基于連續(xù)小波變換的冬小麥葉片最大凈光合速率遙感估算
發(fā)布時間:2021-06-25 08:43
已有研究發(fā)現,植物的最大凈光合速率(Amax)決定了其潛在的光合能力。以冬小麥為研究對象,以2017年、2018年4-6月獲取的拔節(jié)期、挑旗期、開花期和灌漿期4個重要生育期的不同葉位葉片的原始光譜(350~1 350 nm)與氣體交換數據為基礎,旨在建立基于連續(xù)小波變換的冬小麥葉片最大凈光合速率估算模型。結果表明,基于連續(xù)小波變換方法估算的模型,2017年、2018年的建模決定系數(R2)分別為0.62、0.77,驗證R2分別為0.65、0.77,其估算模型的精度遠高于基于植被指數建立的模型。通過對比分析幾種植被指數與高光譜數據對最大凈光合速率的估算結果發(fā)現,植被指數對小麥葉片Amax的解釋能力較低,無法對光合能力作出正確且精確的估算;谶B續(xù)小波變換方法對冬小麥葉片Amax的估算精度較高,可以作為預估冬小麥生長狀況、產量的依據。
【文章來源】:江蘇農業(yè)學報. 2020,36(03)北大核心CSCD
【文章頁數】:9 頁
【部分圖文】:
試驗田分布情況
本研究選取2017年、2018年拔節(jié)期、挑旗期、開花期、灌漿期共190張冬小麥葉片的反射率原始光譜與Amax作為研究對象,其中2017年、2018年的葉片信息數分別為112個、78個,根據方法1.4,得到2017年、2018年光譜對應的多尺度小波系數與Amax的決定系數。由圖2、圖3可以看出,原始光譜對Amax較為敏感的波段主要集中在350~800 nm。根據原始光譜與Amax在不同尺度、不同波段的決定系數得出,2017年的決定系數滿足0.01顯著水平的敏感波段集中在第1、2、3、4、5、6、7、9、10尺度;2018年的決定系數滿足0.01顯著水平的敏感波段集中在第1~9尺度。圖3 2018年試驗數據的小波系數與Amax的決定系數
圖2 2017年試驗數據的小波系數與Amax的決定系數基于圖2與圖3的結果,挑選出R2滿足0.01顯著水平的10個敏感波段區(qū)間,再從10個敏感波段區(qū)間中挑選出決定系數最高的10個波段作為輸入變量。本研究主要分析350~1 350 nm區(qū)間的波段,由表2、表3可以看出,2017年選中的波段尺度集中在第1、2、3、6、7尺度,在已選取的波段中,R2最高的為第7尺度,為0.53,選取的10個波段的R2均大于0.40。2018年選取的波段尺度為1、2、3、5,共4個,在已選取的波段中,R2最高的為第1尺度,為0.58,選取的10個波段的R2均大于0.50。2017年、2018年2年選取的波段范圍為350~800 nm,選取的敏感波段對應的R2均滿足0.01顯著水平?梢钥闯,2017年、2018年2年內敏感波段的選取受當年外部條件的影響較大,關于選取不同年份、固定波段的方法還需要深入探討。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于冠層光譜紅邊參數和植被指數的冬小麥水分脅迫監(jiān)測[J]. 郭建茂,王星宇,李淑婷,謝曉燕,劉榮花,于庚康. 江蘇農業(yè)科學. 2019(10)
[2]小麥開花期旗葉光合特性與地上部干物質量的相關和通徑分析[J]. 李春喜,韓蕊,邵云,馬建輝,馮榮成,崔景明. 江蘇農業(yè)科學. 2019(06)
[3]冬小麥葉片光合特征高光譜遙感估算模型的比較研究[J]. 張卓,龍慧靈,王崇倡,楊貴軍. 中國農業(yè)科學. 2019(04)
[4]基于連續(xù)小波分析的植物理化參數反演中光譜分辨率影響分析[J]. 張競成,劉鵬,王斌,張雪雪,黃文江,吳開華. 紅外與毫米波學報. 2018(06)
[5]植被覆蓋區(qū)VIIRS與MODIS遙感指數的相關性[J]. 孟令奎,李曉香,張文. 江蘇農業(yè)學報. 2018(03)
[6]基于NDVI的昆明市2001—2015年植被覆蓋變化趨勢分析[J]. 邊琳,葉飛,劉珊珊,王建雄,許菁. 山東農業(yè)科學. 2018(01)
[7]基于高光譜的小麥旗葉凈光合速率的遙感反演模型的比較研究[J]. 呂瑋,李玉環(huán),毛偉兵,宮雪,陳士更. 農業(yè)資源與環(huán)境學報. 2017(06)
[8]覆膜條件下對AquaCrop模型冬小麥生長動態(tài)和土壤水分模擬效果的評價分析[J]. 劉匣,丁奠元,張浩杰,褚曉升,余坤,馮浩. 中國農業(yè)科學. 2017(10)
[9]基于高光譜植被指數的葉片凈光合速率Pn反演[J]. 王娣,佃袁勇,樂源,黃春波. 地理與地理信息科學. 2016(04)
