植被叶片光谱特征对烟煤病胁迫程度的响应模型研究
发布时间：2019-10-22 14:46
【摘要】：烟煤病是我国南方热带、亚热带地区一种非常普遍的植物病害,对我国农业生产造成巨大危害,对其监测预报是实施有效治理措施的重要基础和依据。为建立以高光谱数据为基础的烟煤病严重程度反演模型,在重庆北碚城区采集50个银木叶片样本,利用ASD FieldSpec HandHeld光谱仪获取高光谱数据,通过数码相机和ENVI软件获取叶面积数据,将银木叶片烟煤病面积与整个叶片面积的比例作为烟煤病的严重程度,建立相关性最大波段的烟煤病反演模型,探究烟煤病严重程度与光谱曲线之间可能存在的关系。结果表明:单叶尺度下,健康叶片在560nm波段附近有明显的反射峰,随着烟煤病严重程度增大,反射峰逐渐消失,在可见光与近红外波段,总体上光谱反射率与烟煤病病情严重程度呈负相关性。500~650和720~850nm为烟煤病的光谱敏感波段,其中相关度最大值点为550nm波段,相关系数达到-0.72。在烟煤病严重程度与叶片波段原始光谱信息及多波段组合关系研究中,单叶尺度下785nm波段高光谱参数与烟煤病严重程度建立的回归模型的决定系数(R~2)最大,为0.875。通过模型的显著性检验和预测精度检验,785nm处的光谱反射率建立的二次曲线模型为最优。证明在单叶尺度下,基于785nm波段的二次曲线模型反演烟煤病的效果较为理想。
【图文】：
图２不同烟煤病严重程度的银木叶片Ｆｉｇ．２Ｌｅａｖｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｇｒｅｅｏｆｓｏｏｔｙｍｏｕｌｄ段内不同严重程度的叶片光谱反射率差异十分显著［１２］，健康叶片在５６０ｎｍ附近有明显的叶绿素高反射峰，而随着烟煤病严重程度的增大，叶绿素反射峰逐渐消失，在烟煤病严重程度达到８０％以上时，叶片的光谱反射率保持平稳。健康程度高的叶片在红边区域的光谱反射率会急剧升高，最高可达０．７８，而病变叶片的光谱反射率上升缓慢，并出现“红移”现象。因此从单叶尺度光谱反射特征上看，５６０ｎｍ附近的高反射峰是区分健康叶片和病变叶片的重要依据；在近红外波段内，烟煤病越严重，银木叶片的反射率越低，叶片的光谱反射率大小与烟煤病严重程度呈负相关。图３银木叶片光谱反射率随波长变化曲线Ｆｉｇ．３ＴｈｅｃｕｒｖｅｏｆＣｉｎｎａｍｏｍｕｍＳｅｐｔｅｎｔｒｉｏｎａｌｅｌｅａｆｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ图４不同烟煤病严重程度银木叶片光谱反射率曲线Ｆｉｇ．４ＳｐｅｃｔｒａｌｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｃｕｒｖｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌｏｆＳｏｏｔｙｍｏｕｌｄｓｅｖｅｒｉｔｙｆｏｒＣｉｎｎａｍｏｍｕｍＳｅｐｔｅｎｔｒｉｏｎａｌｅ２．３烟煤病严重程度与光谱反射率相关性研究本实验主要是基于不同烟煤病严重程度的叶片与其对应的光谱反射率之间的相关性研究，排除了叶绿素含量、水分、重金属等组分的影响，烟煤病严重程度是影响叶片光谱信息的唯一变量。相关分析结果如图５所示，总体上烟煤病严重程度与叶片光谱反射率呈负相关，５００～６３０和７
图２不同烟煤病严重程度的银木叶片Ｆｉｇ．２Ｌｅａｖｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｇｒｅｅｏｆｓｏｏｔｙｍｏｕｌｄ段内不同严重程度的叶片光谱反射率差异十分显著［１２］，健康叶片在５６０ｎｍ附近有明显的叶绿素高反射峰，而随着烟煤病严重程度的增大，叶绿素反射峰逐渐消失，在烟煤病严重程度达到８０％以上时，叶片的光谱反射率保持平稳。健康程度高的叶片在红边区域的光谱反射率会急剧升高，最高可达０．７８，而病变叶片的光谱反射率上升缓慢，并出现“红移”现象。因此从单叶尺度光谱反射特征上看，５６０ｎｍ附近的高反射峰是区分健康叶片和病变叶片的重要依据；在近红外波段内，，烟煤病越严重，银木叶片的反射率越低，叶片的光谱反射率大小与烟煤病严重程度呈负相关。图３银木叶片光谱反射率随波长变化曲线Ｆｉｇ．３ＴｈｅｃｕｒｖｅｏｆＣｉｎｎａｍｏｍｕｍＳｅｐｔｅｎｔｒｉｏｎａｌｅｌｅａｆｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ图４不同烟煤病严重程度银木叶片光谱反射率曲线Ｆｉｇ．４ＳｐｅｃｔｒａｌｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｃｕｒｖｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌｏｆＳｏｏｔｙｍｏｕｌｄｓｅｖｅｒｉｔｙｆｏｒＣｉｎｎａｍｏｍｕｍＳｅｐｔｅｎｔｒｉｏｎａｌｅ２．３烟煤病严重程度与光谱反射率相关性研究本实验主要是基于不同烟煤病严重程度的叶片与其对应的光谱反射率之间的相关性研究，排除了叶绿素含量、水分、重金属等组分的影响，烟煤病严重程度是影响叶片光谱信息的唯一变量。相关分析结果如图５所示，总体上烟煤病严重程度与叶片光谱反射率呈负相关，５００～６３０和７
