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文檔簡介
1、應用遙感技術和計算機技術獲取植物的生長信息、監(jiān)測植物的生長狀況,已成為現代精細農業(yè)領域中一個重要環(huán)節(jié)。葉片是植物進行光合作用的重要器官,植物對水分、養(yǎng)分的吸收與葉片結構、生物量、色素等密切相關。葉片光學特性的表征受水分、養(yǎng)分利用率,環(huán)境脅迫下的自適應等外界條件的影響。因此,測定葉片半球的光學特性,準確、高效地表征作物生長參數,進行定量分析,在植被遙感研究與應用中有著極大的優(yōu)勢。本文以玉米葉片作為試驗對象,應用光學原理和模型,基于自主研發(fā)
2、光學特性采集平臺,優(yōu)化了試驗條件。重點研究了不同背景下玉米葉片反射光譜的扣除方法,利用漫反射標準板的分布規(guī)律校正了試驗誤差,實現了氮素脅迫下玉米葉片多角度多方位半球反射分布特性的模擬。研究的主要成果有:
(1)分析背景因素對玉米葉片光學特性的影響?;?點假設,首次提出了BPLT(Background-Plate)模型。在背景材料中選取3種背景作為一組輸入,對不同葉綠素濃度的60組玉米葉片進行同樣的4組平行處理。結果表明:確定
3、系數(DC)大于0.68,誤差離差平方和(SSE)小于7.5的玉米葉片背景處理組適用于BPLT模型;較高葉綠素濃度對背景扣除效果好,穩(wěn)定性高;4種平行處理,尤以T-K-B背景組(Rb)扣除的效果最為穩(wěn)定。結合葉綠素指數、方差分析法對模型進行驗證,優(yōu)選5種葉綠素指數NDI,NDVI,SAVI,OSAVI,ARVI,作為衡量背景單因素BPLT模型扣除效果的指標;優(yōu)選指數PSSR作為衡量背景、葉綠素濃度二因素BPLT模型扣除效果的指標。
4、> (2)基于Spectralon板(S板)近似Lambertian體的光學特性,針對實驗室自主設計的植物三維漫反射輻射儀平臺進行校正。以光學模型雙向反射分布函數(BRDF,fr)、定向半球反射因子(DHRF,ρ)為基礎,將試驗采集數據轉換成fr最終表達式的一部分。確定了探測器最佳天頂角θr,degre=30°,其殘差平方和(Rss)平均值為0.046。建立了不同光源入射角下的探測器天頂角(X,rad)與比例系數(Y)的余弦函數關系式
5、,并簡化了fr,leaf的最終表達式。上式的推導,避免了光纖擾動的影響,減少實驗室S板重復測量次數,極大縮短了試驗時間。
(3)研究氮素脅迫下玉米葉片雙向反射分布函數fr,leaf的變化規(guī)律。研發(fā)了基于Matlab GUI界面的玉米葉片BRDF光學特性數據處理平臺,主要包括數據導入、數據的存放、BRDF的計算、繪圖四個部分,提高了數據批量處理的效率。繪制不同波段、不同光源位置、不同方位、不同氮素脅迫的玉米葉片雙向反射分布函數圖
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