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冬小麦叶面积指数高光谱遥感反演方法对比 总被引：26，自引：13，他引：13
冬小麦叶面积指数(LAI,leafarea index)是评价其长势和预测产量的重要农学参数,高光谱遥感能够实现快速无损地监测叶面积指数。该文旨在将田间监测与高光谱遥感相结合,探索研究不同冬小麦叶面积指数高光谱反演方法的模拟精度及适应性。针对国际上普遍应用的2种高光谱遥感反演LAI模型方法,即回归分析法和BP神经网络法,在介绍2种LAI反演模型的基础上,选择位于黄淮海平原的山东省济南市长清区为研究区域,通过ASD地物光谱仪和SunScan冠层分析系统对冬小麦的冠层光谱及LAI变化进行田间观测,然后利用回归分析法和BP神经网络法构建冬小麦LAI反演模型,将模型估算LAI值和田间观测LAI值进行比对,分析评价2种方法的反演精度。结果表明,BP神经网络法较回归分析法估算冬小麦LAI的精度有较大提高,检验方程的决定系数(R2)为0.990、均方根误差(RMSE)为0.105。利用BP神经网络法构建反演模型能较好的对冬小麦LAI进行反演。研究结果可为不同冬小麦长势遥感监测提供理论和技术上的支持,并为大尺度传感器监测冬小麦长势和估产提供参考。 相似文献
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冬小麦叶面积指数（LAI, leaf area index）是评价其长势和预测产量的重要农学参数,高光谱遥感能够实现快速无损地监测叶面积指数。该文旨在将田间监测与高光谱遥感相结合,探索研究不同冬小麦叶面积指数高光谱反演方法的模拟精度及适应性。针对国际上普遍应用的2种高光谱遥感反演LAI模型方法,即回归分析法和BP神经网络法,在介绍2种LAI反演模型的基础上,选择位于黄淮海平原的山东省济南市长清区为研究区域,通过ASD地物光谱仪和SunScan冠层分析系统对冬小麦的冠层光谱及LAI变化进行田间观测,然后利用回归分析法和BP神经网络法构建冬小麦LAI反演模型,将模型估算LAI值和田间观测LAI值进行比对,分析评价2种方法的反演精度。结果表明,BP神经网络法较回归分析法估算冬小麦LAI的精度有较大提高,检验方程的决定系数（R2）为0.990、均方根误差（RMSE）为0.105。利用BP神经网络法构建反演模型能较好的对冬小麦LAI进行反演。研究结果可为不同冬小麦长势遥感监测提供理论和技术上的支持,并为大尺度传感器监测冬小麦长势和估产提供参考。 相似文献
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不同生育时期冬小麦叶面积指数高光谱遥感监测模型 总被引：7，自引：2，他引：5
高光谱遥感能快速无损获取植被冠层信息,是实现作物长势实时监测的重要技术。为研究不同氮磷水平下冬小麦不同生育时期叶面积指数高光谱遥感监测模型,提高叶面积指数高光谱监测精度,该研究连续5 a定位测定黄土高原旱地不同氮磷水平和不同冬小麦品种各生育时期冠层光谱反射率与叶面积指数,通过相关分析、回归分析等统计方法,构建不同生育时期冬小麦叶面积指数监测模型。结果表明:不同氮磷水平下,冬小麦叶面积指数随施肥量增加呈递增趋势,随生育时期改变呈抛物线趋势变化;随着氮磷供应量的增加,冠层光谱反射率在可见光波段显著降低2%~5%(P0.05),在近红外波段显著增加4%~10%(P0.05);不同生育时期叶面积指数与优化土壤调整植被指数、增强型植被指数Ⅱ、新型植被指数、修正归一化差异植被指数、修正简单比值植被指数均达极显著相关(P0.01);拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期和成熟期叶面积指数分别与优化土壤调整植被指数、增强型植被指数Ⅱ、增强型植被指数Ⅱ、修正归一化差异植被指数和修正简单比值植被指数拟合效果较好,决定系数分别为0.952、0.979、0.989、0.960和0.993;以不同年份独立数据验证模型表明,所建预测模型均有较好的验证结果,相对误差分别为13.0%、13.5%、12.8%、12.6%和14.0%,均方根误差分别为:0.313、0.336、0.316、0.316、0.324。因此,优化土壤调整植被指数、增强型植被指数Ⅱ、增强型植被指数Ⅱ、修正归一化差异植被指数和修正简单比值植被指数能有效评价拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期和成熟期冬小麦叶面积指数。同时,叶面积指数分段监测模型较统一监测模型精度有所改善。该结果为实现不同肥力水平下冬小麦不同生育时期长势精确监测提供理论依据和技术支撑。 相似文献