【作者单位】： 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室;首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室;西南大学地理科学学院;
【基金】：国家自然科学基金青年科学基金项目(41201436,41201488)资助
【分类号】：S432.4
本文编号：2551689
【图文】：
图２不同烟煤病严重程度的银木叶片Ｆｉｇ．２Ｌｅａｖｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｇｒｅｅｏｆｓｏｏｔｙｍｏｕｌｄ段内不同严重程度的叶片光谱反射率差异十分显著［１２］，健康叶片在５６０ｎｍ附近有明显的叶绿素高反射峰，而随着烟煤病严重程度的增大，叶绿素反射峰逐渐消失，在烟煤病严重程度达到８０％以上时，叶片的光谱反射率保持平稳。健康程度高的叶片在红边区域的光谱反射率会急剧升高，最高可达０．７８，而病变叶片的光谱反射率上升缓慢，并出现“红移”现象。因此从单叶尺度光谱反射特征上看，５６０ｎｍ附近的高反射峰是区分健康叶片和病变叶片的重要依据；在近红外波段内，烟煤病越严重，银木叶片的反射率越低，叶片的光谱反射率大小与烟煤病严重程度呈负相关。图３银木叶片光谱反射率随波长变化曲线Ｆｉｇ．３ＴｈｅｃｕｒｖｅｏｆＣｉｎｎａｍｏｍｕｍＳｅｐｔｅｎｔｒｉｏｎａｌｅｌｅａｆｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ图４不同烟煤病严重程度银木叶片光谱反射率曲线Ｆｉｇ．４ＳｐｅｃｔｒａｌｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｃｕｒｖｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌｏｆＳｏｏｔｙｍｏｕｌｄｓｅｖｅｒｉｔｙｆｏｒＣｉｎｎａｍｏｍｕｍＳｅｐｔｅｎｔｒｉｏｎａｌｅ２．３烟煤病严重程度与光谱反射率相关性研究本实验主要是基于不同烟煤病严重程度的叶片与其对应的光谱反射率之间的相关性研究，排除了叶绿素含量、水分、重金属等组分的影响，烟煤病严重程度是影响叶片光谱信息的唯一变量。相关分析结果如图５所示，总体上烟煤病严重程度与叶片光谱反射率呈负相关，５００～６３０和７
图２不同烟煤病严重程度的银木叶片Ｆｉｇ．２Ｌｅａｖｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｇｒｅｅｏｆｓｏｏｔｙｍｏｕｌｄ段内不同严重程度的叶片光谱反射率差异十分显著［１２］，健康叶片在５６０ｎｍ附近有明显的叶绿素高反射峰，而随着烟煤病严重程度的增大，叶绿素反射峰逐渐消失，在烟煤病严重程度达到８０％以上时，叶片的光谱反射率保持平稳。健康程度高的叶片在红边区域的光谱反射率会急剧升高，最高可达０．７８，而病变叶片的光谱反射率上升缓慢，并出现“红移”现象。因此从单叶尺度光谱反射特征上看，５６０ｎｍ附近的高反射峰是区分健康叶片和病变叶片的重要依据；在近红外波段内，，烟煤病越严重，银木叶片的反射率越低，叶片的光谱反射率大小与烟煤病严重程度呈负相关。图３银木叶片光谱反射率随波长变化曲线Ｆｉｇ．３ＴｈｅｃｕｒｖｅｏｆＣｉｎｎａｍｏｍｕｍＳｅｐｔｅｎｔｒｉｏｎａｌｅｌｅａｆｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ图４不同烟煤病严重程度银木叶片光谱反射率曲线Ｆｉｇ．４ＳｐｅｃｔｒａｌｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｃｕｒｖｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌｏｆＳｏｏｔｙｍｏｕｌｄｓｅｖｅｒｉｔｙｆｏｒＣｉｎｎａｍｏｍｕｍＳｅｐｔｅｎｔｒｉｏｎａｌｅ２．３烟煤病严重程度与光谱反射率相关性研究本实验主要是基于不同烟煤病严重程度的叶片与其对应的光谱反射率之间的相关性研究，排除了叶绿素含量、水分、重金属等组分的影响，烟煤病严重程度是影响叶片光谱信息的唯一变量。相关分析结果如图５所示，总体上烟煤病严重程度与叶片光谱反射率呈负相关，５００～６３０和７
【作者单位】： 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室;首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室;西南大学地理科学学院;
【基金】：国家自然科学基金青年科学基金项目(41201436,41201488)资助
【分类号】：S432.4
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1 杨慧;云南地区烟煤菌形态学与分子系统学的研究[D];中国林业科学研究院;2014年
本文编号：2551689
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