基于高光谱植被指数的棉田冠层特征信息估算模型研究
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中 图 分 类 号 ： ５ ２Ｔ ７ ￥ ６ ：Ｐ ９ 文献 标 志码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ ２７ ０ （ ０ １ ０ —４ ６ ０ １ ０ — ８ ７ ２ ｌ ） ５０ ７ —５
Ｅｓｉ ｔ ｎ Ｍｏ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｃｏｔ ｎ Ｃａ ｏ ｙ Ｓ ｒ ｃｕ ｅ Ｐａ ａ ｔ ｒ ａ ｅ ｎ Ｈｙ ｅ — ｔ ｍａ ｉ ｄ ｌ ｏ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔ ｎ ｐ ｔｕ ｔ ｒ ｒ ｍｅ ｅ ｓ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｐ ｒ ｏ
模 型 为 最 优 。 可 见 ， 用 高 光谱 遥 感 技 术可 以分 析 、 拟 、 价 、 测棉 花冠 层特 征 参 量 ． 精 准 种 植 棉 花 提 供 利 模 评 预 为
了依 据
关 键 词 ： 光谱 遥 感 ； 花 冠 层 信 息 ； 一化 植 被 指 数 ； 高 棉 归 比值 植 被 指 数 ； 算 模 型 估
ｎ ｑ ｅ Ａｆ ｒｅ ｔ ｔ ｎ ａ ｄ ｅ ａｕ ｔ ｎ ｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｆｔ ｅ ｍｏ ｅ，ｔ ｅ ｏ ｔ ｌｅ ｔ ｔ ｎ ｍｏ ｅ ａ ａ ｔｒ ｏ ｈ ｏｔ ｎ ｉ ｕ ． ｔ ｓｉ ｉ ｎ ｖ ｌ ａｉ ｆｔ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｄ ｌ ｈ ｐ ｉ ｓ ｍａｉ ｄ ｌ ｒ ｍｅｅ ｓ ｆ ｒｔ ｅ ｃ ｔ ｅ ｍａ ｏ ｏ ｈ ｈ ｍａ ｉ ｏ ｐ ｏ
量模型。 经过 对 估 算 模 型 的 精 度检 验和 评 价 ， 终 筛选 出表 征 棉 花 冠 层 结 构 特 征 参数 的最 佳 估 算 模 型 。 最 结果 表 明 ， 于 归 一化 植被 指 数 预 测 棉 花 叶 面 积 指 数 ， 基 以幂 函数 （＝ １ ８ ｘ ，＝ ． ７ 的 模 型 为 最 优 ： 于 比值 ｙ ｌ ． ４ ｒＯ８ ６ ） ０ ０ 基 植 被 指 数 预 测 棉 花 单位 面积 地 上 部 鲜 生 物 量 ， 以指 数 函 数 （＝ ２２ １ ｅｐ０１２ ｘ ， ０８ １ 的 估 计模 型 为最 ｙ ５ ． ・ｘ （．０４ ）ｒ ．１４ ） ６ ＝ 优 ； 于 比值 植 被 指 教 预 测 棉 花 单 位 面 积 地 上 部 干 生 物 量 ， 基 以指 数 函数 （＝ ．５ ２ ｅｐ０１ ３ ， ０８ ３ 的 ｙ ９５５ －ｘ （ １３ ）ｒ ． ０ ） ｘ ＝ ３
依 据
光 谱 反 射 率 的 对 数 变 换 、 种 植 被 指 数 、 射 率 各 反
倒 数 的对 数 变 换 等 ） 为 白变 量 ， 作 以植 被 或 农 作 物 的生 物物 理 、 生物 化学 参数 （ Ｌ Ｉ生 物量 等 ） 如 Ａ、
Ａｇｉｕｔ ａ ｄ ｅｌ ｔｎＳ ｉ ｃ， ｈｈｚ， ｎｉ ｇ８２ ０ ， ｈ ａ ｒ ｌ ｒｌ ｎ ｃ ｍａｉ ｃｅ ｅ Ｓ ｉｅｉＸｉ ａ ３ ０ ０ Ｃ ｉ ） ｃ ｕ ａ Ｒ ａ ｏ ｎ ｊｎ ｎ
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叶面 积 指 数 Ｌ ＩＬ ａ ａｅ ｄｘ 、 物 量 等 参 数 Ａ （ ｅｆ ｒａ ｎ ｅ ）生 ｉ
