用高光譜遙感和紅外熱圖像監(jiān)測(cè)棉花干旱脅迫狀況的研究.pdf

1、目的：探討不同水分條件下棉花各關(guān)鍵生育時(shí)期冠層光譜反射特征、水分脅迫指數(shù)（CWSI）及冠層特征信息三者之間的關(guān)系，目的就是以水分脅迫指數(shù)來(lái)作為衡量棉花水分虧缺狀況的標(biāo)尺，進(jìn)而通過(guò)高光譜遙感定量的對(duì)棉花水分脅迫狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為今后大面積應(yīng)用高光譜遙感定量監(jiān)測(cè)棉花旱情提供理論依據(jù)。 方法：利用在不同水分處理棉花樣本田同步采集高光譜遙感數(shù)據(jù)、冠層溫度數(shù)據(jù)及農(nóng)學(xué)數(shù)據(jù)，進(jìn)而提取出光譜特征參量、水分脅迫指數(shù)（CWSI）及葉面積指數(shù)（LA

2、I）、冠層覆蓋度（Cg）、地上鮮生物量（AFM）、地上千生物量（ADM）、籽棉產(chǎn)量（kg·hm-2）和棉纖維品質(zhì)等農(nóng)學(xué)指標(biāo)，分析這三方面之間的相關(guān)關(guān)系，以CWSI作為衡量水分脅迫程度的標(biāo)尺，建立棉花干旱監(jiān)測(cè)的回歸預(yù)測(cè)模型。 結(jié)論：①通過(guò)水分試驗(yàn)和品種比較試驗(yàn)，利用人造參考濕表面（WARS）提取的CWSI與利用自然參考濕表面提取的CWSI做方差分析，結(jié)果顯示，兩種方法提取的CWSI沒(méi)有顯著差異，因此，可以利用人造參考濕表面和紅外熱

3、成像相結(jié)合的方法提取CWSI，并且可以利用CWSI對(duì)新疆棉花的干旱脅迫狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。CWSI與棉花LAI及冠層覆蓋度相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)盛蕾期CWSI和冠層覆蓋度以直線相關(guān)為最好（r=0.9913**，RMSE=0.0847）；盛鈴期CWSI和LAI以冪指數(shù)相關(guān)為最好（r=0.9872**，RMSE=0.2361）。CWSI與籽棉產(chǎn)量及棉纖維主要品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)分析，結(jié)果顯示，馬克隆值與CWSI的相關(guān)性最高，二者呈極顯著的對(duì)數(shù)相關(guān)關(guān)系（r=

4、0.7348**，n=120）；籽棉產(chǎn)量與CWSI亦呈極顯著的對(duì)數(shù)相關(guān)關(guān)系（r=0.6894**，n=120）；絨長(zhǎng)（mm）和比強(qiáng)度（cN/tex）分別與CWSI呈極顯著的直線相關(guān)關(guān)系。②通過(guò)棉花LAI、冠層覆蓋度與遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)相關(guān)分析，結(jié)果顯示，LAI和Cg與冠層光譜反射率相關(guān)系數(shù)的高平臺(tái)區(qū)均出現(xiàn)在740nm-1340nm；通過(guò)篩選的光譜參數(shù)建立LAI和Cg的估測(cè)模型，均表現(xiàn)為盛花期的決定系數(shù)最高，其中，NDVI[1210，857

5、]與LAI呈極顯著的指數(shù)相關(guān)關(guān)系，NDWI[1240，860]與LAI呈極顯著的二次函數(shù)相關(guān)關(guān)系；Rg/Rr與Cg呈極顯著線性相關(guān)關(guān)系（rRg/Rr=0.8820**，n=120），P_Depth[560]與Cg呈極顯著的二次函數(shù)相關(guān)關(guān)系（rP_Depth[560]=0.8839**，n=120）。③通過(guò)棉花CWSI與冠層反射光譜進(jìn)行統(tǒng)計(jì)相關(guān)分析，結(jié)果顯示，波長(zhǎng)730nm-1350nm的光譜反射率與CWSI呈極顯著負(fù)相關(guān)，形成一個(gè)波谷，

6、相關(guān)系數(shù)在780nm處達(dá)到最大；棉花CWSI與光譜特征變量的相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)基于Rg/Rr的CWSI線性擬合模型精度較高（r盛花期=0.9290**，n=32），（Rg-Rr）/（Rg+Rr）較好的擬合模型為一元二次函數(shù)（r盛花期=0.9376**，n=32）：棉花CWSI與反射峰、吸收谷特征參數(shù)的相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)P_Area[560]與CWSI在盛蕾期和盛花期建立的回歸模型均以一元三次方程擬合的相關(guān)系數(shù)最大，精度較高（r盛蕾期=0.931