采用不同红边位置提取技术估测蔬菜叶绿素含量的比较研究

《采用不同红边位置提取技术估测蔬菜叶绿素含量的比较研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第24卷第9期农业工程学报Vol.24No.92008年9月TransactionsoftheCSAESep.2008165采用不同红边位置提取技术估测蔬菜叶绿素含量的比较研究薛利红，杨林章（中国科学院南京土壤研究所，南京210008）摘要：红边位置常被用来估测植被的叶绿素/氮素含量、叶面积以及探测植被胁迫，其精确计算十分重要。目前其计算主要是基于导数光谱或曲线拟合技术，但哪种方法能更有效地探测植被的叶绿素/氮素含量，还没有一个定论。本研究以菠菜的叶片高光谱为例，详细比较了目前常用的6种红边位置提取方法与叶片叶绿素之间的关系，并从其对叶

2、绿素含量预测的准确度、计算的难易程度、所需数据的精度及适用范围等几个方面进行了讨论。结果表明，叶片红边位置的计算结果对选择方法的依赖性很大，几种计算方法提取的红边位置与叶绿素含量的相关性均较好。四点线性内插法计算的红边位置往往偏大，最大一阶导数法与叶绿素含量的关系存在着明显的不连续性，拉格朗日内插法、倒高斯模型法在一定程度上存在着对高叶绿素含量的饱和现象，多项式拟合法对拟合波段区间、最高项次及光谱分辨率等比较灵敏而导致结果不够稳定，而线性外推法计算出的红边位置对叶绿素含量最为敏感，预测的准确度最高，且计算相对比较简单，并能适用于较宽波段

3、的遥感数据。在实际应用时还应根据具体情况而选择合适的红边位置提取方法。关键词：光谱分析，高光谱数据，叶绿素含量，估测，红边位置，蔬菜中图分类号：O433.1；TN247文献标识码：A文章编号：1002-6819(2008)-9-0165-05薛利红，杨林章.采用不同红边位置提取技术估测蔬菜叶绿素含量的比较研究[J].农业工程学报，2008，24(9)：165－169.XueLihong,YangLinzhang.Comparativestudyonestimationofchlorophyllcontentinspinachleaves

4、usingvariousrededgepositionextractiontechniques[J].TransactionsoftheCSAE,2008,24(9)：165－169.(inChinesewithEnglishabstract)比较明显，这就导致了红边-叶绿素关系的不连续性。Cho0引言&Skidmore提出的线性外推法能有效减轻红边/叶绿素关在植被光谱中，由红光波段向近红外波段转变的这[9]系的不连续性。但哪种方法更加准确地描述了叶绿素敏一区域包含有重要的信息。这一区域称为“红边，波长感峰附近的光谱变化，能最大限度地

5、减少红边/叶绿素关位置一般处于660～770nm之间，是由于植被在红光波段系的不连续，还有待于比较研究。因此，本研究以不同叶绿素强烈的吸收与近红外波段光在叶片内部的多次散氮肥处理的菠菜叶片反射高光谱为研究对象，比较了这射而形成的反射率急剧上升，从而形成陡而近于直线的几种红边位置计算方法与叶绿素含量之间的关系，为以斜边。反射光谱曲线中的这种特殊形态为植物所特有，后红边位置的准确计算提供参考。国内外学者对此一直给予高度的关注。其中，最大斜率1材料与方法的波长被定义为红边位置（rededgeposition,REP）。红边位置向长波或短波方向

6、的移动常被用来估测叶片叶绿1.1实验设计素含量和叶面积，并作为植被胁迫和衰老的一个指示特供试蔬菜品种为尖叶菠菜，于2006年10月23日播[1-6]征。由于红边位置是指红-近红外斜率的转折点，因此种。设4个氮肥处理，氮肥用量（纯氮）分别为0（N0）、2其精确计算需要此区域许多窄波段的光谱测量数据。目150（N1）、250（N2）和360（N3）kg/hm。磷肥用量为22前，红边参数的计算方法主要分为两类，一类是基于导P2O5180kg/hm，钾肥用量为K2O300kg/hm，氮肥用尿[7][8]数光谱，如最大一阶导数法、拉格朗日内插法、

7、线性素，磷肥采用过磷酸钙，钾肥采用硫酸钾，磷钾肥全部[9]外推法等，另一类则基于曲线拟合技术，如四点内插基施。氮肥基施30%，以后分3次施用，每次追肥量分[10][11][12]法、倒高斯模型法、多项式拟合法等。Baret等的别为25%、25%和20%。分别于出苗后20天、30天和研究表明四点内插法和倒高斯模型法在确定真正的红边40天溶于水浇施，基肥在播种前和土壤混匀施入。采用[12]位置时产生了较大的误差。Li等认为多项式拟合法比深棕红色透光塑料盆，盆口内径为19cm，高17cm，每[15]拉格朗日内插法要好。由于一阶导数光谱存在双峰

8、现盆装干土2.5kg。待菠菜长出第3片真叶后，选择同一处[3,6,13,-14]象，分别位于700nm左右和720～735nm左右。叶理中长势一致的植株定苗，每盆留4株。每个处理设置3绿素含量低时，短波段的