基于高光谱技术的叶面降尘量测定方法

摘要

本发明涉及一种基于高光谱技术的叶面降尘量测定方法，其首先采集具有不同叶面降尘量的健康叶片，快速测定单叶片的光谱信息，将测完光谱信息的叶片于室内利用叶面积仪、电子天平获取其叶面降尘量数据，通过高光谱信息与叶面降尘量数据之间的相关性分析，确定叶面降尘的敏感光谱波段；利用叶面降尘的敏感波段数据进行建模，选取均方根误差最小、决定系数及样本标准差与预测均方根误差最大的模型作为最佳模型，该模型只需叶片的高光谱信息即可预测出其叶面降尘量。本发明相对于传统测定方法来说，减少了室内的叶面积测定、清洗、称重等繁琐的实验步骤，具有简便、快速的有点同时为航天高光谱遥感对降尘区沙尘暴强度及环境质量的监测提供了借鉴。

主权项

一种基于高光谱技术的叶面降尘量测定方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）试验材料的选择及采集先选择降尘区具有较强滞尘能力的树种，接着对每棵树种采集3～5片健康、无病斑和虫害并具有一定叶面降尘的叶片；（2）光谱测试与处理先将上述步骤（1）中的叶片放于黑色棉布上，再将光谱辐射仪的探头保持垂直向下并距离叶片一定距离，然后在每个叶片上采集5个不同部位样点分别进行光谱测定，最后以5个样点测定的平均值作为该叶片的光谱反射率；（3）叶面降尘量测定先将测完光谱的叶片剪除叶柄并测定其叶面积，测完叶面积后，放入预热至105℃杀青30分钟，然后在80℃下烘干至恒重并进行第一次称重，接着将第一次称重后的叶片放入蒸馏水中浸泡20～30分钟,待叶片变软后，用软毛刷将其正面的降尘洗净，经蒸馏水冲洗后，再次于80℃烘干至恒重，进行第二次称重；（4）叶面降尘的去除选择叶面具有明显降尘的叶片，摘下后迅速进行第一有尘光谱测定，第一有尘光谱测定完后，用蒸馏水将其降尘洗净，放于阳光下将表面的水分蒸发，待叶片表面无明显可见水分时，进行第二次无尘光谱测定；（5）叶面降尘敏感波段的确定对比同一叶片去叶面降尘前后的高光谱特征的变化情况，将去叶面降尘后反射率变化最大的波段初步确定为敏感波段；再将叶面降尘量数据与叶片350～1050nm波段的高光谱数据进行相关性分析，将相关性达到极显著水平的波段初步确定为敏感波段；比较这两种敏感波段的范围，将二者重叠的波段最终确定为叶面降尘的敏感波段；（6）建模与验证采用一元线性回归和多元线性回归、偏最小二乘回归、主成分回归四种方法分 别进行建模；选用一定数量的样本分别用于建模和用于模型的检验；选取均方根误差、决定系数、样本标准差与预测均方根误差比这3个指标，对模型的预测能力和稳定性进行检验。