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表征冬小麦倒伏强度敏感冠层结构参数筛选及光谱诊断模型 总被引：1，自引：0，他引：1
针对倒伏胁迫下冬小麦冠层结构变化规律不清、冠层光谱响应机理不明的问题,以灌浆期倒伏冬小麦为研究对象,分析不同倒伏强度下冬小麦冠层结构参数变化规律,通过光谱探测视场内的茎、叶、穗面积比率与倒伏角度的相关性分析,筛选出表征倒伏强度的敏感冠层结构参数,采用传统光谱变换方法与连续小波变换方法对倒伏冬小麦冠层高光谱数据进行处理分析,筛选冠层结构参数的敏感波段和小波系数,采用偏最小二乘法构建冠层结构参数与高光谱特征参量的响应模型,并利用野外实测样本验证模型精度(建模集样本28个,验证集样本13个)。研究结果表明:倒伏后的冬小麦茎叶比与倒伏角度的相关性最高(-0.687,P0.01),能较好地表征冬小麦倒伏强度,且茎叶比随着倒伏角度的减小而增加;基于连续小波变换的冬小麦倒伏灾情诊断模型优于常规光谱变换方法,检验样本的决定系数为0.632(P0.01);以冠层茎叶比预测结果进行倒伏灾情等级划分的精度可达84.6%。因此,不同倒伏强度的冠层茎叶比与冬小麦冠层光谱之间的响应规律可以有效区分倒伏灾情等级,有助于为区域尺度的冬小麦倒伏灾情遥感监测提供先验知识。 相似文献
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基于多光谱与高光谱遥感数据的冬小麦叶面积指数反演比较 总被引：3，自引：6，他引：3
近年来,高光谱遥感数据广泛应用于农作物叶面积指数(LAI)反演。与常用的多光谱遥感数据相比,高光谱数据能否提高农作物LAI反演的精度和稳定性还存在争议。针对这一问题,该研究利用实测冬小麦冠层高光谱反射率数据,构造了不同光谱分辨率和波段组合的5种光谱数据。基于ACRM(a two-layer canopy reflectance model)模型、2套参数化方案及上述5种光谱数据,对冬小麦LAI进行反演,分析光谱分辨率、高光谱数据波段选择、模型参数不确定性3方面因素对LAI反演精度与稳定性的影响。研究结果表明:当波段选择适宜、模型参数不确定性较小且光谱数据分辨率较高时,LAI反演精度与稳定性更高,提高光谱分辨率对LAI反演精度的改进作用随光谱分辨率的升高而降低;反之,当高光谱数据波段选择不当或者模型参数不确定性较大时,提高光谱数据的分辨率并未提高LAI反演精度。该研究解释了"高光谱遥感数据能否提高植被参数反演精度"问题,为进一步发挥高光谱数据在农作物LAI反演中的潜力提供了科学参考。 相似文献
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无人机多光谱遥感反演冬小麦SPAD值 总被引：4，自引：4，他引：0
为研究无人机多光谱遥感5个波段光谱反射率反演冬小麦SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值的可行性，该研究采用六旋翼无人机搭载五波段多光谱相机，采集冬小麦拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期的冠层光谱影像并提取反射率特征参数，建立SPAD值的反演模型。结果表明，当波长范围在蓝光、绿光和红光波段，冬小麦拔节期、孕穗期和开花期的无人机多光谱影像反射率参数与SPAD值呈负相关关系，而在抽穗期，二者呈正相关；当波长范围为红边及近红外波段，在整个生长期，二者均呈现正相关关系。该研究构建冬小麦SPAD值反演模型采用了主成分回归、逐步回归和岭回归法，经对比发现基于逐步回归法构建的模型效果最优，该模型的校正决定系数为0.77，主成分回归法次之，岭回归法较差。此外，冬小麦抽穗期多光谱反射率反演SPAD值效果最显著，3种回归模型的校正决定系数分别为0.72、0.74和0.77。该研究可为无人机多光谱遥感监测作物长势、实现精准农业生产管理提供技术依据。 相似文献
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MODIS干旱指数结合RBFNN反演冬小麦返青期土壤湿度 总被引：1，自引：1，他引：0
