大田开展高光谱农学参数估算研究对生产实际具有十分重要的意义。
113 叶绿素测试
用打孔器在样品叶片中间部位叶脉两侧取5个小圆片,以千分之一精度电子天平称重,配制45B45B10(丙酮B乙醇B蒸馏水)的提取液萃取,以UV2550岛津分光光度计测645nm和663nm处的光密度,以Arnon公式计算叶绿素含量。
114 高光谱数据分析
用绿色植被指数GreenNDVI[2],比值光谱分析法(RARS,ratioanalysisofreflectancespectra)[3];特定色素简单比值法(PSSR,pigmentspecificsimpleratio)[4]以及神经网络模型对实测数据进行分析。
1 研究方法
111 田间试验设计
试验地点位于125b14cE,43b52cN,长春市绿园区良种场的试验田,是典型黑土带,地势低平,土质肥沃。标准施肥,常规大田管理。
在玉米的整个生长期内共对其进行了8次观测,依次为6月8日(幼苗期),6月19日,7月6日(壮苗期),7月20日(拔节期),8月4日(吐丝抽雄期),8月20日(灌浆期),9月6日(乳熟期),9月28日(成熟期)。
供试玉米品种为长城98(平展型)、辛铁十(平展型)、吉20(直立型)和吉林农大2号(过渡型)。在4块样地里选定
X基金项目:中科院知识创新工程重大项目(KZCX12SW219)。
2 结果与分析
211 玉米冠层光谱反射率与叶绿素a,b的回归分
采用回归分析来确定玉米冠层光谱反射率构造的析
GreenNDVI、RARS及PSSR等植被指数与叶绿素a和b的关系时,将全部31个样本分为2份,16个样本用于建模,模型的精度用确定系数(R2)度量;剩余15个样本用来验证模型的可靠性,以模型预测值与实测值之间的线性方程的确定系
作者简介:宋开山(1974-),男,博士研究生,主要从事地物高光谱特征研究。E2mail:songks@neigae1ac1cn
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