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最小二乘支持向量机方法对冬小麦叶面积指数反演的普适性研究
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:光谱学与光谱分析
  • 时间:2014.2.2
  • 页码:489-493
  • 分类:S127[农业科学—农业基础科学]
  • 作者机构:[1]中国科学院遥感与数字地球研究所,数字地球重点实验室,北京100094, [2]安徽大学,计算机智能与信号处理教育部重点实验室,安徽合肥230039, [3]安徽大学电子信息工程学院,安徽合肥230039, [4]北京农业信息技术研究中心,北京100097, [5]河北省农业技术推广总站,河北石家庄050000
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(41271412,41201354); 中国科学院百人计划项目; 河北省省财政河北省科学院院管项目(2014055507)资助
  • 相关项目:作物养分空间维和时间维扩展遥感监测研究
中文摘要:

作物氮素具有随植株高度层垂直分布的特性,快速、无损探测作物氮素垂直分布状况,对于指导合理施肥、提高肥料利用率和减少环境污染具有重要意义。本文提出了利用偏最小二乘(partial least square,PLS)算法,运用多角度光谱数据估计冬小麦氮素含量垂直分布的方法。分别选用前向和后向不同观测角度组合形成的光谱数据组建植被指数,建立不同高度层的叶片氮素含量探测模型,其中选用±50°和±60°的组合,建立了冬小麦上层叶位叶片氮密度反演模型;选用±30°和±40°的组合,建立了中层叶位叶片氮密度反演模型;选用±20°和±30°的组合,建立了下层叶位叶片氮密度反演模型。针对氮素反演容易受到作物背景(土壤、作物残渣)影响的问题,引入R700/R670比值,改进七种常见的植被指数,利用改进了的植被指数建立了冬小麦上层、中层、下层叶片氮密度垂直分布模型。建模实验结果改进了叶片氮密度上层、中层、下层垂直分布估算结果,验证实验选取建模实验中表现最好的三个植被指数进行进一步研究,结果表明改进后的绿光归一化植被指数(green normalized difference vegetation index,GNDVI)在反演上层、中层、下层叶片氮密度时效果最好,达到了极显著的水平,可用于植被氮素含量的垂直分布探测。

英文摘要:

The vertical distribution of crop nitrogen is increased with plant height,timely and non-damaging measurement of crop nitrogen vertical distribution is critical for the crop production and quality,improving fertilizer utilization and reducing enviro nmental impact.The objective of this study was to discuss the method of estimating winter wheat nitrogen vertical distribution by exploring bidirectional reflectance distribution function(BRDF)data using partial least square(PLS)algorithm.The canopy reflectance at nadir,±50°and±60°;at nadir,±30°and±40°;and at nadir,±20°and±30°were selected to estimate foliage nitrogen density(FND)at upper layer,middle layer and bottom layer,respectively.Three PLS analysis models with FND as the dependent variable and vegetation indices at corresponding angles as the explicative variables were established.The impact of soil reflectance and the canopy non-photosynthetic materials was minimized by seven kinds of modifying vegetation indices with the ratio R700/R670.The estimated accuracy is significant raised at upper layer,middle layer and bottom layer in modeling experiment.Independent model verification selected the best three vegetation indices for further research.The research result showed that the modified Green normalized difference vegetation index(GNDVI)shows better performance than other vegetation indices at each layer,which means modified GNDVI could be used in estimating winter wheat nitrogen vertical distribution

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642