的光谱 识别 反演 模 型 。从 而促 进 了高 光谱 分辨 率
遥 感技 术 在 棉 花遥 感 诊 断 中 的应 用 ， 推进 了遥 感 定 量化 研 究 的进 程 ， 为精 准 种植 棉 花 提供 了理 论
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基 金 项 目 ： 疆 生 产 建 设兵 团重 大科 技 专 项 （０ ７ Ｘ０ ） 助 ； 准农 业 与信 息 技 术 应 用 与示 范 （０ ７ Ｘ ３ 新 ２０Ｚ ３资 精 ２０Ｚ ０）
Ｉ Ｃｎ祁：光指田征算究 ４ — ５ 亚基谱数冠信模 ７ — 期 Ｎｃ于植的层息型 ７ — ｏ ｃ 高被棉特估研 ｉ等 ｔｅ ｔｎ ｏ ｅ 琴
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ｉ ｅ ｅ ｔ ａ ｉ ｏｄ １ ｎｄ ｘ； ｓｉ ｔｏｎｍ ｍ ｅ
高 光谱 分 辨 率遥 感 技术 不仅 可 以 提 Nhomakorabea 对 农
作 物 和植 被 类 型 的识 别 能力 ． 且可 以用 来监 测 而 农 作 物 长 势 长 相 、 演农 作 物 的理 化 特 性 、 断 反 诊
肥 以及监 测 病 虫害 等方 面 有 其独 特 的应 用 潜力 ，
是 未来精准农 业和农业 可持续发展 的重要手 段回 。
本研 究 通过 利 用 高光 谱 分辨 率 技术 ， 现对 实 棉 田冠 层快 速 、 效 、 接触 、 有 非 非破 坏 的 田 间信 息 采集 与 处 理 ， 研 究 其反 射 光 谱 与冠层 结 构 参数 并
作 物 营养 状 况 、 取 作 物 冠 层 信 息 、 计 作 物 的 提 估
ｓ ｅ ｔａ ｇ ｔ ｔ ｎ Ｉｄ ｘ ｐ ｃｒ ｌ Ｖｅ ｅａ ｉ ｎ ｅ ｏ ＱＩ ａｑｎ， ８Ｘｉ Ｃ Ｅ Ｇ ａ ｎ， Ｉ ｉｏ ｇ， Ｈ Ｎ ａ Ｃ Ｅ Ｊ ｎ —ｉ Ｌ ｎ ， Ｈ Ｎ ｕ ｎｗｅ ＬＮ Ｈａ ｒｎ Ｃ Ｅ Ｙ ｈ， Ｈ Ｎ ａ Ｙ — ｉ
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Ｃｏ ｔ ｎ ｉ ｎｃ ｔ ｏ Ｓｃ ｅ ｅ
棉 花 学 报 Ｃ ￣ ｎ Ｓ ｉ ｃ ２ １ ，３ ５ ： ７ ～ ８ ｏ ｏ ｃｅ ｅ ｎ ０ １２ （ ）４ ６ ４ ０
基 于高光谱植被指数 的棉 田冠层特征信 息估算模型研 究
祁 亚琴 ， 新 ， 吕 陈冠 文 ， 海荣 ， 林 陈 燕 ， 陈 剑 ’
ａｅ ｄ ｘ，ｈ ｏ ｒ ｕ ｃ ｏ ｄｌ（ １ ． ４ ，＝ ．０ ６） ｓｈ ｅｔｆｒｈ ｓｍａｉｎｏ ￣ ｎｆ ｓ ｉ ｓ ｏ ｅ ｒａ ｎ ｅ）ｔｅ ｗｅ ｆｎ ｔ ｎｍｏ ｅ ０ ｘ ｉ ｐ ｉ １８ ｔ０８ ７ ｉ ｔｅ ｓ ｏ ｅｅｔ ｔ ｆ ｏ ｏ ｅｈｂｏ ｓ ｂ ｖ ｂ ； ｔ ｉ ｏ ｃ ｒ ｍａ ａ ｒ ｕ ｄ ｓｄｏ Ｖ ，ｈ ｅｐ ｎｎｉ ｃｉ ｄ ｌ． ２２ 。ｘ （． ４ ）ｒ０８ ｉｔｅ ｓ ｎ ｔ ｔ ｎｏ ｃ ｔ ｇｏ ｎ ａｅ ｎＲ Ｉｔ ｘｏ ｅ ｔ ｌ ｎ ｔ ｎｍｏ ｅ （ ５ ． １ ｅｐ０１２ ｘ，＝ ．１４ ）ｓｈ ｅｔａｄｆｒ ｓｍａｏ ｆ ｏ— ｂ ｅ ａｆ ｕ ｏ ６ ０ １ ｂ ； ｏ ｅｉ ｉ ｔｎｄｙ ｉｍａｓ ｂ ｖ ｒｕ ｄｂｓｄｏ Ｖ ，ｈ ｘｏ ｅｔ ｌ ｎｔ ｎｍｏ ｅ ｙ ９５ ５ －ｘ （．１３ ）ｒ ０８ ３ ” ｉｏ ｔ １ ｏ ｒ ｏ ｓ ａｏ ｅ ｏ ｎ ａｅ ｎＲ Ｉｔｅｅｐ ｎｎｉ ｃｉ ｄｌ（ ．５２ ｅｐ ０１ ，＝ ．３ ０）ｓ ｐｉ ． ｂ ｇ ａｆ ｕ ｏ ｘ ＝ ３ ｍａ
