苜蓿人工草地高光谱遥感估产模型的研究

摘要 ： 实地测量 了 １ Ｏ 个 苜蓿 品种 在 不 同生 长 时 期 的 冠 层 高 光 谱 数 据 ， 用 以消 除 不 同 品种 间 光 谱 的 差 异 性 ， 并 以 多 个波段的反射率 、 一 阶导 数 和 多 种 光 谱 吸 收 特 征 参 数 为 光 谱 参 数 ， 运 用 多 种 单 变 量 回 归模 型 ， 对 人 工 苜 蓿 草 地 的鲜
（ １ ． 内蒙 古 农 业 大 学 生态 环 境 学 院 ， 内蒙 古 呼和 浩 特 ０ １ ０ ０ １ ９ ； ２ ． 中 国农 业 科 学 院 草 原研 究 所 ， 内蒙 古 呼 和浩 特 ０ １ ０ ０ １ ０ ３ ． 内 蒙古 农 业 大 学 理 学 院 ， 内蒙 古 呼和 浩 特 ０ １ ０ ０ １ ９ ）
中 图分 类 号 ： ￥ ８ １ ２ ． ３ ； ￥ ５ ５ １ ． ７ ； ￥ １ ２ ７
ＤｏＩ ： １ ０ ． １ １ ６ ８ ６ ／ ｃ ｙ ｘ ｂ ２ ０ １ ４ ０ １ １ １
文献 标 识 码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ ５ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ８ ４ — ０ ８
目前 ， 高光 谱分 辨率 遥感 （ ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ ｒ ｅ ｍｏ ｔ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ ） 技术 在植 被 上 的应用 与发展 ， 已经 使植 被 监 测 和研
究进 入 到 了精 准化 、 定量 化和 机理化 的新 阶段 。植被 光谱 与植 物 品种 、 植 株 密度 、 冠 层结 构 、 叶 片形 状 、 叶 组织 结 构、 植 物 生化组 分及 比例 、 光谱 测量 条件 （ 如气 象条件 、 光谱 仪分 辨率 、 测量 日期 、 背景 ） 等 因素有关 ＿ 】 ］ 。所 以 ， 可 以
为ｒ 一０ ． ８ ５ ２ ， 均方根误差为 ０ ． ４ ６ ６ ｋ ｇ ／ ｍ ， 相对误差 为 ２ １ ． １ ４ ， 其估算精度最高 ， 可作 为多 个 苜 蓿 品种 统 一 使 用 的
鲜草产量高光谱估算模型 。
关键 词 ： 苜蓿 ； 品种 ； 鲜草产量 ； 高光谱遥感 ； 回归 模 型
种 识别 等领 域ｌ ＿ ３ ］ 。我 国应 用 高 光 谱 ， 还 主要 集 中在 小 麦 （ Ｔ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ｕ ｍ ａ ｅ ｓ ｔ ｉ ｖ ｕ ｍ） 、 水稻 （ Ｏ ｒ ｙ ｚ ａ ｓ ａ ｔ ｉ ｖ ａ） 、 玉米 （ Ｚ ｅ ａ
ｍａ ｙ ｓ ） 、 棉花（ Ｇ ｏ ｓ ｓ ｙ ｐ ｉ ｕ ｍ ｂ ａ ｒ ｂ ａ ｄ ｅ ｎ ｓ ｅ ） 、 大豆（ Ｇ ｌ ｙ ｃ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｘ） 等大 宗农 作物 长 势 的监测 和 比较 ， 较 广泛 地 应 用 于主 要产粮 县旱 地 和水 田作物 的物候 期监 测 ， 在 草地 资源 上应用 还不 是很 多 ， 人 工牧 草地植 被监 管方 面更少 。
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草
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业
学
报
第２ ３ 卷
第 １ 期
２ ０ １ ４年 ２月
Ａ ＣＴ Ａ ＰＲＡ ＴＡ ＣＵ ＬＴ Ｕ ＲＡ Ｅ Ｓ Ｉ ＮＩ ＣＡ
Ｖｏ ｌ ＿ ２ ３ ， Ｎｏ ． １
苜 蓿 人 工草 地 高 光谱 遥 感 估产 模 型 的研 究
吕小 东 ， 王建 光 ， 孙 启 忠 ， 姚 贵平 。 ， 高凤 芹
草 产 量 进 行 了 估 算 。结 果 表 明 ， 复合 、 指数 等非 线 性 模 型 要 优 于 线 性 模 型 ， 在 同类型 的光谱参数 中 ， 线 性 模 型 决 定
系数高的参数 ， 其二次型 、 三 次 型 多项 式 和 复合 、 乘幂 、 指 数 等 非 线 性 回归 模 型 的决 定 系 数 通 常 也 比 较 高 ， 且 通 常 高 于线性模型 ； 诸多估算模型 中， 以７ ４ ７ ａ ｍ 处 一 阶导 数 为 自变 量 的复 合 、 指数 ２ 种 形 式 的估 算 模 型 ， 其 相 关 系数 最 高
在 国外 ， Ｋａ ｗａ ｍｕ ｒ ａ 等 通过 高光谱 来 预测禾 草与 白三 叶 （ Ｔ ｒ ｉ ｆ ｏ ｌ ｉ ｕ ｍ ｒ ｅ ｐ ｅ ｎ ｓ ） 混播 草 地 中豆科 植 物 的组 分含
量 。Ｚ ｈ ａ ｏ等 ＿ ５ 发现 波段 １ １ ４ ５和 １ ２ ０ ５ ｎ ｍ 的反 射 率 可 以用 于 狗牙 根 （ Ｃ ｙ ｎ ｏ ｄ ｏ ｎ ｄ ａ ｃ ｔ ｙ ｌ ｏ ｎ ） 草地生物量的估算 。 Ｍｕ ｔ ａ ｎ ｇ ａ 等＿ ６ 利用 草地 的高光 谱 吸收 特征 来估 测 牧 草 品质 。Ｐ ｏ ｓ ｔ 等 以多种 禾 草 与 苜蓿 （ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｇ ｏ ｓ ａ ｔ ｉ ｖ ａ ） 混 播地 为对 象 ， 发 现红 光 区域 内、 红光 和近红 外 区域之 间 的导数 光谱 ， 与 牧 草 营养 品质 和生 物 量显 示 出的相 关 性 为 最高 。国 内的研 究也 认为 ， 光谱 一 阶导数在 一定 程度 上 能较好 的消 除土 壤 环境 的影 响 ， 并 结合 线 性 、 对数、 指数 、
应 用高 光谱遥 感数 据对 重要 的植物 生长信 息 （ 如覆盖 度 、 叶面 积 、 生 物量 、 叶绿素 含量 等） 进 行反演 ， 拟合 出植 物生 长参 数 的定量 模 型 ， 从 而实现 对植 被冠层 快速 、 有效 、 非接 触 、 无 破坏 的野 外 信息 采 集与 处理 ， 加强 对植 被 长 势 的 实 时诊 断研究 ， 乃 是 国内外农 业遥 感学者 们 的研究 热点 之一 ＿ ２ ］ 。 在 草地 资源 领域 ， 高光谱 研究 以其快 速 、 便捷 、 准确 等优 势 ， 受 到世 界各 国学者 的普遍 关 注 。 目前 ， 国外 已将 高光谱 遥感 技术 广泛应 用 于草地植 被 生化参 数 的无 损 伤估 算牧 草 品质 参 数测 定 、 含水 率估 测 、 退 化 草地 指 示 、 草