基于高光譜技術(shù)的煙草含氮化合物估測(cè)模型研究.pdf

1、煙草氮素是影響其內(nèi)在質(zhì)量最為重要的營(yíng)養(yǎng)元素，準(zhǔn)確及時(shí)的煙草氮素營(yíng)養(yǎng)判斷是保證氮肥合理施用、保證煙葉質(zhì)量的基本前提。研究快速、無損的煙株氮素營(yíng)養(yǎng)信息提取方法，對(duì)于準(zhǔn)確判斷煙株氮素營(yíng)養(yǎng)水平，指導(dǎo)煙田氮素管理決策，促進(jìn)氮肥的合理施用，實(shí)現(xiàn)煙株正常生長(zhǎng)發(fā)育和煙田生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展均具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本研究選擇烤煙相對(duì)集中的產(chǎn)區(qū)，在自然環(huán)境（自然光源、自然噪聲環(huán)境等）下，研究高光譜特征參數(shù)與烤煙煙葉總氮含量的相關(guān)關(guān)系，并建立估測(cè)模型，預(yù)測(cè)

2、烤煙葉片總氮、煙堿含量，及時(shí)獲取烤煙生育過程中總氮、煙堿含量變化信息，為實(shí)現(xiàn)大面積遙感預(yù)測(cè)烤煙氮素營(yíng)養(yǎng)豐缺評(píng)估、指導(dǎo)烤煙追肥奠定基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用煙草冠層在663nm、1173 nm和1670nm處反射光譜的一階微分作自變量，得到葉綠素含量估測(cè)模型 Y=25.640+6487.507×R’663-20299.859×R’1670-13751.203×R’1173，決定系數(shù)達(dá)0.602。基于位置變量和面積變量所建

3、的葉綠素估測(cè)模型預(yù)測(cè)精度高于一階微分和植被指數(shù)兩種參數(shù)所建模型，并且以紅邊幅值和紅邊面積為自變量所建模型Y=30.732+11195.95×Dr-256.608×SDr，模型決定系數(shù)為0.839；經(jīng)檢驗(yàn)，葉綠素實(shí)測(cè)值與估測(cè)值相關(guān)系數(shù)為0.916，RMSEP為1.6449，模型精度較好，可以預(yù)測(cè)現(xiàn)蕾期煙葉葉綠素含量。⑵以現(xiàn)蕾期高光譜特征值λ682、λ494、λ1932為自變量建立的多元線性估測(cè)模型為Y=44.27-2233.55λ682+

4、2721.33λ494-61.56λ1932，F(xiàn)值38.5247，p值為0.0000，決定系數(shù)R2=0.5463。利用實(shí)測(cè)值對(duì)估測(cè)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，擬合方程的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相關(guān)系數(shù)為0.8354；RMSEP為3.8209；RE為8.92％；模型具有良好的擬合效果，決定系數(shù) R2達(dá)到0.6980。⑶以NDVI(573，440)建立的單變量總氮含量估測(cè)模型Y=9.8752X NDVI(573，440)^-1.1849，決定系數(shù)R2=0.6756

5、；擬合方程的RMSEP為3.1926；RE為11.78%。模型精度較好，可以用來預(yù)測(cè)現(xiàn)蕾期煙葉總氮含量。以高光譜特征值SDr/SDb、NDVI(573，440)、NDVI(660，440)、NDSI(FD700，F(xiàn)D690)為自變量建立的多元估測(cè)模型優(yōu)選Y=30.5397+14.0959xNDSI(FD700，F(xiàn)D690)-32.0771xNDVI(573，440)+5.2260xNDVI(660，440)+0.9540xSDr/SDb

6、，估測(cè)模型的R2=0.631；擬合方程預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的RMSEP為7.5077；RE為33.87%，模型精度較好。⑷以現(xiàn)蕾期高光譜參量(SDr-Sy)/（SDr+Sy)建立單變量估測(cè)模型 Y=2.2427/(1+EXP(6.1463-4.7476x(SDr-Sy)/（SDr+Sy)))預(yù)測(cè)煙葉煙堿含量，其值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.8148，均方根誤差（RMSEP）為0.2140，相對(duì)誤差（RE%）15.47；用估測(cè)模型Y=-4.262

7、8+5.8974x(SDr-Sy)/（SDr+Sy)-1.3260x(SDr-Sy)/（SDr+Sy)2預(yù)測(cè)煙葉煙堿含量，其值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.7955，均方根誤差（RMSEP）為0.2272，相對(duì)誤差（RE%）14.42。多元估測(cè)模型方程 Y=-0.4753+1.6982x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)-0.1616xRg/Ro預(yù)測(cè)的煙葉煙堿含量，與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.8841；預(yù)測(cè)方程的均方根誤差（RMSEP）為0.

8、2335，相對(duì)誤差（RE%）15.47。經(jīng)過模型檢驗(yàn)，現(xiàn)蕾期建立的單變量估測(cè)模型 Y=2.2427/(1+EXP(6.1463-4.7476 x(SDr-Sy)/（SDr+Sy)))、Y=-4.2628+5.8974x(SDr-Sy)/（SDr+Sy)-1.3260x(SDr-Sy)/（SDr+Sy)2和多變量估測(cè)模型 Y=-0.4753+1.6982x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)-0.1616xRg/Ro都可用于現(xiàn)蕾期煙草葉片煙