烟草主要生化参数高光谱遥感监测现状

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摘要 : 概 述 了 目前 利 用 高 光 谱 遥 感 技 术 估 测 烟 草 生化 参数 理 论 与 技 术 的 最 新 研 究 进 展 , 着 重 讨 论 了烟 草 主 要 生 理 生 化 成 分 与 其 高光 谱 参 量 之 间 的 关 系 , 以及 建 立 的相 应 的 生 理 生化 成 分 的 估 算 模 型 。指 出 了 高光 谱 遥 感 监 测 烟 草 主 要 生化 参 数 的 机 理 和 研 究 进 展 , 是 目前 烟 草 主 要 生 化 参 数 遥 感 估 测 研 究 的 前 沿 领 域 和 科 学 问题 , 为人 们尽 快 全 面 了解 高光 谱 技 术 在 烟 草 生化 参 数 方 面 应 用进 展 和 方 法 拓 展 , 提 供 了参 考 。 关键 词 : 烟草 ; 生 理 生化 参 数 ; 高光谱 ; 监 测模 型
术 在 水 稻 。 、 大 豆 ] 、 小 麦 等 农 作 物 中 的应 用 有 了
较 为 深 入 的研 究 。近 几 年 来 , 越 来 越 多 的烟 草 研 究 者 们
烟草叶片在电磁波的作用下 , 内部 会 发 生 一 些 复 杂
的物 理 过 程 ( 电子 的 跃 迁 、 原子 、 分子振动与旋转) , 同 时
2 0 1 7 年7 月
J o u r n a ! o f Gr e e n S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y
绦 色科 技
第 1 4期
烟草主要生化参数高光谱遥感监测现状
吴秋菊, 舒清态, 刘 延, 吉一涛, 汪红
( 西 南林 业 大 学 林 学 院 , 云 南 昆明 6 5 0 2 2 4 )
2 高光 谱 遥 感 诊 断 烟 草 组 分 原 理 及 烟 草
高 光 谱 特 征
2 . 1 烟 草 生 化 成 分 光 谱 诊 断 的 基 本 原 理
谱反射率原始数据信息 , 若 另 外 加 上 原 始 光 谱 反射 率 的 导数 ( 一 阶导 数 、 二 阶导 数 ) 、 对数变换 、 高光 谱 特 征 参 数 等, 信 息 量 就 可 以增 加 更 多 倍 , 因此 , 高光 谱 技 术 得 到 了 广 泛 的应 用 和 快 速 的 发 展 。前 人 已 经 对 高 光 谱 遥 感 技
生化 成 分 的 品 质监 测 。 2 . 2 烟 草 高光 谱 特征
将 目光 转 向 了高 光 谱 技 术 , 他 们 利 用 高光 谱 技 术 得 出 了 不 同因 素 影 响 烟 草 光 谱 特 征 的变 化 规 律 , 同 时筛 选 出一 些监测参数 , 并 建 立 了相 应 的估 算 模 型 。 烟草生化参数主要 包括有 : 水分 、 色素 、 糖、 N、 P、 K 和 微 量 元 素 等 。在 农 业 遥 感 信 息 模 型 研 究 、 作 物 冠 层 光
谱、 叶片光谱 、 生物物理参数 的提取与反演 、 作物长势监
测等方面 , 高 光 谱 技 术 都 得 到 了 较 快 发 展 。近 年 来 , 高 光 谱 技 术 在 烟 草 上 的研 究 和 应 用 也 进 入 了 快 速 发 展 的 阶段 , 并 且 得 到 了较 多 的 应 用 , 其 中也 包 括 了 在 生 化 参 数 方 面 的研 究 。To ma s l s 等 的 研 究 发 现 烟 草 在 缺 氮 时 可见光波段的反射率会增加 , 同时 光 谱 反 射 率 会 随着 叶 绿 素 和 类 胡 萝 卜素 含 量 的 增 加 而 降 低 。 C h u r a s i a ¨ 9 等 报道了利用 I RS —I D uS S—I I I 数 据 可 以估 算 烟 草 叶面 积 指 数 。苏 永 士 等 分 析 了 不 同施 氮 水 平 下 烟 草 冠 层
中图分类号 : ¥ 5 7 2 文献标识码 : A 文章 编 号 : 1 6 7 4 — 9 9 4 4 ( 2 0 1 7 ) 1 4 — 0 2 5 5 — 0 4
遥感在烟草方面的发展趋势 。
1 引 言
高 光 谱 遥 感 是 指 在 紫 外 、 可见 光 、 近 红 外 等 电 磁 波谱范 围内 , 从 探 测 目标 上 获 取若 干 非 常 窄 且 光谱 连 续 数 据 的技 术 。所 获 得 的 光 谱 数 据 其 中包 含 了 大 量 的 光
光谱特 征 , 并 探究了光谱 与叶 面积指数 、 叶绿 素 含 量 间
烟草 的反 射 光 谱 波 形 与 典 型 植 物 的反 射 特 征 是 相 同的 , 这 是 由其 细胞 结 构 、 化 学 成 分 和 形 态 学 特 征 决 定
的: 即7 0 0 ~1 0 0 0 n m为最高反射 区, 4 0 0 ~5 0 0 n m 之 间 是最低反 射 区 , 5 0 0 ~6 0 0 n l T l 之 间 是 一 个 反 射 次 高 峰 区, 。烟 草 的光 谱 反 射 特 征 会 因光 照 、 水分、 肥料 、 品 种 类型 、 生育时期 、 病 虫 害 等 因 素 的影 响 而 发 生 变 化 。李 佛 林 等 对 不 同 施 氮 处 理 、 不 同 时 期 , 以 此 来 反 映 物 质 的
成 分 和 结 构 信 息 “ ] 。烟 草 所 具 有 的 这 些 光 谱 特 征 是 利 用 遥 感 方 法 监 测 其 性 质 和 形 状 的重 要 依 据 。 烟 草 的 生 化 成 分 光 谱 诊 断 原 理 就 是 利 用 烟 草 的 光 谱特 性 与其 生理 生 化 过 程 以 及 形 态 结 构 之 间 的 响 应 过 程, 从 而得 到光 谱 反 射 率 的 变 化 对 应 化 学 组 分 的多 少 , 反 射 光 谱 曲线 的形 态 和特 征 会 因 烟草 品种 的不 同 、 植 株 所 处 的 生 长 期 的 不 同 而有 所 差 异 , 此外 灌 溉 、 施肥、 病 虫 害等 条 件 的不 同也 会 引起 烟草 反 射 光 谱 特性 的 变化 , 因 此 可 以利 用 遥 感 数 据 结 合 光 谱 的这 些 特 征 来 进 行 烟 草