為提高返青期-拔節(jié)期-開花期-灌漿期不同覆蓋條件下小麥冠層含水量的遙感反演精度,綜合分析基于Nir-Red和Nir-Swir光譜特征空間開展作物含水量監(jiān)測的優(yōu)勢與局限,利用垂直干旱指數(shù)（perpendicular drought index,PDI）和短波紅外垂直失水指數(shù)（shortwave infrared perpendicular water stress index,SPSI）的比值形式,構(gòu)建了一種基于近紅外-紅波段-短波紅外（Nir-Red-Swir）三波段光譜特征空間的垂直植被水分指數(shù)（three-band perpendicular vegetation water index,TPVWI）。結(jié)果表明,在不同生育時期,TPVWI與小麥冠層含水量（vegetation water content,VWC）均具有顯著相關(guān)關(guān)系（P<0.01）,且對植被含水量的敏感性優(yōu)于PDI、作物水分監(jiān)測指數(shù)（plant water index,PWI）、SPSI和NDVI 4種植被指數(shù),且在反映小區(qū)域內(nèi)小麥冠層含水量的時空趨勢上有較好的表征能力。對比地面實測數(shù)據(jù),利用TPVWI建立的作... 

【文章來源】：麥類作物學(xué)報. 2020,40(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

基于光譜特征空間的土壤線提取

覆蓋度是影響作物冠層含水量遙感反演模型精度的因素之一。已有研究發(fā)現(xiàn),基于可見光-近紅外光譜空間特征構(gòu)建的植被指數(shù)(如PDI、PVI、MPDI等)對低覆蓋度條件下植被冠層含水量監(jiān)測有效,而基于近紅外-短波紅外光譜空間特征構(gòu)建的SPSI指數(shù)僅在全覆蓋條件下監(jiān)測冠層含水量的精度較高[5,22]。本研究以PDI和SPSI的比值形式,構(gòu)建了一種基于可見光-近紅外-短波紅外三波段光譜空間特征的垂直植被水分指數(shù)TPVWI,結(jié)果進(jìn)一步證明基于光譜空間特征構(gòu)建的光譜特征在反演含水量研究中具有更明確的物理意義,精度相對較高[15],且與程曉娟等[6]基于EVI和NDWI乘積形式開展作物冠層研究結(jié)果相似,綜合三波段信息的光譜指數(shù),可有效提高作物冠層含水量的估算精度。此外,因綜合了可見光波段對土壤信息的敏感性以及短波紅外波段對高覆蓋植被的抗飽和能力,新構(gòu)建的三波段垂直植被水分指數(shù)TPVWI在不同的植被覆蓋條件下均具有較好的反演精度。在小麥返青期,與PDI監(jiān)測低植被覆蓋區(qū)土壤水分[15-18]或植被含水量[21]的能力相似,TPVWI對低植被覆蓋區(qū)的水分敏感性也較好,且其精度優(yōu)于PDI (TPVWI:r2=0.472, P< 0.01;PDI :r2=0.369, P< 0.01);拔節(jié)期以后,在地面幾乎全被小麥覆蓋的條件下,基于TPVWI進(jìn)行冠層水分反演的精度顯著高于基于可見光-近紅外或近紅外-短波紅外兩種光譜空間特征構(gòu)建的光譜指數(shù),而且即使基于返青-拔節(jié)-開花-灌漿即小麥全生育期的數(shù)據(jù),TPVWI監(jiān)測小麥冠層含水量的精度也優(yōu)于PDI、SPSI、PWI和NDVI。在小區(qū)域尺度上,與NDWI等常用的作物含水量表征指標(biāo)能力一致[32],基于TPVWI構(gòu)建的小麥冠層含水量擬合模型也能很好地表征小麥冠層含水量隨生育期變化的時空趨勢。經(jīng)地面實測數(shù)據(jù)驗證,基于TPVWI估算的小麥冠層含水量精度能夠滿足農(nóng)業(yè)、生態(tài)對區(qū)域植被含水量信息的需求,在植被含水量監(jiān)測研究中具有一定的實用價值和應(yīng)用 -潛力。圖3 基于TPVWI的小麥冠層含水量 估測植與實測植的對比

圖2 基于TPVWI估測不同生育期小麥冠層含水量的空間格局本研究結(jié)果為植被含水量反演研究提供了一種新的思路,但本研究是基于極小區(qū)域范圍內(nèi)的有限的試驗樣本進(jìn)行探討,且使用遙感數(shù)據(jù)源單一,如真正向大區(qū)域應(yīng)用推廣,本研究所建立的反演模型可能會存在一定的不確定性,因而還需要更大范圍的試驗對結(jié)果進(jìn)一步驗證,以提高模型的區(qū)域適用性和穩(wěn)定性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于Landsat 8生長時序遙感信息的玉米干旱監(jiān)測研究[D]. 楊文杰.石河子大學(xué) 2017



本文編號：3330141