基于高光譜的小麥植株水分狀況監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、作物水分狀況的無損實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是農(nóng)業(yè)遙感領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題，對(duì)于作物精確灌溉和節(jié)水生產(chǎn)具有極其重要的意義。本研究的目的是以小麥為對(duì)象，基于不同年份、不同水分梯度、不同品種類型的田間試驗(yàn)，在冠層和單葉兩個(gè)尺度上，運(yùn)用精細(xì)的光譜數(shù)據(jù)分析方法，全面分析了不同光譜類型與小麥植株、葉層和葉片含水量之間的定量關(guān)系，探索指示小麥水分狀況的核心波段和敏感參數(shù)，建立準(zhǔn)確而適用的小麥冠層和單葉水分狀況監(jiān)測(cè)模型，從而為便攜式作物水分監(jiān)測(cè)儀器的研制開發(fā)及空間遙

2、感信息的解析利用提供了核心波段選擇，為小麥水分狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精確診斷提供有效技術(shù)支撐。
　　 獲取了不同土壤水分條件下小麥主要生育時(shí)期冠層反射光譜與植株含水量、葉層含水量的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步分析350～2500nm波段范圍內(nèi)的原始光譜、一階導(dǎo)數(shù)光譜、倒數(shù)光譜和反對(duì)數(shù)光譜，構(gòu)建了由任意兩波段組合而成的歸一化和比值光譜指數(shù)，并分析了上述高光譜指數(shù)與小麥植株含水量和葉層含水量的定量關(guān)系，構(gòu)建了基于冠層光譜的小麥植株水分含量和葉層水分含

3、量監(jiān)測(cè)模型。結(jié)果顯示:對(duì)小麥植株水分含量反應(yīng)敏感的反射光譜主要集中在可見光區(qū)和近紅外區(qū)，利用原始光譜NDVI(R836，R793)、RVI（R850，R780）和倒數(shù)光譜NDVI(RC446，RC485)、RVI(RC837，RC793)構(gòu)建小麥植株水分監(jiān)測(cè)模型;利用原始光譜RVI（R893，R805）構(gòu)建小麥葉層水分監(jiān)測(cè)模型，通過獨(dú)立試驗(yàn)資料檢驗(yàn)，模型準(zhǔn)確性較高，穩(wěn)定性較強(qiáng)。不同光譜類型構(gòu)建小麥植株水分的監(jiān)測(cè)模型中，原始光譜和倒數(shù)光譜

4、比較穩(wěn)定，優(yōu)于一階導(dǎo)數(shù)光譜，而反對(duì)數(shù)光譜構(gòu)建模型的效果最差。植株含水量與冠層光譜間的相關(guān)性好于葉層含水量與冠層光譜。
　　 基于不同水分狀況下小麥主要生育時(shí)期不同葉位葉片光譜反射率和水分含量，系統(tǒng)分析了350～2500nm波段范圍內(nèi)不同葉位和葉位組合的原始光譜、一階導(dǎo)數(shù)光譜、倒數(shù)光譜和反對(duì)數(shù)光譜任意兩波段組合的歸一化和比值光譜指數(shù)與小麥葉片水分含量的定量關(guān)系。結(jié)果表明:對(duì)小麥單葉水分含量反應(yīng)敏感的反射光譜主要集中在近紅外區(qū)和短波

5、紅外區(qū)域，由原始光譜NDVI(R1532，R1621)，RVI(R1532，R1623)和倒數(shù)光譜NDVI(RC1621，RC1532)，RVI(RC1622，RC1532)構(gòu)建的小麥葉片水分監(jiān)測(cè)模型，通過獨(dú)立試驗(yàn)資料驗(yàn)證，表現(xiàn)較好。不同類型的光譜處理技術(shù)所構(gòu)建小麥葉片含水量監(jiān)測(cè)模型中，原始光譜和倒數(shù)光譜表現(xiàn)較好于一階導(dǎo)數(shù)光譜，反對(duì)數(shù)光譜表現(xiàn)最差。不同葉位葉片和葉位組合中，頂部葉片含水量與反射光譜之間的定量關(guān)系較好。其中頂一葉和頂二葉葉