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基于光谱红边位置提取算法的番茄叶片叶绿素含量估测
  • ISSN号:1000-1298
  • 期刊名称:《农业机械学报》
  • 时间:0
  • 分类:O657.3[理学—分析化学;理学—化学] S15[农业科学—土壤学;农业科学—农业基础科学]
  • 作者机构:[1]兰州城市学院信息工程学院,兰州730070, [2]广西大学电气工程学院,南宁530004, [3]中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室,北京100083
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(31360291,31401290); 甘肃省高等学校科研基金项目(2013B-071)
中文摘要:

为了快速、准确估测番茄叶片叶绿素含量,分析了不同营养水平下的番茄叶片光谱红边参数变化规律,发现红边位置最能表征番茄叶绿素状况,统计分析了6种算法提取的光谱红边位置的差异性,并为每种算法分别建立了5种估测模型,验证结果表明每种红边位置提取算法所对应的最佳模型为线性四点内插法的指数曲线模型和其他红边位置算法的对数曲线模型。其中线性外推法模型精度最高,校正集决定系数R2c为0.618 6,验证集决定系数R2v达到0.771 1,验证集均方根误差RMSEv为8.359 6,可以有效诊断番茄叶绿素含量。线性四点内插法根据670、700、740、780 nm 4个波段的叶片反射率计算红边位置,运算简单,模型精度较高,R2c为0.621 7,R2v达到0.766 6,RMSEv为8.568 2,可以作为开发番茄叶绿素含量监测仪器的依据。

英文摘要:

The red edge parameters of plants spectrum were used to estimate foliar chlorophyll for nitrogen content and leaf area. Among these parameters,the red edge position( REP) is the best one for diagnosing the growth state of tomato according to statistical analysis. The REP was defined by the wavelength of the maximum first derivative of the reflectance spectrum in the region( 660 nm to 780 nm)of the red edge. The six algorithms could be used to extract the REP,including four-point interpolation,maximum first derivative,inverted Gaussian fitting,Lagrangian,linear extrapolation,and polynomial fitting. In order to achieve a rapid and accurate application for predicting the chlorophyll content of tomato with REP, this study systematically analyzed the quantitative relationships and statistical characters between REP on various algorithms and leaf chlorophyll status,and then the linear regression,logarithmic regression,power regression,exponential regression and quadratic polynomial regression were used to develop the prediction models of the chlorophyll content for each REP extraction algorithm. The result showed that the logarithmic model of the linear extrapolation had the best accuracy and reliability.The calibration R~2 cwas 0. 618 6,the validation R~2 vwas 0. 771 1 and the root mean squared error of validation set( RMSEv) was 8. 359 6. The exponential model of the four-point interpolation could beobtained easily according to reflectance at 670 nm,700 nm,740 nm and 780 nm,the calibration R2cwas0. 621 7,validation R~2 vwas 0. 766 6 and RMSEvwas 8. 568 2. The predictive ability was good enough to develop a monitoring instrument of tomato chlorophyll content.

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期刊信息
  • 《农业机械学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
  • 主编:任露泉
  • 地址:北京德胜门外北沙滩一号6号信箱
  • 邮编:100083
  • 邮箱:njxb@caams.org.cn
  • 电话:010-64882610 64867367
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1298
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1964/S
  • 邮发代号:2-363
  • 获奖情况:
  • 荣获中国科协优秀期刊二等奖,1997~2000年连续4年获中国科协择优资金,被列入中国期刊方阵,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42884