基于冠层高光谱变量估算加工番茄生物理化参数的初步研究

论文摘要

农业是我国国民经济发展的基础,农业精准化是我国现代农业发展的最终目标。高光谱遥感技术的诞生推动了现代农业精准化的进程。高光谱遥感具有光谱分辨率高（波段宽度<10nm）、波段连续性强、光谱信息量大等特点,从而使高光谱遥感技术成为实施精准农业的必要工具。利用高光谱遥感技术不仅可以大面积、实时、非破坏性的检测农作物生长情况,还可以迅速、准确的获取农作物的生长信息和生长环境。从而使得高光谱遥感在农业精准化中具有广阔的应用前景。本研究主要以新疆加工番茄里格尔87-5和石红206作为研究对象,人为设置不同灌水量和不同施氮量下田间试验。利用ASD野外光谱辐射仪在自然条件下测得不同时期加工番茄冠层反射光谱,根据加工番茄冠层光谱特有的吸收、反射和红边特征,确定对加工番茄生物物理和生物化学参数可能有影响的光谱变量,建立估算加工番茄生物物理、生物化学参数的高光谱遥感模型。监测加工番茄在整个生育期的生长状况。研究结果如下:1、建立了估算加工番茄生物化学参数（叶绿素、全氮、可溶性糖和番茄红素等）的遥感估算模型。高光谱变量归一化差植被指数（NDVI）与叶绿素密度有很强的相关性,建立的叶绿素含量的遥感估算模型中,估算叶绿素密度含量的模型最好,估算精度在80%以上,能真实的反映加工番茄的冠层信息。估算叶片全氮含量的模型精度在60-70%之间,估算叶片可溶性糖含量的估算精度为80%左右。估算加工番茄番茄红素含量模型的估算精度为65-70%。2、建立了估算加工番茄生物物理参数（LAI、地上鲜生物量、植株含水量等）的遥感模型。估算LAI的遥感模型的检验精度为70%左右,估算地上生物量的检验精度为70%左右,估算植株含水量的遥感估算模型检验精度为75%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 番茄概述
• 1.2 高光谱遥感的研究状况
• 1.2.1 高光谱遥感的概念
• 1.2.2 植被高光谱遥感的原理
• 1.2.3 高光谱遥感技术在农业中的应用
• 1.3 研究工作的目的和意义
• 第二章 试验设计与测定方法
• 2.1 试验设计
• 2.1.1 田间试验设计
• 2.1.2 观察内容
• 2.1.3 观察时期
• 2.2 技术路线
• 2.3 生物理化参数的采集与分析
• 2.3.1 叶面积（LAI）的测定
• 2.3.2 地上鲜、干生物量测定
• 2.3.3 叶绿素含量测定
• 2.3.4 全氮的测定
• 2.3.5 可溶性糖的测定（蒽酮比色法）
• 2.3.6 加工番茄番茄红素的测定（G810474-98.4.2.4）
• 2.3.7 可溶性固形物的测定（折射仪法 GB 12295-90）
• 2.3.8 可滴定酸的测定（GB/T 12293-90）
• 2.4 高光谱遥感数据的采集与分析
• 2.4.1 光谱的测定仪器
• 2.4.2 光谱数据主要分析技术
• 2.4.3 高光谱特征参数及提取
• 2.5 主要回归模型和高光谱变量
• 2.5.1 主要回归模型
• 2.5.2 主要高光谱变量
• 第三章 加工番茄生物化学参数的高光谱遥感估算模型
• 3.1 基于冠层高光谱光谱变量的光合色素遥感估算模型
• 3.1.1 基于冠层高光谱光谱变量的各个时期鲜叶叶绿素含量遥感估算模型
• 3.1.2 基于冠层高光谱光谱变量的各个时期叶绿素干重含量遥感估算模型
• 3.1.3 基于冠层高光谱光谱变量的各个时期叶绿素密度遥感估算模型
• 3.2 基于冠层光谱变量的加工番茄叶片糖含量遥感估算模型
• 3.3 基于冠层光谱变量的加工番茄叶片全氮含量遥感估算模型
• 3.4 基于冠层光谱变量的果实品质遥感估算模型
• 3.4.1 基于冠层光谱变量的番茄红素遥感估算模型
• 3.4.2 基于冠层光谱变量的可溶性固形物遥感估算模型
• 3.4.3 基于冠层光谱变量的可滴定酸遥感估算模型
• 3.5 小结
• 第四章 加工番茄生物物理参数的遥感估算模型
• 4.1 基于冠层光谱变量的叶面积指数遥感估算模型
• 4.2 加工番茄地上生物量遥感估算模型
• 4.2.1 基于冠层光谱变量的叶鲜重遥感估算模型
• 4.2.2 基于冠层光谱变量的茎鲜重遥感估算模型
• 4.2.3 基于冠层光谱变量的单株鲜生物量遥感估算模型
• 4.2.4 基于冠层光谱变量的平均单果重遥感估算模型
• 4.3 基于冠层光谱变量的植株水分遥感估算模型
• 4.3.1 基于冠层光谱变量的叶片水分遥感模型
• 4.3.2 基于冠层光谱变量的茎水分含量遥感模型
• 4.3.3 基于冠层光谱变量的单株水分遥感模型
• 4.4 小结
• 第五章 加工番茄生物理化参数遥感估算模型的精度分析
• 5.1 生物化学参数遥感估算模型的精度分析
• 5.1.1 叶绿素密度遥感估算模型的精度分析
• 5.1.2 叶片全氮含量遥感估算模型的精度分析
• 5.1.3 叶片可溶性糖含量的遥感估算模型的精度分析
• 5.1.4 加工番茄番茄红素的遥感估算模型的精度分析
• 5.2 生物物理参数遥感估算模型的精度分析
• 5.2.1 LAI 遥感估算模型的精度分析
• 5.2.2 单株鲜生物量的遥感估算模型的精度分析
• 5.2.3 植物含水量的遥感估算模型的精度分析
• 5.3 小结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师评阅表