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1、SPAD502http://www.grainyq.com/product/475.html森林叶片叶绿素含量反演的比较与分析佃袁勇1,2方圣辉1徐永荣2刘沐阳2张育育1鹿岩1(1武汉大学遥感信息工程学院,武汉市珞喻路129号,430079)(2华中农业大学园艺林学学院,武汉市狮子山街1号,430070)摘要:利用光谱指数和回归分析等方法进行叶绿素含量的反演,比较了归一化植被指数、比值植被指数、叶绿素吸收指数、三角植被指数和叶绿素指数反演叶绿素能力的差异,分析了光谱宽度对叶绿素指数反演叶绿素含量的影响,实现了森林叶片叶绿素含量的定量化反演。关键词:高光谱;叶绿素;反演中图法分类号:
2、P237准确估算森林叶片叶绿素含量对研究森林的生2方法态效益有着举足轻重的作用。高光谱遥感数据具有较高的光谱分辨率,在反演植物生化参数方面有明首先分析叶绿素与光谱的关系,找到对叶绿素[1~5]。目前利用高光谱数据进行植物叶绿显的优势含量敏感的波段,选择合适的光谱波段与光谱指数。素反演的方法主要有:半经验方法、统计方法、物理1)叶绿素含量和光谱的关系。叶绿素含量与叶片反射率光谱曲线如图1所示,其中图1(a)为叶模型方法等[2]。其中以半经验法构建的光谱指数反[2]。其中以半经验法构建的光谱指数反演叶绿素为最简单实用。在以上研究的基础上,以绿素含量的叶片光谱特征差异。从图1(a)中可以
3、看出,蓝色波段(400~500nm)叶片由于叶绿素和森林样地内实测各树种叶片光谱反射率和实验室同步测量叶绿素含量的数据为基础,利用光谱指数和类胡萝卜素的吸收作用表现出很低的反射率;绿色回归方法反演叶绿素含量,比较归一化植被指数、比波段(530~600nm)叶绿素的吸收率最小,但对叶值植被指数、叶绿素指数等几种典型的光谱指数反片来说仍然有较大的吸收量,且叶绿素含量越高时演叶绿素能力的差异,分析光谱宽度对叶绿素指数呈现绿峰特征越明显;红色波段(620~680nm)叶反演叶绿素浓度的影响。绿素的吸收率达到最大,因此出现反射率谷,且叶绿素含量越高,谷的特征越明显;红边波段(690~7501
4、数据获取nm)由于叶绿素吸收减小,同时叶片内部散射增加,使用数据是华中农业大学狮子山林业样地测量反射率明显上升,叶绿素含量越高,反射率上升程度的光谱数据与叶绿素含量。试验共选择了狮子山林越高;近红外波段(760~800nm)叶片反射率主要中银杏、香樟、悬铃木、栾树、海桐、冬青等六种常见由叶片内部的结构和厚度决定,因此总是维持在较树种为试验对象。所选树种均生长健康,没有明显高的反射率。当叶绿素浓度增加时,叶片总体反射病虫害,且处于展叶期。叶片光谱采用ASD手持式率下降,但蓝色、绿色、红色波段降低的程度不一样。野外光谱仪测定,波长范围为300~1100nm。实叶绿素浓度不同波谱叶片反射
5、率的关系如图1(b)验室测量的色素含量主要包括叶绿素a、叶绿素b所示。在蓝色波段,当叶绿素含量接近0时,反射率和胡萝卜素,并将结果转化为单位叶面积上的色素在10%左右,随着叶绿素含量的增加,叶片反射率含量。测定方法采用研磨、丙酮萃取和分光光度计一般在5%左右,波动非常小,因此蓝色波段对叶绿测量。试验中共采集有效样本100片,其中香樟和素变化不敏感;在红色波段,当叶绿素含量接近0栾树有20个叶片样本,其他树种有15个样本,整个时,反射率在20%左右;当叶片叶绿素含量增加到样本的叶绿素含量范围在0.6~90.3Lg/cm2。20Lg/cm2时,反射率迅速下降,但当叶绿素含量从12测绘信
6、息与工程第36卷叶绿素测定仪http://www.grainyq.com/Instrument_more/yq_85_1.html
2增加到90Lg/cm2时,反射率虽然呈下降20Lg/cmIgreen=QNIR/Qgreen-1(5)趋势,但变化不明显。因此,叶绿素含量超过20Ired_edge=QNIR/Qred_edge-1(6)Lg/cm2时,红色波段反射率的敏感性较弱;只有绿而根据Gitelson的研究表明,如果叶片含有花青色波段和红边波段反射率对叶绿素含量的变化非常素,在绿色波段的反射值将受叶绿素和花青素的双敏感,可明显看到随着叶绿素含量的上升,绿色波段重影响,从而导致
7、估算的叶绿素含量过高[3]。因此,和红边波段的反射率下降。在近红外波段,随着叶在本试验中仅分析红边波段(690~730nm)和近红绿素含量的增大,反射率在直线两侧成随机分布(图外波段(760~800nm)构建的I指数和叶绿素的关1(b)),反射率和叶绿素含量没有关系,因为在该波系,并在此基础上分析光谱波段宽度对反演叶绿素段范围的叶片反射率是由叶片的内部结构和厚度决含量的影响。定的。3试验结果与分析分析两个方面的内容:一是以I为例,分析波段宽度对反演叶绿素精度的影响;二
