基于地物光譜儀與成像光譜儀耦合的玉米生長信息監(jiān)測研究.pdf

1、玉米是我國主要糧食作物，其產量和品質直接影響我國糧食安全和農業(yè)生產的發(fā)展。葉綠素含量、植株含水量、葉片氮素含量等生理參數對玉米長勢和產量評估有重要作用，可以為農田管理、灌溉、施肥提供參考依據。以西北地區(qū)玉米為對象，應用地物光譜輻射儀和成像光譜儀觀測光譜數據，測定各生育期玉米的葉綠素相對含量(Soil and plant analyzer development，SPAD)值、植株含水量以及葉片氮素含量，分析了不同生育期不同光譜儀下的光譜

2、響應特征以及與SPAD值、植株含水量、葉片氮素含量的相關性，建立了基于特征波段、植被指數和高光譜特征參數的玉米生理參數高光譜估算模型，研究結果可以為西北地區(qū)玉米生長狀況遙感監(jiān)測和定量反演提供理論依據和技術支持。得到主要結論如下:
　　(1)不同生育期玉米冠層光譜反射率響應特征有所不同。隨著玉米生長發(fā)育，“綠峰”波段光譜反射率逐漸增大;在近紅外波段，抽雄期和乳熟期光譜反射率較大，拔節(jié)期和完熟期光譜反射率較小。從拔節(jié)期到乳熟期，葉片S

3、PAD值不斷增加，乳熟期到完熟期，葉片SPAD值下降;在整個生育期，植株含水量呈現出逐漸減小的趨勢。
　　(2)地物光譜輻射儀測得的冠層光譜(SVC光譜Spectra Vista Corporation)與玉米SPAD值的相關性，拔節(jié)期、抽雄期、乳熟期和完熟期，光譜反射率與SPAD值的相關性分別在709nm、552nm、712nm和710nm處達到最大;光譜反射率一階微分與SPAD值的相關性分別在752nm、756nm、760nm

4、和749nm達到最大;玉米各生育期，植被指數GRVI、GNDVI、MCARI、TCARI與SPAD值均極顯著相關;高光譜特征參數λr、Db、SDb、SDg、SDr/SDb、SDr/SDy、(SDr-SDb)/(SDr+SDb)和(SDr-SDy)/(SDr+SDy)與SPAD值達到相關系數絕對值0.7以上的極顯著相關，通用性較好。抽雄期光譜一階微分的冪函數模型，高光譜特征參數的多元線性回歸模型建模為最優(yōu)估算模型。
　　(3)SVC

5、光譜反射率與玉米植株含水量的相關性在各個生育期均較小，光譜一階微分與植株含水量在各個生育期的最大相關波段分別為1685nm、2090nm、2455nm和433nm，最大相關系數分別為0.542、0.570、0.510和-0.685;FD2246/2084、FD2234/2028、FD2337/2249和FD(2341-433)/(2341+433)分別為各生育期的最佳光譜指數，與植株含水量的相關系數分別為0.716、0.668、0.72

6、6和-0.888。完熟期FD(2341-433)/(2341+433)的指數模型，高光譜特征參數的多元線性回歸模型為最優(yōu)估算模型。
　　(4)成像光譜儀(SOC光譜Surface Optics Corporation)測得的玉米原始光譜反射率及其光譜一階微分分別與SPAD值在717.17nm和696.12nm處達到最大相關，相關系數分別為-0.567和-0.841;植被指數MCARI與SPAD值呈最大負相關，相關系數-0.830;

7、高光譜特征參數Dy、SDg和(SDr-SDb)/(SDr+SDb)與SPAD值相關性較好，相關系數分別為0.799、-0.795和0.862。(SDr-SDb)/(SDr+SDb)的一元線性模型、光譜一階微分的多元線性模型為最優(yōu)估算模型。
　　(5)SOC測得的原始反射率光譜和一階微分光譜分別與葉片氮素在711.90nm和545.84nm處達最大相關，相關系數分別為-0.530和-0.667;植被指數GNDVI與葉片氮素呈最大正相