基于高光譜的蘋(píng)果花期果期光譜特征分析及其果量估測(cè)——以山東省棲霞市為例.pdf

1、山東省是蘋(píng)果生產(chǎn)大省，棲霞市素有蘋(píng)果之鄉(xiāng)的美譽(yù)。近年來(lái)，國(guó)際國(guó)內(nèi)對(duì)于進(jìn)一步提高蘋(píng)果產(chǎn)量，改善蘋(píng)果品質(zhì)有了更高的要求，因此先進(jìn)的蘋(píng)果栽培技術(shù)在蘋(píng)果生產(chǎn)中更加重要。隨著農(nóng)業(yè)遙感與信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，遙感技術(shù)特別是高光譜技術(shù)已較多應(yīng)用于小麥、玉米、水稻、棉花等大田作物的營(yíng)養(yǎng)診斷、長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)，并取得明顯效果，但是在蘋(píng)果方面的應(yīng)用較少。蘋(píng)果光譜特征能夠很好反應(yīng)蘋(píng)果的長(zhǎng)勢(shì)、營(yíng)養(yǎng)、產(chǎn)量以及品質(zhì)等狀況，果樹(shù)冠層反射光譜特征的探測(cè)對(duì)于蘋(píng)果生產(chǎn)管理具有

2、重要意義。本研究旨在探索蘋(píng)果花期和果期的光譜特征和敏感波段，并進(jìn)行果量的預(yù)測(cè)。
　　 以棲霞市為研究區(qū)，利用蘋(píng)果花期和果期的數(shù)碼照片進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)，提取蘋(píng)果花樹(shù)比、花葉比、果樹(shù)比等指標(biāo)信息，通過(guò)與同步高光譜探測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)分析，研究蘋(píng)果樹(shù)花期和果期的光譜特性，確定其反射光譜特性和敏感的光譜波段，并通過(guò)敏感波段與果樹(shù)比建立回歸模型，從而較好預(yù)測(cè)果樹(shù)果量。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 (1)蘋(píng)果樹(shù)花期光譜特征主要表現(xiàn)為對(duì)

3、藍(lán)光和紅光的吸收、對(duì)綠光的反射，和對(duì)750nm-1300nm近紅外的強(qiáng)烈反射,其中可見(jiàn)光波段反射率最高達(dá)到0.1，近紅外波段反射率最高達(dá)到0.35。其光譜特征變化與花葉比和花樹(shù)比指標(biāo)呈現(xiàn)較好的相關(guān)性，敏感波段范圍為400nm-530nm的藍(lán)青光和570nm-700nm的橙紅光，以及中等花樹(shù)比果樹(shù)760nm-1350nm的近紅外。
　　 (2)蘋(píng)果樹(shù)果期冠層光譜曲線總體表現(xiàn)為對(duì)藍(lán)光和紅光的吸收及對(duì)綠光的反射，其中可見(jiàn)光波段反射率最

4、高達(dá)到0.08，近紅外波段反射率最高達(dá)到0.6。在近紅外750nm-1300nm之間表現(xiàn)為強(qiáng)烈的反射，且在1650nm附近和2200nm附近呈現(xiàn)兩個(gè)反射峰。相關(guān)分析結(jié)果表明，435nm、670nm、700nm、940nm、1140nm和1480nm五個(gè)波段為蘋(píng)果果期的敏感波段。
　　 (3)利用這些敏感波段分別構(gòu)建了差值植被指數(shù)、比值植被指數(shù)及歸一化植被指數(shù)，通過(guò)分析不同果樹(shù)比與所構(gòu)建的植被指數(shù)的相關(guān)關(guān)系篩選最佳光譜參數(shù)，進(jìn)而構(gòu)

5、建了果量(果樹(shù)比)估測(cè)模型，經(jīng)篩選驗(yàn)證確定蘋(píng)果果量的最佳估測(cè)模型為：y=0.0086[NDVI(940,730)]2-1.0934NDVI(940,730)+0.3209。本模型為蘋(píng)果果期果量的精確估測(cè)提供了比較快捷的方法途徑。
　　 該研究提出了高光譜遙感與數(shù)碼照相技術(shù)相結(jié)合的有效方法，初步探明了蘋(píng)果樹(shù)花期果期的光譜特征，進(jìn)行蘋(píng)果樹(shù)花期和果期光譜特征分析與比較，進(jìn)行了果量的估測(cè)研究，為蘋(píng)果果期果量的精確估測(cè)提供了比較快捷的方法