不同地域冬小麦叶片SPAD高光谱估算研究.pdf

《不同地域冬小麦叶片SPAD高光谱估算研究.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35卷，第4期中国农业资源与区划Vo1．35。N0．4，pp49—572014年8月ChineseJournalofAcultural~esoul'cesandRegionalP

2、anningAugust．2014doi：10．7621／cjarrp．1005-9121．20140408·技术方法·不同地域冬小麦叶片SPAD高光谱估算研究水夏天，吴文斌，周清波，，陈仲新一，周勇。(1．农业部农业信息技术重点实验室，北京100081；2．中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081；3．

3、华中师范大学城市与环境科学学院，湖北武汉430079)摘要叶绿素(SPAD)是重要的植被生物参量。针对传统的SPAD监测方法效率低的问题，该研究探讨了利用高光谱遥感技术构建SPAD估算模型，实现大范围的冬小麦叶绿素快速无损检测和预测。首先，选取我国江汉平原的湖北省潜江市后湖管理区和黄淮海平原的山东省济南市长清区作为研究区域，分别采集冬小麦生育期的冠层反射光谱和倒二叶片SPAD数据。方差分析发现，两个地区冬小麦SPAD在各生育期存在显著差异。之后，选取和计算RVI、DVI、NDVI和GRVI四种植被指

4、数，利用回归模型建立了不同地区的冬小麦叶片SPAD测算模型。模型精度检验表明，NDVI估算模型对两个样区的冬小麦叶片SPAD的总体估算效果较好，满足精度要求，可以应用于大区域的SPAD遥感估测。该研究结果可以为不同区域大面积的作物SPAD遥感监测提供技术和方法。关键词高光谱冬小麦SPAD反演模型不同地域1引言近年来，高光谱遥感技术迅速发展，使得遥感技术可以直接对地物进行微弱光谱差异的定量分析，在植被遥感研究与应用中表现出强大优势¨引。利用高光谱估测植物叶绿素(SoilandPlantAnalyzer

5、Develop—ment，SPAD)含量等参数已经成为一种重要手段引，它能了解植株叶绿素的含量及动态变化，对评价作物生产能力、估测产品和监测品质均有重要意义。国内外许多学者在此方面进行了相关研究，如Sampson和Carterr等发现叶片的叶绿素含量作为叶片的主要参数，它决定着叶片光谱可见光部分的变化，叶绿素的含量与光谱反射率具有较好的相关。Hansen等利用NDVI指数的偏最小二乘法，估算出冬小麦冠层生理生化参数。Dashl9基于单一的植被类型的冠层叶绿素含量估测，结果表明绿、红以及红外波段附近的

6、光谱信息对于叶绿素含量较为敏感；杨海清¨利用反射光谱技术建立的SPAD预测模型；董晶晶[1和赵祥H等应用高光谱数据反演冬小麦叶绿素含量。此外，还有国内外许多学者一直致力寻找对植被叶绿素较敏感的波段建立模型¨。研究发现，这些已有的研究主要针对某一个区域植被或作物，利用高光谱遥感技术进行叶绿素含量反演或估算，跨区域的植被SPAD遥感估算研究较少。由于不同地区、不同环境的植被SPAD对高光谱的敏感波段不尽相同，植被指数在不同区域环境的适应性也不同，因此开展多区域的基于高光谱遥感估算植被SPAD的比对研究具

7、有重要意义。基于此，研究选取江汉平原的湖北省潜江市和黄淮海平原的山东省济南市为研究区，以冬小麦作物为研究对象，首先，使用便携式ASDFieldspec3高光谱仪与KonicaMinoltaSPAD-502型手持式叶绿素测量收稿日期：2014-03—11夏天为博士后吴文斌为副研究员周清波为研究员、通讯作者陈仲新为研究员周勇为教授基金项目：国家自然科学基金项目(40971218、41201089和41271534)；全球变化研究国家重大科学研究计划项目(2010CB951504)；农业部农业科研杰出人才

8、基金；农业部农业信息技术重点实验室开放基金(2011002)；中央级公益性科研院所专项资金项目(IARRP一012-29)50中国农业资源与区划2014正计(简称SPAD-502)对冬小麦不同生育期进行叶片SPAD及冠层反射光谱数据定位观测。SPAD-502仪器通过测量叶片对两个波段650nm和940nm的吸收率，来评估当前叶片中的叶绿素的相对含量或“绿色程度”。Marenco研究发现SPAD-502测量叶绿素含量的精度很高，几乎跟化学实验测得的叶绿素结果一样。之后，探究冬小麦冠层反射光谱与SPAD

9、之间的定量关系，构建不同地域冬小麦SPAD最佳遥感估算模型。该研究结果可为研究不同地域冬小麦生育期内光谱变化情况，建立冬小麦光谱与叶绿素之间的关系，适时动态地掌握冬小麦的生长状况提供参考¨，也可以不同区域的多品种冬小麦叶片SPAD遥感诊断和预测提供技术支持。2材料与方法2．1田间数据采集图1显示了湖北省潜江市后湖管理区和山东省济南市长清区的地理位置。潜江市境内地势平坦，土壤以黏土为主，地面高程在26～31m之间，水系纵横，雨量丰沛，属亚热带季风性湿润气候，年均气温在1