于滋洋:考虑水分光谱吸收特征的水稻叶片SPAD预测模型论文

于滋洋:考虑水分光谱吸收特征的水稻叶片SPAD预测模型论文

本文主要研究内容

作者于滋洋,王翔,孟祥添,张新乐,武丹茜,刘焕军,张忠臣(2019)在《考虑水分光谱吸收特征的水稻叶片SPAD预测模型》一文中研究指出:叶绿素是植被光合作用的重要色素,传统实验室方法测定叶绿素含量需破坏性取样且操作复杂。通过构建高精度SPAD光谱估算模型,可以实现对水稻叶片叶绿素含量的实时无损监测。以黑龙江省不同施氮水平下水稻为研究对象,采用SVC HR768i型光谱辐射仪共获取移栽后、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期共五个关键时期水稻叶片反射光谱数据。光谱探测范围350~2 500 nm。利用自带光源型手持叶片光谱探测器直接测定叶片光谱,光源为内置卤素灯。采用SPAD-502型手持式叶绿素仪同步测定水稻叶片的SPAD值。叶片水分是植物光合作用的基本原料,也间接影响着叶绿素含量。叶片含水量降低则会影响植物正常的光合作用,导致其叶绿素含量随之降低。因此将叶绿素敏感波段与水分吸收范围结合作为SPAD估算的输入量。随机森林模型是一个基于多个分类树的算法。算法在采样的过程中包括两个完全随机的过程,一是有放回抽样,可能会得到重复的样本,二是选取自变量是随机的。因此本文对叶片光谱反射率进行去包络线(CR)处理,综合考虑可见光近红外波段提取水稻叶片反射光谱特征参数和植被指数,综合分析光谱指标与SPAD相关关系,采用随机森林算法构建不同输入量的SPAD高光谱估算模型。结果表明:(1)水稻叶片SPAD与光谱反射率的相关系数在叶绿素敏感波段红波段范围(600~690 nm)、红边范围(720~760 nm)、水分吸收波段范围(1 400~1 490和1 900~1 980 nm)均为0.75以上;(2)在光谱参数与SPAD的相关分析中, NDVI, DP2与水稻叶片SPAD值相关性最好,相关系数为0.811和0.808;(3)以结合水分光谱信息后的CR(V1, V2, V3, V4)为自变量所建立的随机森林模型精度最高,R2为0.715, RMSE为2.646,可作为水稻叶片叶绿素预测模型。研究结果揭示了不同品种水稻的光谱响应机制,提供了水稻叶片SPAD值高精度反演的技术方法,为监测与调控东北地区水稻正常生育进程提供技术支持。

Abstract

xie lu su shi zhi bei guang ge zuo yong de chong yao se su ,chuan tong shi yan shi fang fa ce ding xie lu su han liang xu po huai xing qu yang ju cao zuo fu za 。tong guo gou jian gao jing du SPADguang pu gu suan mo xing ,ke yi shi xian dui shui dao xie pian xie lu su han liang de shi shi mo sun jian ce 。yi hei long jiang sheng bu tong shi dan shui ping xia shui dao wei yan jiu dui xiang ,cai yong SVC HR768ixing guang pu fu she yi gong huo qu yi zai hou 、fen nie ji 、ba jie ji 、yun sui ji 、chou sui ji gong wu ge guan jian shi ji shui dao xie pian fan she guang pu shu ju 。guang pu tan ce fan wei 350~2 500 nm。li yong zi dai guang yuan xing shou chi xie pian guang pu tan ce qi zhi jie ce ding xie pian guang pu ,guang yuan wei nei zhi lu su deng 。cai yong SPAD-502xing shou chi shi xie lu su yi tong bu ce ding shui dao xie pian de SPADzhi 。xie pian shui fen shi zhi wu guang ge zuo yong de ji ben yuan liao ,ye jian jie ying xiang zhao xie lu su han liang 。xie pian han shui liang jiang di ze hui ying xiang zhi wu zheng chang de guang ge zuo yong ,dao zhi ji xie lu su han liang sui zhi jiang di 。yin ci jiang xie lu su min gan bo duan yu shui fen xi shou fan wei jie ge zuo wei SPADgu suan de shu ru liang 。sui ji sen lin mo xing shi yi ge ji yu duo ge fen lei shu de suan fa 。suan fa zai cai yang de guo cheng zhong bao gua liang ge wan quan sui ji de guo cheng ,yi shi you fang hui chou yang ,ke neng hui de dao chong fu de yang ben ,er shi shua qu zi bian liang shi sui ji de 。yin ci ben wen dui xie pian guang pu fan she lv jin hang qu bao lao xian (CR)chu li ,zeng ge kao lv ke jian guang jin gong wai bo duan di qu shui dao xie pian fan she guang pu te zheng can shu he zhi bei zhi shu ,zeng ge fen xi guang pu zhi biao yu SPADxiang guan guan ji ,cai yong sui ji sen lin suan fa gou jian bu tong shu ru liang de SPADgao guang pu gu suan mo xing 。jie guo biao ming :(1)shui dao xie pian SPADyu guang pu fan she lv de xiang guan ji shu zai xie lu su min gan bo duan gong bo duan fan wei (600~690 nm)、gong bian fan wei (720~760 nm)、shui fen xi shou bo duan fan wei (1 400~1 490he 1 900~1 980 nm)jun wei 0.75yi shang ;(2)zai guang pu can shu yu SPADde xiang guan fen xi zhong , NDVI, DP2yu shui dao xie pian SPADzhi xiang guan xing zui hao ,xiang guan ji shu wei 0.811he 0.808;(3)yi jie ge shui fen guang pu xin xi hou de CR(V1, V2, V3, V4)wei zi bian liang suo jian li de sui ji sen lin mo xing jing du zui gao ,R2wei 0.715, RMSEwei 2.646,ke zuo wei shui dao xie pian xie lu su yu ce mo xing 。yan jiu jie guo jie shi le bu tong pin chong shui dao de guang pu xiang ying ji zhi ,di gong le shui dao xie pian SPADzhi gao jing du fan yan de ji shu fang fa ,wei jian ce yu diao kong dong bei de ou shui dao zheng chang sheng yo jin cheng di gong ji shu zhi chi 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自光谱学与光谱分析的于滋洋,王翔,孟祥添,张新乐,武丹茜,刘焕军,张忠臣,发表于刊物光谱学与光谱分析2019年08期论文,是一篇关于高光谱论文,随机森林论文,叶绿素相对含量论文,去包络线论文,水稻论文,光谱学与光谱分析2019年08期论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自光谱学与光谱分析2019年08期论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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