土壤湿度是农业干旱信息最重要的表征因子,它的反演对区域乃至全球农业干旱监测及预报都具有重要意义。该文基于MODIS遥感干旱监测指数构建了冬小麦返青期土壤湿度的评价指标体系,在此基础上,结合径向基函数神经网络(RBFNN)协同反演农地土壤湿度。首先,针对单一利用遥感干旱指数反演土壤湿度具有一定的局限性问题,选取监测土壤含水量、作物需水形态变化、冠层含水量、冠层温度等参量的遥感干旱监测指数作为综合评价指标;并利用实测土壤湿度作为验证标准,从原始遥感干旱监测指数中选取出适宜的指标集;然后,以选取的评价指标集为输入层,以实测土壤湿度作为输出层的输出,构建RBFNN的农地土壤湿度反演模型。研究结果表明:应用在河南省冬小麦返青期时,基于MODIS遥感干旱监测指数与RBFNN协同反演的土壤湿度模型具有较好的反演效果;模型的评价指标集与10 cm深度的土壤湿度相关性更好,而且能综合多通道遥感信息来反映土壤湿度的变化;模型的平均预测精度达到93.27%,与BP-NN和线性回归反演模型相比,反演精度分别提高了2.92和9.97百分点;模型回归分析相对1:1斜线的偏差最小;相关系数为0.846 49,回归决定系数为0.862 6。研究结果可为区域土壤湿度的遥感反演提供新的案例参考。 相似文献
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基于多源无人机影像特征融合的冬小麦LAI估算 总被引：3，自引：3，他引：0
为探讨无人机多源影像特征融合估测作物叶面积指数的能力,该研究以冬小麦为研究对象,利用多旋翼无人机搭载高清数码相机和UHD185成像光谱仪获取研究区冬小麦关键生育期（扬花期、灌浆期）的可见光和高光谱影像。综合考虑可见光、高光谱影像特征与冬小麦叶面积指数的相关性及影像特征重要性进行特征筛选,然后,以可见光植被指数、纹理特征、可见光植被指数+纹理特征、高光谱波段、高光谱植被指数及高光谱波段+植被指数分别作为输入变量构建多元线性回归、支持向量回归和随机森林回归的叶面积指数估测模型（单传感器数据源）;以优选的两种影像特征结合支持向量回归、随机森林回归构建叶面积指数估测模型（两种传感器数据源）,比较分析单源与多源影像特征监测冬小麦叶面积指数的性能。进一步地,考虑到小区土壤空间异质性会影响冬小麦叶面积指数估测结果,该研究探讨了不同影像采样面积下基于单源遥感数据构建的小麦叶面积指数估测模型精度。研究结果表明：在扬花期和灌浆期,使用两种影像优选特征构建的随机森林回归估测模型精度最佳,验证集决定系数分别为0.733和0.929,均方根误差为0.193和0.118。可见光影像采样面积分别为30%和50%,高光谱影像采样面积为65%时,基于单源影像特征构建的随机森林回归估测模型在扬花期和灌浆期效果最好。综上,该研究结果可为无人机遥感监测作物生理参数提供有价值的依据和参考。 相似文献
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冬小麦条锈病的光谱特征及遥感监测 总被引：31，自引：12，他引：31
该文通过人工田间诱发不同等级条锈病，在不同生育期内对不同发病等级(不同病情指数)的冬小麦条锈病冠层光谱进行测定，并同步进行条锈病病情指数的调查。定性和定量地分析了病害区与对照区处理的冬小麦冠层光谱在绿光区、黄光区和近红外区反射特征差异及叶绿素含量变化；并将病情指数及光谱数据进行相关分析，研究表明：630～687nm、740～890 nm及976～1350 nm为遥感监测条锈病的敏感波段；绿光区、近红外平台处及黄光区的冠层光谱反射率分别随病情的加重呈明显的上升、下降与上升趋势；条锈病的红边发生蓝移；叶绿素含 相似文献
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基于无人机高光谱遥感的冬小麦叶面积指数反演 总被引：22，自引：12，他引：10