之 间 的关 系 ， 而 建立 棉 花 不 同生 育 时期 冠 层 与 进
植 被 和 农 作 物 高 光 谱 研 究 中最 为广 泛 采 用 的研 究 技 术 之 一 ＿ 它 以 高光 谱 数 据 或 它 们 的变 换 形 ３ ＿ ， 式（ 如原 始光 谱 反 射率 、 阶高 阶导 数 光谱 、 始 一 原
农 学参 数 、 学 成分 ＿， 且 在 估 产 、 学 调 控 水 化 １并 ］ 科
收稿 日期 ：０ ０１—０ ２ １—２３
作者简介 ： 亚琴（９ ９）女 ， 祁 １ ７一 ， 在读博士 ，ｉｑａ４ ２ １ｎｃｒ ； ｑ ｉ １＠２ｃ ． ｎ 通讯作者 ｌ ｈ＠ｓｈ ． ｍ ａ ０ ｏ ｘ ｚ ｏｕ ｏ ｓ ｃ
ｔｒｓｉ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｎ ａ ｒ ｖ ｄ ａ ｉ ｆ ｒ ｒ ｃ ｓｏ ｏ ｏ ｌｎ ｉ ｇ ｅｉｔ ａ ａ ｔ ｒ ｄｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅａｂ ｓｓｏ ｅ ｉｉ ｎ ｃ ￣ ｎ ｐ ａ ｔ ． ｃ ａ ｐ ｎ Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｐ ｒ ｐ ｃ ｒ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓｎ ； ｏ ｏ ａ ｏ ｙ ｉ ｆ ｒ ａｉ ｎ ｎ ｒ ｌ ｅ ｉ ｅ ｅ ｃ ｅ ｅ ａｉ ｎ ｉ ｄ ｘ；ｒ ｔ ｅ ｅ ａｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｙ ｅ ｓ ｅ ｔａ ｒ ｍｏ ｅ ｓｎ ｉｇ ｃ Ｕ ｎ ｃ ｎ ｐ ｏ ｎ ｍ ｔ ； ｏ ｍａ ｉ ｄ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｖ ｇ ｔｔ ｅ ｏ ｚ ｆ ｏ ｎ ａｉ ｖ ｇ ｔｔ ｏ ｏ
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（ ． 疆 兵 团 绿 洲 生态 农 业重 点 实验 室 ／ 河 子 大 学 ， 河 子 ８ ２ ０ ； ． 疆 农 垦 科 学 院 ， 河 子 ８ ２ ０ ） １新 石 石 ３０ ３２ 新 石 ３ ００
摘 要 ： 用 Ａ Ｄ Ｆ ｅ ｐ ｃ ｒ ＮＩ ５ ０型 光 谱 辐 射仪 获 取 了棉 花 不 同 生育 时 期 的 冠 层 高 光谱 反 射 率 并 通 采 Ｓ ｉｌ Ｓ ｅ ｏ ｄ Ｐ Ｖ Ｒ２ ０ 过 光 谱 分 析技 术 ， 立 了基 于 高 光谱 植 被 指 数— — ９ 一 化 植 被 指 数 和 比值 植 被 指 数 的 棉 田冠 层 特 征 信 息 的定 建 ５ －
文 章 编 号 ： ０ ２７ ０ （ ０ １ ０ —４ ６ ０ １ ０ — ８ ７ ２ ｌ ） ５０ ７ —５
Ｅｓｉ ｔ ｎ Ｍｏ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｃｏｔ ｎ Ｃａ ｏ ｙ Ｓ ｒ ｃｕ ｅ Ｐａ ａ ｔ ｒ ａ ｅ ｎ Ｈｙ ｅ — ｔ ｍａ ｉ ｄ ｌ ｏ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔ ｎ ｐ ｔｕ ｔ ｒ ｒ ｍｅ ｅ ｓ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｐ ｒ ｏ
模 型 为 最 优 。 可 见 ， 用 高 光谱 遥 感 技 术可 以分 析 、 拟 、 价 、 测棉 花冠 层特 征 参 量 ． 精 准 种 植 棉 花 提 供 利 模 评 预 为
