基于单积分球测量系统和反演策略的油菜叶片叶绿素分析研究
发布时间：2021-08-17 12:36
叶片叶绿素含量是反映作物生长状态的重要指示因子,如何快速、准确的定量获取叶绿素含量对作物生长监测、胁迫分析、估产等具有极其重要的意义。针对目前叶绿素含量预测结果精度差、效率低的问题,本文基于油菜叶片叶绿素反演的需求,构建了单积分球测量系统平台,并选择随机森林模型和PROSPECT模型探索了叶绿素反演的最优策略,具体研究内容如下:（1）基于ANGERS数据库研究了不同反演策略对叶绿素反演的影响。基于ANGERS数据库中400-2450 nm的反射率、透射率,叶绿素含量的数据,比较了不同波段范围（400-1000 nm、400-2450 nm）、不同光谱采集方式（反射率、透射率、反射率+透射率）、以及不同反演模型对叶绿素含量预测的结果,发现基于PROSPECT模型400-1000 nm的反射率+透射率反演叶绿素的优选性。（2）构建了单积分球检测系统平台。构建了适合测量油菜叶片400-1000 nm的半球反射率、半球透射率的测量系统平台。为了确保油菜叶片光谱测量的可靠性,基于20%Intralipid溶液和Blue dye粉末,制作了5种不同浓度的参考标样,并根据Beer-Lambert定律...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
浙江大学硕士学位论文 第二章 基于 ANGERS 数据库的叶绿素反演研究物叶片上表面的半球反射率和下表面的半球透射率，其中半球反射率是指叶片上表面所有方向的反射率、半球透射率是指叶片下表面所有方向的透射率。植物叶片每一致密层都假设为光学同性层，其折射率为 n，吸收系数为 k，并将描述叶片所有致密层数量的参数从整数延伸为实数，也作为描述叶片结构的参数。其中 k 由该致密层所有的吸收物质，如色素、水等物质的吸收系数和具体含量计算所得[60]。PROSPECT 正演模型输入有关叶片结构参数和生化组分的含量，基于叶片结构和各吸收物质的函数模拟仿真可见光到中红外范围内 (400-2500 nm)的叶片反射光谱和透射光谱
图 2.2 PROSPECT-INVERTION 模型理论Figure 2.2 The theory of PROSPECT-INVERTION model化组分的吸收系数的光学属性和植物叶片的内部结构及生化组分含量密切相关的厚度，以及内部的组织分布。生化组分主要包含叶片内部干物质主要包括了叶片的蛋白质、淀粉、木质素、纤维素等织细胞的各种细胞器中，其在植物叶片中的质量百分比为 90细胞器[61]。色素的分类有很多，主要包括了占大比例的叶绿素素等[39]。干物质中如纤维素、半纤维素、木质素是组成细胞壁，其质量百分比为 5-10%；干物质中如蛋白质等是组成各种细成分；干物质中如淀粉、核糖和各类生化反应的酶是细胞生命生命无法生存[62]。植物叶片中的主要色素物质，其被细分有叶绿素a和叶绿素b
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光谱和成像技术的作物养分生理信息快速检测研究进展[J]. 何勇,彭继宇,刘飞,张初,孔汶汶. 农业工程学报. 2015(03)
[2]我国油菜产业发展成就、问题与科技对策[J]. 殷艳,王汉中. 中国农业科技导报. 2012(04)
[3]近红外光谱和化学计量学对不同产地不同产期当归的定性研究[J]. 李波霞,魏玉辉,席莉莉,段好刚,武新安. 光谱实验室. 2011(04)
[4]基于集成类随机森林方法的神经胶质瘤特征基因选择的研究[J]. 来海锋,韩斌,厉力华,陈岩,祝磊,代琦. 生物物理学报. 2010(09)
[5]基于Hyperion数据的森林叶绿素含量反演[J]. 杨曦光,范文义,于颖. 东北林业大学学报. 2010(06)
[6]基于主成分分析和BP神经网络的法国梧桐叶绿素含量高光谱反演研究[J]. 姚付启,张振华,杨润亚,何玉春,张燕,崔素芳,王海江. 测绘科学. 2010(01)
博士论文
[1]冬油菜氮素营养高光谱特异性及定量诊断模型构建与推荐追肥研究[D]. 李岚涛.华中农业大学 2018
[2]针叶辐射传输模型研究[D]. 王军.南京大学 2018
[3]基于光谱与光谱成像技术的油菜病害检测机理与方法研究[D]. 张初.浙江大学 2016
[4]基于机器学习和辐射传输模型的农作物叶绿素含量高光谱反演模型[D]. 吕杰.中国地质大学(北京) 2012
[5]基于高光谱成像技术的作物叶绿素信息诊断机理及方法研究[D]. 张东彦.浙江大学 2012
硕士论文