[10]基于小波變換的毛竹葉片凈光合速率高光譜遙感反演[J]. 孫少波,杜華強,李平衡,周國模,徐小軍,高國龍,李雪建. 應用生態(tài)學報. 2016(01)
碩士論文
[1]水稻不同基本苗群體經濟產量直接形成期葉片光合速率與物質積累初步研究[D]. 劉廣銀.西南大學 2011
[2]基于小波變換的遙感圖像處理研究[D]. 劉金亨.重慶大學 2010
本文編號:3248894
【文章來源】:江蘇農業(yè)學報. 2020,36(03)北大核心CSCD
【文章頁數】:9 頁
【部分圖文】:
試驗田分布情況
本研究選取2017年、2018年拔節(jié)期、挑旗期、開花期、灌漿期共190張冬小麥葉片的反射率原始光譜與Amax作為研究對象,其中2017年、2018年的葉片信息數分別為112個、78個,根據方法1.4,得到2017年、2018年光譜對應的多尺度小波系數與Amax的決定系數。由圖2、圖3可以看出,原始光譜對Amax較為敏感的波段主要集中在350~800 nm。根據原始光譜與Amax在不同尺度、不同波段的決定系數得出,2017年的決定系數滿足0.01顯著水平的敏感波段集中在第1、2、3、4、5、6、7、9、10尺度;2018年的決定系數滿足0.01顯著水平的敏感波段集中在第1~9尺度。圖3 2018年試驗數據的小波系數與Amax的決定系數
圖2 2017年試驗數據的小波系數與Amax的決定系數基于圖2與圖3的結果,挑選出R2滿足0.01顯著水平的10個敏感波段區(qū)間,再從10個敏感波段區(qū)間中挑選出決定系數最高的10個波段作為輸入變量。本研究主要分析350~1 350 nm區(qū)間的波段,由表2、表3可以看出,2017年選中的波段尺度集中在第1、2、3、6、7尺度,在已選取的波段中,R2最高的為第7尺度,為0.53,選取的10個波段的R2均大于0.40。2018年選取的波段尺度為1、2、3、5,共4個,在已選取的波段中,R2最高的為第1尺度,為0.58,選取的10個波段的R2均大于0.50。2017年、2018年2年選取的波段范圍為350~800 nm,選取的敏感波段對應的R2均滿足0.01顯著水平?梢钥闯,2017年、2018年2年內敏感波段的選取受當年外部條件的影響較大,關于選取不同年份、固定波段的方法還需要深入探討。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于冠層光譜紅邊參數和植被指數的冬小麥水分脅迫監(jiān)測[J]. 郭建茂,王星宇,李淑婷,謝曉燕,劉榮花,于庚康. 江蘇農業(yè)科學. 2019(10)
[2]小麥開花期旗葉光合特性與地上部干物質量的相關和通徑分析[J]. 李春喜,韓蕊,邵云,馬建輝,馮榮成,崔景明. 江蘇農業(yè)科學. 2019(06)
[3]冬小麥葉片光合特征高光譜遙感估算模型的比較研究[J]. 張卓,龍慧靈,王崇倡,楊貴軍. 中國農業(yè)科學. 2019(04)
[4]基于連續(xù)小波分析的植物理化參數反演中光譜分辨率影響分析[J]. 張競成,劉鵬,王斌,張雪雪,黃文江,吳開華. 紅外與毫米波學報. 2018(06)
[5]植被覆蓋區(qū)VIIRS與MODIS遙感指數的相關性[J]. 孟令奎,李曉香,張文. 江蘇農業(yè)學報. 2018(03)
[6]基于NDVI的昆明市2001—2015年植被覆蓋變化趨勢分析[J]. 邊琳,葉飛,劉珊珊,王建雄,許菁. 山東農業(yè)科學. 2018(01)
[7]基于高光譜的小麥旗葉凈光合速率的遙感反演模型的比較研究[J]. 呂瑋,李玉環(huán),毛偉兵,宮雪,陳士更. 農業(yè)資源與環(huán)境學報. 2017(06)
[8]覆膜條件下對AquaCrop模型冬小麥生長動態(tài)和土壤水分模擬效果的評價分析[J]. 劉匣,丁奠元,張浩杰,褚曉升,余坤,馮浩. 中國農業(yè)科學. 2017(10)
[9]基于高光譜植被指數的葉片凈光合速率Pn反演[J]. 王娣,佃袁勇,樂源,黃春波. 地理與地理信息科學. 2016(04)
[10]基于小波變換的毛竹葉片凈光合速率高光譜遙感反演[J]. 孫少波,杜華強,李平衡,周國模,徐小軍,高國龍,李雪建. 應用生態(tài)學報. 2016(01)
碩士論文
[1]水稻不同基本苗群體經濟產量直接形成期葉片光合速率與物質積累初步研究[D]. 劉廣銀.西南大學 2011
[2]基于小波變換的遙感圖像處理研究[D]. 劉金亨.重慶大學 2010
本文編號:3248894
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