了依 据
关 键 词 ： 光谱 遥 感 ； 花 冠 层 信 息 ； 一化 植 被 指 数 ； 高 棉 归 比值 植 被 指 数 ； 算 模 型 估
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量模型。 经过 对 估 算 模 型 的 精 度检 验和 评 价 ， 终 筛选 出表 征 棉 花 冠 层 结 构 特 征 参数 的最 佳 估 算 模 型 。 最 结果 表 明 ， 于 归 一化 植被 指 数 预 测 棉 花 叶 面 积 指 数 ， 基 以幂 函数 （＝ １ ８ ｘ ，＝ ． ７ 的 模 型 为 最 优 ： 于 比值 ｙ ｌ ． ４ ｒＯ８ ６ ） ０ ０ 基 植 被 指 数 预 测 棉 花 单位 面积 地 上 部 鲜 生 物 量 ， 以指 数 函 数 （＝ ２２ １ ｅｐ０１２ ｘ ， ０８ １ 的 估 计模 型 为最 ｙ ５ ． ・ｘ （．０４ ）ｒ ．１４ ） ６ ＝ 优 ； 于 比值 植 被 指 教 预 测 棉 花 单 位 面 积 地 上 部 干 生 物 量 ， 基 以指 数 函数 （＝ ．５ ２ ｅｐ０１ ３ ， ０８ ３ 的 ｙ ９５５ －ｘ （ １３ ）ｒ ． ０ ） ｘ ＝ ３
依 据
光 谱 反 射 率 的 对 数 变 换 、 种 植 被 指 数 、 射 率 各 反
倒 数 的对 数 变 换 等 ） 为 白变 量 ， 作 以植 被 或 农 作 物 的生 物物 理 、 生物 化学 参数 （ Ｌ Ｉ生 物量 等 ） 如 Ａ、
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本研 究 通过 利 用 高光 谱 分辨 率 技术 ， 现对 实 棉 田冠 层快 速 、 效 、 接触 、 有 非 非破 坏 的 田 间信 息 采集 与 处 理 ， 研 究 其反 射 光 谱 与冠层 结 构 参数 并
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基 于高光谱植被指数 的棉 田冠层特征信 息估算模型研 究
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之 间 的关 系 ， 而 建立 棉 花 不 同生 育 时期 冠 层 与 进
植 被 和 农 作 物 高 光 谱 研 究 中最 为广 泛 采 用 的研 究 技 术 之 一 ＿ 它 以 高光 谱 数 据 或 它 们 的变 换 形 ３ ＿ ， 式（ 如原 始光 谱 反 射率 、 阶高 阶导 数 光谱 、 始 一 原
农 学参 数 、 学 成分 ＿， 且 在 估 产 、 学 调 控 水 化 １并 ］ 科
收稿 日期 ：０ ０１—０ ２ １—２３
作者简介 ： 亚琴（９ ９）女 ， 祁 １ ７一 ， 在读博士 ，ｉｑａ４ ２ １ｎｃｒ ； ｑ ｉ １＠２ｃ ． ｎ 通讯作者 ｌ ｈ＠ｓｈ ． ｍ ａ ０ ｏ ｘ ｚ ｏｕ ｏ ｓ ｃ
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（ ． 疆 兵 团 绿 洲 生态 农 业重 点 实验 室 ／ 河 子 大 学 ， 河 子 ８ ２ ０ ； ． 疆 农 垦 科 学 院 ， 河 子 ８ ２ ０ ） １新 石 石 ３０ ３２ 新 石 ３ ００
摘 要 ： 用 Ａ Ｄ Ｆ ｅ ｐ ｃ ｒ ＮＩ ５ ０型 光 谱 辐 射仪 获 取 了棉 花 不 同 生育 时 期 的 冠 层 高 光谱 反 射 率 并 通 采 Ｓ ｉｌ Ｓ ｅ ｏ ｄ Ｐ Ｖ Ｒ２ ０ 过 光 谱 分 析技 术 ， 立 了基 于 高 光谱 植 被 指 数— — ９ 一 化 植 被 指 数 和 比值 植 被 指 数 的 棉 田冠 层 特 征 信 息 的定 建 ５ －