[1]室内氮胁迫油菜叶片生化参数高光谱估算模型研究[D]. 田粉粉.吉林大学 2018
[2]油菜的高光谱特征及其生理参数估算模型研究[D]. 孙勃岩.西北农林科技大学 2017
[3]基于辐射传输模型的植被类胡萝卜素含量光谱指数法反演研究[D]. 王弘.华东师范大学 2016
[4]用于水果组织光传输特性检测的单积分球系统研制及应用[D]. 方振欢.浙江大学 2015
[5]基于PROSPECT模型的叶片重金属铜含量反演研究[D]. 陆成.吉林大学 2013
本文编号：3347780
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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浙江大学硕士学位论文 第二章 基于 ANGERS 数据库的叶绿素反演研究物叶片上表面的半球反射率和下表面的半球透射率，其中半球反射率是指叶片上表面所有方向的反射率、半球透射率是指叶片下表面所有方向的透射率。植物叶片每一致密层都假设为光学同性层，其折射率为 n，吸收系数为 k，并将描述叶片所有致密层数量的参数从整数延伸为实数，也作为描述叶片结构的参数。其中 k 由该致密层所有的吸收物质，如色素、水等物质的吸收系数和具体含量计算所得[60]。PROSPECT 正演模型输入有关叶片结构参数和生化组分的含量，基于叶片结构和各吸收物质的函数模拟仿真可见光到中红外范围内 (400-2500 nm)的叶片反射光谱和透射光谱
图 2.2 PROSPECT-INVERTION 模型理论Figure 2.2 The theory of PROSPECT-INVERTION model化组分的吸收系数的光学属性和植物叶片的内部结构及生化组分含量密切相关的厚度，以及内部的组织分布。生化组分主要包含叶片内部干物质主要包括了叶片的蛋白质、淀粉、木质素、纤维素等织细胞的各种细胞器中，其在植物叶片中的质量百分比为 90细胞器[61]。色素的分类有很多，主要包括了占大比例的叶绿素素等[39]。干物质中如纤维素、半纤维素、木质素是组成细胞壁，其质量百分比为 5-10%；干物质中如蛋白质等是组成各种细成分；干物质中如淀粉、核糖和各类生化反应的酶是细胞生命生命无法生存[62]。植物叶片中的主要色素物质，其被细分有叶绿素a和叶绿素b
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光谱和成像技术的作物养分生理信息快速检测研究进展[J]. 何勇,彭继宇,刘飞,张初,孔汶汶. 农业工程学报. 2015(03)
[2]我国油菜产业发展成就、问题与科技对策[J]. 殷艳,王汉中. 中国农业科技导报. 2012(04)
[3]近红外光谱和化学计量学对不同产地不同产期当归的定性研究[J]. 李波霞,魏玉辉,席莉莉,段好刚,武新安. 光谱实验室. 2011(04)
[4]基于集成类随机森林方法的神经胶质瘤特征基因选择的研究[J]. 来海锋,韩斌,厉力华,陈岩,祝磊,代琦. 生物物理学报. 2010(09)
[5]基于Hyperion数据的森林叶绿素含量反演[J]. 杨曦光,范文义,于颖. 东北林业大学学报. 2010(06)
[6]基于主成分分析和BP神经网络的法国梧桐叶绿素含量高光谱反演研究[J]. 姚付启,张振华,杨润亚,何玉春,张燕,崔素芳,王海江. 测绘科学. 2010(01)
博士论文
[1]冬油菜氮素营养高光谱特异性及定量诊断模型构建与推荐追肥研究[D]. 李岚涛.华中农业大学 2018
[2]针叶辐射传输模型研究[D]. 王军.南京大学 2018
[3]基于光谱与光谱成像技术的油菜病害检测机理与方法研究[D]. 张初.浙江大学 2016
[4]基于机器学习和辐射传输模型的农作物叶绿素含量高光谱反演模型[D]. 吕杰.中国地质大学(北京) 2012
[5]基于高光谱成像技术的作物叶绿素信息诊断机理及方法研究[D]. 张东彦.浙江大学 2012
硕士论文
[1]室内氮胁迫油菜叶片生化参数高光谱估算模型研究[D]. 田粉粉.吉林大学 2018
[2]油菜的高光谱特征及其生理参数估算模型研究[D]. 孙勃岩.西北农林科技大学 2017
[3]基于辐射传输模型的植被类胡萝卜素含量光谱指数法反演研究[D]. 王弘.华东师范大学 2016
[4]用于水果组织光传输特性检测的单积分球系统研制及应用[D]. 方振欢.浙江大学 2015
[5]基于PROSPECT模型的叶片重金属铜含量反演研究[D]. 陆成.吉林大学 2013
本文编号：3347780
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