叶面积指数(leaf area index,LAI)是评价作物长势和预测产量的重要依据。光谱特征信息作为高光谱遥感的突出优势在追踪LAI动态变化方面极其重要;然而,围绕光谱特征信息所开展的无人机高光谱遥感反演作物LAI的相关研究鲜有报道。该文利用ASD Field Spec FR Pro 2500光谱辐射仪(ASD Field Spec FR Pro 2500 spectroradiometer,ASD)和Cubert UHD185 Firefly成像光谱仪(Cuber UHD185 Firefly imaging spectrometer,UHD185)在冬小麦试验田进行空地联合试验,基于获取的孕穗期、开花期以及灌浆期地面数据和无人机高光谱遥感数据,估测冬小麦LAI。该文选择同步获取的冬小麦冠层ASD光谱反射率数据作为评价无人机UHD185高光谱数据质量的标准,依次从光谱曲线变化趋势、光谱相关性以及目标地物光谱差异三方面展开分析,结果表明458~830 nm(第3~96波段)的UHD185光谱数据可靠,可使用其探测冬小麦LAI,这为今后无人机UHD185高光谱数据的使用提供了参考。该文研究对比分析了UHD185数据计算的红边参数和光谱指数与冬小麦LAI的相关性,结果表明:12种参数中比值型光谱指数RSI(494,610)与LAI高度正相关,是估测LAI的最佳参数;基于比值型光谱指数的对数形式lg(RSI)构建的线性模型展现出lg(RSI)与lg(LAI)较优的线性关系(决定系数R2=0.737,参与建模的样本个数n=103),且lg(LAI)预测值和lg(LAI)实测值高度拟合性(R2=0.783,均方根误差RMSE=0.127,n=41,P0.001);该研究为利用无人机高光谱遥感数据开展相关研究积累了经验,也为发展无人机高光谱遥感的精准农业应用提供了参考。 相似文献
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昆虫病原线虫(EPN)作为一类有潜力的生物防治物质,逐渐受到国内外学者的广泛关注。实验以烟草(Nicotiana tabacum)为研究对象,在人工控制条件下通过外源添加EPN(Steinernema carpocapsae和Heterorhabditis bacteriophora),探究了EPN对烟草地下部根结线虫、地上部烟蚜(Myzus persicae)及烟蚜-蚜茧蜂(Aphidius gifuensis)关系等多重营养级的影响。结果表明:(1)在人工去除烟蚜条件下,施加昆虫病原线虫能显著降低烟草根中根结线虫的卵粒数(P0.05);在有烟蚜的条件下,S.carpocapsae添加处理能显著降低烟草根中根结线虫的卵粒数或者卵粒指数(P0.05);(2)无论EPN添加与否,烟蚜种群生长曲线均很好地符合Logistic增长模型,达到平台期的时间为5~6 d;对照组、S.carpocapsae虫尸剂添加和H.bacteriophora虫尸剂添加这3种条件下,蚜虫种群的环境容纳量分别为89.6、99.8头·株-1和76.6头·株-1,而与之对应的烟草地上部干重分别为0.996、3.258 g·株-1和1.643 g·株-1,这一结果表明EPN添加降低了单位质量烟草叶片上烟蚜的环境容纳量;(3)蚜茧蜂投放早期(2、4、6 d),投放EPN处理组间的僵蚜数目差异显著(P0.05),S.Carpocapsae虫尸剂处理组显著低于H.bacteriophora虫尸剂处理组。研究结果表明,EPN添加可影响烟草地下部根结线虫的繁殖,也可通过"bottom-up"途径影响烟草叶面烟蚜的种群增长以及蚜茧蜂的寄生行为,且这些影响效果与EPN种类有关。 相似文献
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玉米蚜是世界性的玉米害虫,利用玉米自身的抗性是控制玉米蚜虫危害的重要途径。为培育抗蚜新品种,提高玉米的抗性,首先需要鉴定筛选抗性种质,明确其抗性遗传模式,发掘抗性基因。本研究首先对新收集的国内外玉米种质资源进行抗玉米蚜鉴定,然后采用分离群体分组分析与高通量测序技术相结合的方法,对鉴定出的高抗蚜玉米自交系携带的抗性位点进行了定位分析。结果表明,在98份玉米种质资源中有5份表现高抗玉米蚜,其中高抗蚜自交系32t33的抗蚜性受多基因控制,表现数量遗传特征,测序分析在第3、第5染色体上获得了2个与抗蚜性状关联的区域,其大小分别为19.66和6.34 Mb,并在关联区域初步筛选出5个抗蚜候选基因。本研究结果丰富了玉米的抗蚜基因资源,为最终分离出抗性基因、明确抗蚜的遗传机制和培育抗蚜品种奠定了基础。 相似文献
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南疆和东疆地区棉田棉蚜发生规律及其与气象条件的关系 总被引：9，自引：0，他引：9
