基于Hyperion影像的玉米冠层叶绿素含量估算.pdf

《基于Hyperion影像的玉米冠层叶绿素含量估算.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第30卷第6期农业工程学报Vo1．30No．61162014年3月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMar．2014基于Hyperion影像的玉米冠层叶绿素含量估算吴见，侯兰功，王栋(滁州学院地理信息与旅游学院，滁州239000)摘要：采用高光谱卫星数据进行玉米叶片和冠层尺度的叶绿素含量估算，对现代农业技术的发展有重要意义。首先，采用以口为倾斜度参数的双曲正切S型函数为基础的误差反向传播(backpropag~ion，BP)算法前馈神经网络(hyperbolictangentsigmoid

2、function—backpropagation，Htsf-BP)构建叶片尺度的叶绿素含量高光谱遥感估算模型；以几何光学辐射传输模型(4。scale模型)为理论依据，对叶片和冠层尺度的光谱转化函数进行推导，实现Hyperion影像冠层尺度光谱到叶片光谱的转化，同时获取叶片尺度叶绿素含量估算结果；最后，结合叶面积指数(1eafareaindex，LAI)进行冠层尺度叶绿素含量估算。结果表明：当隐含层结点数为6时，Htsf-BP神经网络法对叶绿素的估算精度最高，验证精度达78．68％；在波长750与980nnl处，采用光谱尺度转化方程进行模拟的冠层光谱与实测冠层光谱问的

3、相关系数值分别达到了0．784和0．706；实测叶片尺度叶绿素含量与模拟结果间的相关系数R值达0．726。该方法可为高精度快速估算叶片和冠层尺度玉米叶绿素含量提供参考。关键词：叶绿素；反向传播；回归分析；高光谱；4-scale模型doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．06．014中图分类号：TP722；S123文献标识码：A文章编号：1002—6819(2014)一06—0116—08吴见，侯兰功，王栋．基于Hyperion影像的玉米冠层叶绿素含量估算[J]．农业工程学报，2014，30(6)：116—123．WuJian，HouLang

4、ong，WangDong．Estim~ionofchlorophyllcontentofcomcanopybasedonHyperionimage[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(6)：1l6—123．(inChinesewithEnglishabstract)射传输模型理论对植被生化参数进行了遥感反演，0引言如Zhang等根据叶片辐射传输模型PROSPECT构叶绿素含量与植被的氮素状况、发育阶段及光建了叶片生化参数查

5、找表，同时根据4一scale模型合能力等方面具有良好的相关性，它往往是植被衰(几何光学辐射传输模型)实现冠层与叶片光谱之老阶段、氮素胁迫的指示器]。随着高光谱技术的间的相互转化[9]。国内农作物叶绿素含量遥感估算迅速发展，植被农学参数、生物化学及生物物理指也有大量的研究[．1O-llJ，但采用高光谱卫星数据进行标反演研究有了进一步的发展。早在1983年，Horler玉米冠层叶绿素含量估算的研究还不多见。等【2J建议利用高光谱数据对叶绿素浓度进行估算。本文根据分步反演法进行玉米冠层叶绿素含国外，已有十几年的基于空载或野外高光谱传量遥感估算，首先在玉米叶片地面实测光谱的

6、基础感器的叶绿素估算研究，不少学者尝试从遥感的角上，采用Htsf-BP神经网络模型对叶片尺度的叶绿度对植物叶片叶绿素的含量进行探测，在敏感波段素含量进行估算，同时以4．scale模型为理论依据的选取与模型建立等方面形成了大量基于试验数实现叶片和冠层尺度的光谱转换，结合叶面积指数据的成果J，其中也有一些关于玉米高光谱特征的(1eafareaindex，LAI)参数，将Hyperion影像数研究报道L5J，如Maria等研究发现生物物理参数与据转换成叶片反射率，在Hyperion影像上对叶片尺玉米冠层光谱具有显著的相关性J；Daughtry等研度叶绿素含量进行反演，最终

7、通过LAI完成叶片和究表明玉米叶片及冠层反射率对叶绿素含量进行冠层间的叶绿素含量转化，实现Hyperion影像玉米估算是可行的L8J。也有研究采用几何光学模型与辐叶片叶绿素含量估算。1研究区概况及数据获取收稿日期：2013-11-04修订日期：2014—02．13基金项目：安徽省自然科学基金项目(1208085QD73)；安徽高等学校1．1研究区概况省级自然科学研究项目(KJ2013B189)；滁州学院校级科研启动基金项怀柔地处北京东北部，总面积达2128．7km，目(2012qd18)是华北平原、内蒙古高原以及燕山山脉的过渡地作者简介：吴见(1985一)，男，