文档介绍：第31卷,第3期光谱学与光谱分析
2011 年 3 月 SpectoscopyandSpectra Anayss
,,pp771775
March,2011
应用近地成像高光谱估算玉米叶绿素含量
张东彦1,2,刘镕源2,3,宋晓宇2,徐新刚2,黄文江2,朱大洲2,王纪华1,2
,浙江杭州 310029
,北京 100097
,北京 100875
摘要图谱合一的近地成像高光谱是现代数字农业对田块尺度的作物长势信息进行动态监测和实时管理
的需要,是促进农业定量遥感发展的重要手段之一。文章通过自主研制的田间扫描成像光谱仪近地获得盆
栽和大田玉米的冠层高光谱影像,从影像中精确提取玉米不同层位的叶片反射光谱并计算 TCARI,OSA
VI,CARI,NDVI等多种光谱植被指数,构建玉米叶绿素含量的光谱预测模型,并对模型进行了验证。结果
表明,基于光谱指数 MCARI/OSAVI构建的玉米植株叶绿素含量预测模型精度较高,验证样本预测的决定
系数犚2=,预测均方根误差 RMSE 为 。研究表明,成像光谱仪在微观尺度上的作物组分光谱信息
探测方面具有较大的应用潜力。
关键词成像高光谱;植被指数;玉米;叶绿素含量
中图分类号:S127 文献标识码:A 犇犗犐:/.isn10000593(011)3077105
仪 ASD 只能获取点状的地物光谱数据,不能形成图谱合一
引言
用作物的光谱信息反演作物的生物物理和化学组分具有
及时、快速和非损伤性,适用于现代数字农业对田块尺度农
作物进行动态监测和精细管理[1]。近20 年来,国内外专家已
在多种作物上进行作物种类、覆盖度、养分和水分的敏感波
段探测研究,构建多个用于区分作物种类、估测覆盖度和作
的信息,无法实现作物生长信息图像显示、诊断和决策[9]。
因此,成像高光谱的近地应用成为遥感器发展的趋势之一。
目前,发展田间成像光谱探测器用于作物信息获取逐渐得到
国内外学者普遍认可,围绕作物组分信息定量解析的相关问
题成为研究的热点。基于此,本研究利用高光谱、高空间分
辨率的田间成像光谱仪获取玉米植株影像,然后从影像中精
确提取不同层位叶片的光谱反射率,对自然生长环境下玉米
物养分、水分含量的光谱参量及数据库
的叶绿素含量进行反演,将结果在大田进行验证,以期采用
度、养分和水分光谱探测原理,国内外已经研制了相关的光
谱探测仪器,如日本 Minola 公司生产的 SPAD502 叶绿素
计;美国 Oklhoma 公司研制的手持式冠层长势仪 Greens
eeker,美国欧普特公司研制生产的地物光谱仪 ASD Fild
specFR2500,英国 Yara 公司生产的作物冠层氮素诊断仪
NSensor,中国国家农业信息化工程技术研究中心研制的可
见近红外作物氮素光电测量仪等。这些设备在农业田间的
应用,极大地促进了精细农业的发展,满足了人们利用信息
技术对农田进行动态管理与灾时指导的迫切需求。但是这些
设备具有明显的局限性,其中 SPAD,Greense