利用系统观测和大田调查资料,分析了化防与非化防条件下不同生态区域棉蚜的消长规律及差异原因,提出了便于在农业气象服务中应用的棉田棉蚜始见期的气象预报模式。 相似文献
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转基因抗虫彩色棉对棉蚜抗性的初步鉴定 总被引：3，自引：0，他引：3
将已获得的抗棉铃虫、蚜虫转基因 (Bt GNA)彩色棉纯合品 (株 )系进行了棉蚜抗性评价 ,包括罩笼接蚜试验和田间自然感蚜。结果表明 ,在天彩科技园 ,罩笼内抗虫转基因彩色棉蚜害指数减退率分别比受体对照品种减少 2 1 7%～ 30 43%,蚜体变小 ,蚜重减轻 ;罩笼外有蚜株率和卷叶株率比对照略有下降 ,蚜害指数减退率在 - 1 4 2 9%～ 5 4 1 6%之间。在卡尔墩彩色棉试验基地 ,在罩笼内抗虫转基因彩色棉蚜害指数减退率为 - 33 33%～ 5 8 34%;罩笼外有蚜株率和卷叶株率比对照略有下降 ,蚜害指数减退率在 - 2 7 76%～ 40 0 0 %之间。不同品种间棉蚜抗性有差异。 相似文献
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人工合成gna基因在小麦中的表达及其抗蚜虫效果研究 总被引：4，自引：0，他引：4
利用经密码子优化的、人工合成雪花莲凝集素(Galanthusnivalisagglutinin),gna基因及RbcS启动子构建了高效特异表达载体pBAC202,通过基因枪轰击小麦幼胚和幼穗,将外源gna基因导入到3个高产小麦(TriticumaestivumL.)品种中,获得42个转基因后代株系。对转基因后代植株进行了DNA点杂交、PCR及PCR-Southern验证,确认外源gna基因已成功地整合到小麦基因组中。进一步的凝集素活性检测表明,小麦叶片中表达的凝集素可使红细胞凝集,并具有正常的生物学活性。转基因植株在人工饲养条件下进行抗蚜虫(Rhopalosiphumpadi)试验,蚜口密度抑制率从19%～73%不等,部分株系抑虫效果较好。利用转基因的方式可将外源抗虫基因gna导入到小麦中,并可有效地增强小麦的抗蚜能力,为选育具抗虫特性的优质小麦提供新的途径。 相似文献
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麦长管蚜(Sitobion avenae)是影响中国小麦(Triticum aestivum)生产的主要害虫之一。本研究选用99个简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记对54份苗期和成株期麦长管蚜抗性一致的小麦品种进行聚类分析和麦长管蚜抗性关联分析。结果表明,99个SSR标记共鉴定出1 038个等位变异,平均每个位点的等位变异数为10.48个,变异数目在2~30个之间;SSR标记位点的多态性信息含量(PIC)的变异范围为0.178 6~0.973 8,平均为0.717 8。聚类分析表明,54份小麦品种聚成2大类群,大部分地理来源相近或麦长管蚜抗性相似的材料聚于同一亚类群。通过一般线性模型(general linear model,GLM)和混合线性模型(mixed linear model,MLM)两种关联分析模型,分别获得16个和4个麦长管蚜抗性相关联的标记,这些标记分别位于11条染色体的14个染色体臂上,GLM分析中各标记对表型变异解释率为0.221 9~0.556 7,MLM分析中各标记对表型变异解释率为0.029 5~0.063 3。研究结果为小麦抗麦长管蚜杂交育种及分子标记辅助育种提供理论依据。 相似文献
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近800年唐山地区干旱灾害研究 总被引：2，自引：0，他引：2
对历史文献记载的公元1164-2000年唐山地区干旱灾害资料进行系统的整理和分析,研究了该区域的旱灾变化规律。结果显示：分析期旱灾共发生127次,平均每6.6a发生1次。轻度旱灾、中度旱灾、大旱灾、特大旱灾发生次数分别占旱灾发生总数的45.7%、25.2%、17.3%、11.8%。从时间段来看唐山旱灾发生频数呈现极少、多、少、极多的特点（对应时间段分别为公元1164-1487年、1488-1700年、1701-1800年、1801-2000年）,平均发生1次的时间间隔为46a、5a、10a、2.5a。本地区旱灾的产生与历史时期的气候异常变化和降水分布变化特征是一致的。 相似文献