基于高光谱和图像技术的苹果叶片叶绿素和磷素含量估测研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:snowpine15505
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
叶绿素(Chlorophyll)和磷素(Phosphorus)是苹果树生长发育的重要营养元素,是作物健康生长和影响产量的物质基础。传统的叶绿素和磷素测定方法,多为实验室化验分析法,结果虽较为准确,但存在费时、费力的缺点。近年来发展起来的高光谱遥感和图像分析等无损检测技术,因其具有方便快捷的优点,能够实现无损、快速和准确地估测植物营养状况,对提高苹果树的信息化管理具有重要的技术指导与实践意义。本研究以山东烟台栖霞和临沂蒙阴苹果园为研究区,以红富士苹果叶片为研究对象,分别于2014年和2015年5月(新梢旺长期)前后进行样本采集和试验数据测定。利用ASD Field Spec 4地物光谱仪和数码相机分别获取苹果叶片的光谱反射值和图像,在实验室里利用化学分析方法测定叶片叶绿素含量和磷素含量。通过数据分析,得到了苹果叶片磷素含量的原始光谱反射率的响应规律和相关关系,又对原始光谱反射率进行一阶微分变换,得到了一阶微分形式的响应规律和相关关系;构建并筛选了磷素含量的高光谱特征参量,建立了磷素含量的估测模型。在进行图像分割与颜色值的获取基础上,分析了苹果叶片叶绿素含量与RGB颜色参数的相关关系,筛选出了影响叶绿素含量的核心颜色参数,建立了叶绿素含量的估测模型。主要结果有:(1)得到了苹果叶片磷素含量的高光谱敏感波段。经过相关分析,苹果叶片磷素含量与350~2500 nm波段的高光谱反射率的呈显著负相关特性,其中,蓝光(521~568 nm)、红光(697~736 nm)、近红外(1347~1878 nm和2022~2400 nm)波段是磷素含量的敏感波段,其中在R1720处取得最高的相关系数r=-0.6485。(2)筛选出了不同叶绿素含量的苹果叶片核心颜色参数。经过苹果叶片图像直方图分析,构建并筛选了叶片叶绿素含量与RGB颜色系统的核心颜色参数,分别为B值、B/R、B/G、G/(R+G+B)、B/(R+G+B)、(R-B)/(R+B)、(GB)/(G+B)、(R-B)/(R+G+B)、(G-B)/(R+G+B)。(3)建立了苹果叶片磷素含量的估测模型。经比较分析,苹果叶片磷素含量的最佳估测模型为基于主要植被指数的变量组合(DVI(556,712),DVI(677,1728),RVI(542,1094),RVI(705,937),DVI(FDR567,FDR1980)基于高光谱和图像技术的苹果叶片营养状况估测研究NDVI(937,549),和DVI(FDR523,FDR1883))建立的随机森林模型,其估测模型的决定系数R2=0.9236,均方根误差RMSE=0.0158,相对误差为RE=6.9150%。(4)建立了苹果叶片不同叶绿素含量估测模型。基于敏感颜色参数B值、B/R、B/G、G/(R+G+B)、B/(R+G+B)、(R-B)/(R+B)、(G-B)/(G+B)、(RB)/(R+G+B)、(G-B)/(R+G+B)建立的叶绿素含量的支持向量机模型(SVM),对Chl.a、Chl.b、Chl.(a+b)和SPAD估测的决定系数R2分别为0.8754、0.8374、0.8671和0.8129,均方根误差RMSE分别为0.0194、0.0350、0.0497和0.9281,相对误差RE分别为0.8059%、1.7540%、1.122%和1.1894%,模型评估指标均通过了P=0.01极显著性检验水平,尤其是对Chl.a的估测效果最佳。
其他文献
“居邻史馆边,遥瞩蒋山巅。浓荫密遮市,高楼近插天。晨扪故宫础,暮觅半山园。兴废徜徉处,高翔看纸鸢。深院隔尘喧,木犀缀玉妍。觚棱犹古制,馆库和陈编。阅卷哀丹印,倚栏梦逝
高中政治是高中知识教学中的重要组成部分,其不仅关系到高中生的整体考试成绩,同时还关系到高中生的政治思维和意识培养,对于高中生的健康成长与发展具有非常重要的影响.在深
清朝的孝庄太后与康熙皇帝的祖孙关系在历代封建帝王家庭中可以说是最为亲密、而又最为独特的一种。清朝规定,皇子、皇女出生后,均由乳母、保姆喂养和服侍,与亲生额娘分居两
以广东工业大学研究生党支部建设现状为例,结合研究生党员群体对党支部建设的实际需求,以纵向型党支部和横向型党支部两种设置模式为研究对象,辅以问卷调查的形式,对该工科高
在中国人民志愿军赴朝作战56周年纪念时,我不禁回想起当年被选为文艺兵女代表,回国受到毛主席接见,特别是毛主席在我那本建国以来第一版第一卷上亲笔签名的情景.rn想到这遥远
新中国成立不久,在人民政府的支持和帮助下,董竹君把她一手创办的锦江川菜馆和锦江茶室扩大,并兼并了上海酒楼,然后将这三家合并成为锦江饭店,成为锦江饭店第一任董事长.自那
继电保护是电力系统稳定可靠持续供电的重要保障,它能够在电力系统发生故障或者电力元件出现问题导致电力系统故障时发出告警信号或者通过切断、跳闸等完成电力系统保护的自
琉璃瓦打中盗宝贼“珍妃之印”有惊无险文化大革命开始后,想借“破四旧”之名毁故宫文物的大有人在,周恩来下令关闭故宫博物院,并派了军队把故宫保护起来,所以,尽管“天下大
黄河小浪底水利枢纽工程是黄河干流上集减淤、防洪、防凌、供水灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程,能有效地调控黄河水沙,减缓下游河道的淤积,对周边地区的景观格局也
城镇化是现代化的必由之路,当前大力推进新型城镇化对我国经济平稳增长,产业结构转型升级,区域协调发展具有重要意义。而我国在推进城镇化的过程中出现“大城市病”和“异地城镇