发明名称 一种稻麦叶片氮含量光谱监测模型建模方法
摘要 本发明公开了一种稻麦叶片氮含量光谱监测模型建模方法,属于精准农业中作物生长信息无损监测领域。将野外高光谱辐射仪采集到的稻麦冠层叶片反射光谱数据与稻麦冠层叶片氮含量数据相融合,建立基于窄波段与宽波段相结合面向稻麦不同生育期的冠层叶片氮含量光谱监测模型。本发明利用多年、多点的稻麦田间试验数据,构建面向稻麦拔节至孕穗期、抽穗至灌浆期的最佳植被指数;挖掘稻麦冠层叶片氮含量共性特征波段及带宽。模型涵盖了稻麦不同品种、不同氮素水平,普适性好,利用独立年份的数据验证模型,模型的准确性高。
申请公布号 CN102175618A 申请公布日期 2011.09.07
申请号 CN201110033113.8 申请日期 2011.01.31
申请人 南京农业大学 发明人 曹卫星;王薇;姚霞;朱艳;倪军;田永超;刘小军
分类号 G01N21/17(2006.01)I 主分类号 G01N21/17(2006.01)I
代理机构 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人 许方
主权项 一种稻麦叶片氮含量光谱监测模型建模方法,其特征在于采用如下步骤:(1)取样;分别对稻麦叶片氮含量测定和光谱进行取样,样本采自不同生态点、不同品种、不同施氮水平和不同水分处理,涉及不同的年份;(2)构建植被指数;利用400‑1000nm任意两波段按步长1nm递增,两两组合构建植被指数,拔节至孕穗期稻麦未完全封行,采用土壤调节植被指数SAVI,抽穗至灌浆期稻麦基本封行,采用常用差值植被指数DVI、比值植被指数RVI和归一化植被指数NDVI;(3)确定特征波段;将SAVI植被指数与拔节至孕穗期稻麦叶片氮含量建立线性模型;将RSI植被指数与抽穗至灌浆期稻麦叶片氮含量建立线性模型;对模型决定系数R2排序,寻找某一组合的波段在水稻、小麦不同生育阶段模型中都具有较大的决定系数R2,以1% R2起始,按照0.01步长变换,不断扩展特征波段组合范围,直到各模型波段组合范围出现共性交集,即为稻麦叶片氮含量的共性特征波段;(4)优化带宽范围;基于已构建的两波段组合植被指数与稻麦叶片氮含量决定系数的变化,分别在不同模型决定系数水平上求取稻麦叶片氮含量估测的核心波段范围,在此范围内确定最大内接矩形,内接矩形的长和宽分别为相应特征波段的适宜带宽;(5)建立监测模型;利用构建的窄波段和宽波段特征光谱参数,分别在不同生育期构建监测模型,采用复相关系数平方R2、标准误差SE评价模型;(6)检验模型;使用独立年份稻麦试验数据测试与检验监测模型的准确性和普适性,采用复相关系数平方R2、相对均方根差RRMSE对模型进行综合评价。
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