基于冠层高光谱变量估算加工番茄生物理化参数的初步研究

摘要

农业是我国国民经济发展的基础,农业精准化是我国现代农业发展的最终目标。高光谱遥感技术的诞生推动了现代农业精准化的进程。高光谱遥感具有光谱分辨率高(波段宽度<10nm)、波段连续性强、光谱信息量大等特点,从而使高光谱遥感技术成为实施精准农业的必要工具。利用高光谱遥感技术不仅可以大面积、实时、非破坏性的检测农作物生K情况,还可以迅速、准确的获取农作物的生长信息利生长环境。从而使得高光谱遥感在农业精准化中具有广阔的应用前景。 本文以新疆加工番茄里格尔87-5和石红206作为研究对象,人为设置不同灌水量和不同施氮量下田间试验。利用ASD野外光谱辐射仪在自然条件下测得不同时期加工番茄冠层反射光谱,根据加工番茄冠层光谱特有的吸收、反射和红边特征,确定对加工番茄生物物理和生物化学参数可能有影响的光谱变量,建立估算加工番茄生物物理、生物化学参数的高光谱遥感模型。监测加工番茄在整个生育期的生长状况。结果如下： 1、建立了估算加工番茄生物化学参数(叶绿素、全氮、可溶性糖和番茄红素等)的遥感估算模型。高光谱变量归一化差植被指数(NDVI)与叶绿素密度有很强的相关性,建立的叶绿素含量的遥感估算模型中,估算叶绿素密度含量的模型最好,估算精度在80％以上,能真实的反映加工番茄的冠层信息。估算叶片全氮含量的模型精度在60-70％之间,估算叶片可溶性糖含量的估算精度为80％左右。估算加工番茄番茄红素含量模型的估算精度为65-70％。 2、建立了估算加工番茄生物物理参数(LAI、地上鲜生物量、植株含水量等)的遥感模型。估算LAI的遥感模型的检验精度为70％左右,估算地上生物量的检验精度为70％左右,估算植株含水量的遥感估算模型检验精度为75％。

目录

文摘

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前言

声明

第一章文献综述

1.1番茄概述

1.2高光谱遥感的研究状况

1.2.1高光谱遥感的概念

1.2.2植被高光谱遥感的原理

1.2.3高光谱遥感技术在农业中的应用

1.3研究工作的目的和意义

第二章试验设计与测定方法

2.1试验设计

2.1.1田间试验设计

2.1.2观察内容

2.1.3观察时期

2.2技术路线

2.3生物理化参数的采集与分析

2.3.1叶面积(LAI)的测定

2.3.2地上鲜、干生物量测定

2.3.3叶绿素含量测定

2.3.4全氮的测定

2.3.5可溶性糖的测定(葸酮比色法)

2.3.6加工番茄番茄红素的测定(GB10474-98.4.2.4)

2.3.7可溶性固形物的测定(折射仪法GB 12295-90)

2.3.8可滴定酸的测定(GB/T 12293-90)

2.4高光谱遥感数据的采集与分析

2.4.1光谱的测定仪器

2.4.2光谱数据主要分析技术

2.4.3高光谱特征参数及提取

2.5主要回归模型和高光谱变量

2.5.1主要回归模型

2.5.2主要高光谱变量

第三章 加工番茄生物化学参数的高光谱遥感估算模型

3.1基于冠层高光谱光谱变量的光合色素遥感估算模型

3.1.1基于冠层高光谱光谱变量的各个时期鲜叶叶绿素含量遥感估算模型

3.1.2基于冠层高光谱光谱变量的各个时期叶绿素干重含量遥感估算模型

3.1.3基于冠层高光谱光谱变量的各个时期叶绿素密度遥感估算模型

3.2基于冠层光谱变量的加工番茄叶片糖含量遥感估算模型

3.3基于冠层光谱变量的加工番茄叶片全氮含量遥感估算模型

3.4基于冠层光谱变量的果实品质遥感估算模型

3.4.1基于冠层光谱变量的番茄红素遥感估算模型

3.4.2基于冠层光谱变量的可溶性固形物遥感估算模型

3.4.3基于冠层光谱变量的可滴定酸遥感估算模型

3.5小结

第四章加工番茄生物物理参数的遥感估算模型

4.1基于冠层光谱变量的叶面积指数遥感估算模型

4.2加工番茄地上生物量遥感估算模型

4.2.1基于冠层光谱变量的叶鲜重遥感估算模型

4.2.2基于冠层光谱变量的茎鲜重遥感估算模型

4.2.3基于冠层光谱变量的单株鲜生物量遥感估算模型

4.2.4基于冠层光谱变量的平均单果重遥感估算模型

4.3基于冠层光谱变量的植株水分遥感估算模型

4.3.1基于冠层光谱变量的叶片水分遥感模型

4.3.2基于冠层光谱变量的茎水分含量遥感模型

4.3.3基于冠层光谱变量的单株水分遥感模型

4.4小结

第五章加工番茄生物理化参数遥感估算模型的精度分析

5.1生物化学参数遥感估算模型的精度分析

5.1.1叶绿素密度遥感估算模型的精度分析

5.1.2叶片全氮含量遥感估算模型的精度分析

5.1.3叶片可溶性糖含量的遥感估算模型的精度分析

5.1.4加工番茄番茄红素的遥感估算模型的精度分析

5.2生物物理参数遥感估算模型的精度分析

5.2.1 LAI遥感估算模型的精度分析

5.2.2单株鲜生物量的遥感估算模型的精度分析

5.2.3植物含水量的遥感估算模型的精度分析

5.3小结

总结与展望

参考文献

致谢

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