植物葉表具有滯塵作用,可有效吸附大氣污染物質(zhì),從而使大氣中的顆粒性污染物附著于葉片表面形成葉面塵。葉面塵對于檢測植物生長脅迫以及監(jiān)測大氣環(huán)境污染等具有重要意義。本研究通過測量中亞熱帶常見綠化樹種紅葉石楠(Photinia×fraseri Dress)、香樟(Cinnamomum camphora(L.)Presl.)、月桂(Laurus nobil is)的葉面塵含量以及有塵和無塵狀態(tài)下葉片的反射光譜。分析葉面塵對葉片反射光譜的影響,并通過相關(guān)性分析篩選出葉面塵的敏感波段和指數(shù)建立葉面塵多元回歸估算模型。此外,本研究還對葉面塵引起PROSPECT模型反演生化參數(shù)精度的影響進(jìn)行了探討。本文主要研究結(jié)果如下:(1)葉面塵附著葉表會造成葉片光譜反射率發(fā)生變化,在400-700nm可見光波段以及大于1300nm的遠(yuǎn)紅外波段,紅葉石楠、香樟、月桂的反射光譜受葉面塵影響變化規(guī)律是不一致的,但是在800-1200 nm中隨葉面塵含量的減小葉片反射率卻會隨之增加,此外,葉面塵對葉片反射率三邊位置改變不大,葉面塵的覆蓋不會造成紅移,但是葉片‘三邊面積’值有所增加。(2)通過對反射光譜求多階導(dǎo)數(shù)及對數(shù)光譜,對比研究發(fā)現(xiàn)含葉面塵葉片的反射光譜同葉面塵含量敏感的波段主要集中在可見光和近紅外光波段。對葉面塵含量同原始葉片反射光譜的歸一化指數(shù)、比值指數(shù)、差值指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,提取葉片反射光譜中對葉面塵敏感的構(gòu)造指數(shù)參數(shù)。結(jié)果表明光譜指數(shù)中歸一化和差值指數(shù)同葉表滯塵量的相關(guān)性較高,比值指數(shù)較低。(3)通過一階導(dǎo)數(shù),二階導(dǎo)數(shù)、對數(shù)光譜和原始光譜進(jìn)行敏感性分析后提取敏感波段及指數(shù)建立的基于敏感波段和指數(shù)的葉面塵多元回歸估算模型,在三個樹種的滯塵能力估算模型中估算葉面塵效果較好的是月桂,通過構(gòu)造指數(shù)和敏感波段建立的估算模型決定系數(shù)都達(dá)到0.7以上,其中基于敏感波段建立的估算模型精度可達(dá)0.809;紅葉石楠基于敏感波段和光譜指數(shù)建立的估算模型決定系數(shù)相差不大分別為0.7036和0.748;香樟的葉面塵估算模型中,基于敏感波段要比基于構(gòu)造指數(shù)的精度高;總體來說基于敏感波段的估算效果要優(yōu)于構(gòu)造指數(shù)。(4)葉面塵對反射光譜存在一定影響,附著至葉片表面會導(dǎo)致葉表光學(xué)屬性發(fā)生變化。通過控制實驗獲取有塵無塵狀態(tài)下反射光譜,基于PROSPECT模型進(jìn)行反演對比發(fā)現(xiàn)有塵狀態(tài)下反演的生化參數(shù)值均低于無塵狀態(tài)下的反演值。為消除葉面塵影響下反演值偏低問題,該文通過添加葉表粗糙度參數(shù),在一定程度上解決了反演生化參數(shù)偏低問題,其中反演葉綠素含量、單位面積水含量、單位面積干物質(zhì)含量的決定系數(shù)分別達(dá)到0.7405、0.7274、0.4203。同時模擬葉片反射率值同實測光譜比較RMSE均小于0.018,相比原有模型,改進(jìn)模型在反演生化參數(shù)和模擬反射光譜上精度都有一定提高。
【學(xué)位單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X51
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

紅葉石楠的反射值依然高于香樟和月桂，紅葉石楠在1920 到 2500nm 波段范圍中三樹種的平均反射率基本比紅葉石楠和金桂有所降低，在 2220nm 的反射峰種均大于 0.1735%。不同樹種光譜曲線的反射率在不譜反射率可以作為我們判斷樹種的一個重要依據(jù)。但化是趨于一致的。表 3-1 葉面塵含量統(tǒng)計模樣本 驗證樣本最 大 值（g/cm2）最 小 值（g/cm2）平 均 （g/cm60 20 0.001436 0.000856 0.001150 20 0.003244 0.001135 0.002360 20 0.001319 0.000868 0.0010

16圖 3.2 為三個樹種除塵前后反射光譜曲線，從圖中可以看出葉面塵對葉片的反射率存在一定影響，在 400-700 波段范圍內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)葉面塵對葉片反射率是起到增強(qiáng)的效果，有塵葉片的反射率基本是大于無塵狀態(tài)下的葉片反射率，在750-1250nm 范圍內(nèi)則剛好相反，葉面塵對反射率起到削弱的效果，三個樹種在無塵時的葉片反射率更高。在 1600-1800nm 波段范圍內(nèi)葉面塵也是起到對反射率增強(qiáng)的效果。對于不同樹種而言葉面塵對葉片反射率所起到的增強(qiáng)和削弱效果是不一致的，在 750-1250nm 波段內(nèi)有塵葉片和無塵葉片的反射率差值紅葉石楠最大為

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本文編號：2824429