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基于光谱特征与PLSR结合的叶面积指数拟合方法的无人机画幅高光谱遥感应用
  • ISSN号:0496-3490
  • 期刊名称:《作物学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP751[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]北京农业信息技术研究中心、国家农业信息化工程技术研究中心、农业部农业信息技术重点实验室,北京100097, [2]南京大学地理与海洋科学学院,江苏南京210023, [3]河南理工大学测绘与国土信息工程学院,河南焦作454000
  • 相关基金:国家重点研发计划项目(2016YFD0300602); 国家自然科学基金项目(61661136003,41471285,41271345); 北京市农林科学院科技创新能力建设项目(KJCX20170423)资助
中文摘要:

以冬小麦LAI为研究对象,利用孕穗期、开花期和灌浆期获取的无人机UHD185高光谱影像以及同步测定的地面数据(冬小麦冠层ASD反射率和冬小麦LAI),论证光谱特征(红边参数或植被指数)与偏最小二乘回归算法结合的改进型LAI拟合方法在无人机画幅高光谱遥感LAI探测方面的应用价值。首先,从光谱反射率相关性和植被指数相关性两方面比较UHD185与ASD,验证UHD185数据精度;结果表明,第3~第96波段(458~830 nm)的无人机UHD185高光谱数据具有较好的光谱质量,适宜探测冬小麦LAI。其次,分析光谱特征(6种植被指数和4种红边参数)与LAI的相关性,并通过独立验证和交叉验证方法,依次对基于红边参数或植被指数的传统LAI拟合方法和改进型LAI拟合方法的冬小麦LAI预测精度进行评价,相比于传统LAI拟合方法,改进型LAI拟合方法能大幅度提高冬小麦LAI的预测精度,特别是PLSR+REP。研究结果证实,改进型LAI拟合方法能更加充分地利用无人机UHD185高光谱数据预测冬小麦LAI,可望为无人机高光谱遥感的作物理化参数探测提供几点可借鉴的思路。

英文摘要:

The objective of this study was to demonstrate the value of an improved method of retrieved leaf area index (LAI) based on unmanned aerial vehicle (UAV) hyperspectral data combined spectral characteristics, as red edge parameters (REPs) and vegetation indices, with partial least squares regression (PLSR). We got UAV UHD185 hyperspectral images at booting, anthesis, and filling stages in winter wheat. And synchronously measured ASD hyperspectral data and winter wheat LAI. We compared UHD185 data with ASD data in terms of the correlation between reflectivity and vegetation indices to verify the UAV hyperspec- tral data accuracy. The band 3 to 96 (458-830 nm) of UHD185 hyperspectral data had better spectral quality and was suitable for detecting winter wheat LAI. We did correlation analysis between spectral characteristics, six kinds of vegetation indices and four kinds of red edge parameters, and LAI, and used two kinds of validation methods, independent validation and cross validation, to analyze the prediction accuracy of winter wheat LAI. Compared with traditional LAI fitting method, the improved LAI fitting method especially PLSR+REPs, greatly improved the prediction accuracy of winter wheat LAI. The above results confirmed that the improved LAI fitting method is able to better utilize UAV UHD185 hyperspectral data to predict LAI of winter wheat. More- over, it is expected to provide a few new ideas for retrieving crop physical and chemical parameters based on UAV hyperspectral data.

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期刊信息
  • 《作物学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国作物学会 中国农业科学院作物科学研究所
  • 主编:万建民
  • 地址:北京海淀区中关村南大街12号中国农业科学院
  • 邮编:100081
  • 邮箱:zwxb301@caas.cn
  • 电话:010-82108548
  • 国际标准刊号:ISSN:0496-3490
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1809/S
  • 邮发代号:82-336
  • 获奖情况:
  • 2002年-第三届中国科协优秀科技期刊二等奖,2002-2009年-百种中国杰出学术期刊,2004年获“全国优秀期刊一等奖”,2005年获第三届国家期刊奖提名奖,2009年评为“2008年度中国精品科技期刊”,2009年被评为“新中国60年有影响力的期刊”,2011年获"第二届中国出版政府奖期刊奖提名奖"
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,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),英国食品科技文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49369