新梢旺長期蘋果樹冠層氮素營養(yǎng)狀況的遙感反演.pdf

1、氮素（N）的快速診斷對(duì)作物精準(zhǔn)管理和優(yōu)質(zhì)高效具有重要意義，而遙感技術(shù)以其觀測(cè)范圍廣、時(shí)效快、信息豐富等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為了作物營養(yǎng)快速診斷技術(shù)方法，使大面積營養(yǎng)狀況診斷成為了可能。
　　本研究以山東省煙臺(tái)棲霞市為研究區(qū)，以新梢旺長期蘋果樹冠層為研究對(duì)象，基于SPOT-5衛(wèi)星遙感影像，結(jié)合實(shí)測(cè)地面蘋果樹冠層高光譜數(shù)據(jù)、DEM高程模型數(shù)據(jù)，在軟件ERDAS、ENVI5.1、ARCGIS、DPS、LIBSVM的支持下，反演了蘋果冠層反射率；

2、構(gòu)建了蘋果冠層N素含量的敏感光譜指數(shù)，建立并篩選了蘋果冠層N素含量反演模型；根據(jù)蘋果冠層反演反射率進(jìn)行研究區(qū)蘋果園提??；結(jié)合所建的N素反演模型，對(duì)研究區(qū)蘋果園N素含量進(jìn)行了空間反演。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）進(jìn)行了新梢旺長期蘋果冠層反射率反演
　　對(duì)蘋果新梢旺長期的Spot-5遙感影像進(jìn)行大氣校正、正射校正和幾何精校正等預(yù)處理，采用SCS+C模型對(duì)影像進(jìn)行地形校正，明顯減小了大氣和地形的影響。利用線性模型進(jìn)行混合像元分解

3、，得到了蘋果冠層的反演反射率。將反演的表觀反射率與地表反射率進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，進(jìn)行地形輻射校正后，得陰影處影像反射率值在綠光、紅光和近紅外波段反射率以及植被指數(shù)得到補(bǔ)償。將實(shí)驗(yàn)樣區(qū)的實(shí)測(cè)蘋果冠層的反演反射率與蘋果表觀反射率、蘋果地表的反演反射率以及蘋果冠層反演反射率進(jìn)行比較，蘋果冠層反演反射率更接近實(shí)測(cè)反射率；校正后各反演反射率與實(shí)測(cè)反射率的誤差逐級(jí)降低；相比各波段誤差，紅光波段誤差由137.222％下降至0.475%，其他波段誤

4、差均逐步減小。
　　（2）構(gòu)建并篩選了氮素敏感光譜指數(shù)
　　利用蘋果冠層反演反射率，構(gòu)建了185種光譜指數(shù)，與蘋果冠層N素含量狀況進(jìn)行相關(guān)性分析，篩選出了(R3+R4)*(R4-R3)、(R3/R4)/(R3-R4)、lnR4/(R4-R3)、(R4/R3)*(R3+R4)、R4-R3、(R4-R3)/eR4、R2-R3和R4/R2共8個(gè)相關(guān)性達(dá)到顯著水平的指數(shù)為敏感指數(shù)，敏感指數(shù)主要由紅光波段（0.61~0.68um）、近

5、紅外波段（0.78~0.89 um）和短波紅外波段（1.58~1.78 um）構(gòu)成。
　?。?）構(gòu)建了蘋果冠層氮素含量反演模型及模型檢驗(yàn)
　　將篩選出的8個(gè)敏感指數(shù)為自變量，實(shí)測(cè)蘋果冠層N素含量為因變量，建立逐步回歸模型，最終篩選出x1(即(R3/R4)/(R3-R4))、x2(即lnR4/(R4-R3))、x3(即(R4/R3)/(R4+R3))、x4(即(R4-R3)/eR4)四個(gè)自變量，模型如下：y=-170.481+

6、13.807*x1-21.448*x2+203.379*x3-235.571* x4，模型決定系數(shù)為0.361；以x1(即(R3+R4)*(R4-R3))、x2(即(R3/R4)/(R3-R4))、x3(即lnR4/(R4-R3))共3個(gè)達(dá)到極顯著水平的敏感指數(shù)為自變量進(jìn)行支持向量機(jī)建模，經(jīng)多次訓(xùn)練確定SVM類型為4（4表示V-SVR），核函數(shù)類型為2（2表示RBF函數(shù)），模型的決定系數(shù)達(dá)0.785。
　　（4）蘋果園區(qū)的氮素營養(yǎng)

7、狀況的空間反演
　　根據(jù)蘋果冠層反演反射率，結(jié)合研究區(qū)樣區(qū)實(shí)測(cè)冠層反演反射率、研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)、坡度和坡向數(shù)據(jù)，以及研究區(qū)NDVI數(shù)據(jù)，進(jìn)行研究區(qū)蘋果園區(qū)信息提取，分類精度評(píng)估時(shí)精度達(dá)90.03%。利用支持向量機(jī)回歸模型，進(jìn)行研究區(qū)蘋果園N素營養(yǎng)狀況空間反演，獲取研究區(qū)N素營養(yǎng)狀況空間分布圖，為蘋果園高效管理提供宏觀基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　在空間布局上，研究區(qū)果園 N素含量顯示以第1（2.6-2.9%）、2（2.9-3.2%）等級(jí)為