苹果花期冠层反射光谱特征_朱西存2009
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中国农业科学 2009,42(7):2481-2490 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.07.028收稿日期:2008-08-18;接受日期:2008-10-21基金项目:国家“863”计划项目(2008AA10Z203)、“星火计划”项目(2007EA740002) 作者简介:雷 彤(1985-),男,山东济南人,硕士研究生,研究方向为生态环境、遥感。
E-mail :tianxia047@ 。
通信作者赵庚星(1964-),男,山东垦利人,教授,研究方向为生态环境、遥感。
E-mail :zhaogx@基于高光谱和数码照相技术的苹果花期光谱特征研究雷 彤1,赵庚星1,朱西存1,战 冰2,张洋洋1(1山东农业大学资源与环境学院,山东泰安 271018;2栖霞市国土资源局,山东栖霞 265300)摘要:【目的】旨在探索苹果花期的光谱特征和敏感波段。
【方法】以栖霞市为研究区,利用苹果花期数码照片监督分类,提取苹果花树比和花叶比指标信息,通过与同步高光谱探测数据的相关分析,研究苹果树花期光谱特性,确定其敏感的光谱波段。
【结果】苹果树花期光谱特征主要表现为对蓝光和红光的吸收、对绿光的反射,和对750~1 300 nm 近红外的强烈反射。
其光谱特征变化与花叶比和花树比指标呈现较好的相关性,敏感波段范围为400~530 nm 的蓝青光和570~700 nm 的橙红光,以及中等花树比果树760~1 350 nm 的近红外。
【结论】该研究提出了高光谱遥感与数码照相技术相结合的有效方法,初步探明了苹果树花期的光谱特征,为苹果园地信息提取、营养诊断和苹果生产管理的实时性与信息化提供了理论依据和技术支撑。
关键词:高光谱;数码照片;苹果花期;光谱特征;相关性Research of Apple Florescence Spectral Features Based onHyperspectral Data and Digital PhotosLEI Tong 1, ZHAO Geng-xing 1, ZHU Xi-cun 1, ZHAN Bing 2, ZHANG Yang-yang 1(1College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University, Taian 271018, Shandong ; 2Qixia Bureau of Land andResources, Qixia 265300, Shandong )Abstract: 【Objective 】 This study aims on the spectral features and sensitive spectrum wave band in the apple florescence. 【Method 】Taking Qixia City as the research region, using supervised classification of the flowering apple digital photos to extract the target information of the ratio of apple flower/leaf and apple flower/tree, this paper carries out the correlation analysis of the ratio data with synchronization hyperspectral detection data, to determine the spectral features and sensitive spectrum wave band of the apple florescence. 【Result 】 The spectral features of apple florescence mainly presented as absorption of blue light and red light, reflection of green light, and the strong reflection of near-infrared between 750 nm to 1 300 nm. The change of apple florescence spectral features and the target information of apple flower/leaf and apple flower/tree present a good correlation, and it indicates that the sensitive wave band range is 400-530 nm cyan light, 570-700 nm orange-red light, and the 760-1 350 nm nearly infrared of medium flower/tree of apple trees. 【Conclusion 】 This study puts forward an effective way of the hyperspectral remote sensing with the combination of digital photos, preliminaryly proved the spectral characteristics of flowering apple trees, and it has provided a theoretical basis and technical support for the extracting apple's field information, nutrition diagnosis and apple production and management of real-time and informationization.Key words: hyperspectral; digital photoes; apple florescence; spectral features; correlation0 引言【研究意义】苹果是世界四大水果之一,中国是世界苹果第一生产大国,栽培面积和产量在世界上占有极为重要的地位。
苹果无损检测技术之光谱检测苹果无损检测技术之光谱检测光谱技术是果品内部质量检测中应用最广泛的技术,利用果品对光的吸收、散射、反射和投射等特性得到的光谱信息,从而对果品内部品质(硬度、脆度、酸甜度)、内部病变(水心病、褐腐病、霉心病、果实褐变)以及外部损伤等情况进行无损检测,具有检测速度快、操作简便、精确度较高、非破坏性的特点。
光谱分析法主要有近红外光谱、拉曼光谱和高光谱成像检测技术等。
1 近红外光谱技术近红外光谱(Near-infrared Spectroscopy,NIRS)是介于可见光谱区和中红外光谱区之间的电磁波,波长范围为780~2526nm。
NIRS技术结合人工智能算法,可以实现苹果的内部品质和苹果病害的有效检测。
在检测苹果的内部品质方面,孙炳新等采用NIRS技术在643.26~985.11nm的波长范围内建立了红富士苹果脆度和有效酸度的预测模型,模型相关系数分别达到0.941和0.925。
Jha等,在900~1700nm近红外波长范围检测苹果内部品质,分别采用最小二乘法(Least Squares,LS)和多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)建立苹果含糖量、酸度、酸甜比的模型,其中MLR模型得到的预测结果较好,其多重相关系数分别为0.887、0.890、0.893,实现对苹果的含糖量和酸甜比等指标的无损检测。
王转卫等利用NIRS技术测量了发育后期3个月内“富士”苹果在833~2500nm 波长范围内的光谱特性,结合化学计量学方法建立了预测可溶性固形物含量(Soluble Solid Content,SSC)、硬度、pH值和含水率的最小二乘支持向量机和极限学习机模型,并分析了主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、连续投影算法和无信息变量消除法等3种降维方法对模型预测性能的影响,从而获得了对苹果不同检测对象的最佳模型方法。
苹果花期的冠层高光谱特征研究朱西存;赵庚星;雷彤;李希灿;陈志强【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2009(029)010【摘要】系统分析苹果花期冠层高光谱特征,探明其敏感光谱波段,为大面积苹果树信息提取与营养状况的遥感反演等提供理论依据.利用ASDField Spec 3便携式地物光谱仪实测的120个苹果花期的冠层高光谱数据,在分析了不同累计样本容量对花期冠层高光谱特征影响的基础上,采用方差分析的方法,明确了苹果花期的冠层高光谱特征及反映花期冠层高光谱的敏感波段.结果表明,随着累计样本容昔的增加,苹果花期的高光谱曲线趋于稳定、平滑.在550 nm绿峰处和760~1 300 nm的反射高原区,反射率随着花量的增多而减小,在670 nm的红谷处,反射率随着花昔的增多而增大;在350~400 nm,400~500 nm,600~680nm,760~1 300 nm波段的方差分析结果极显著,是反映花期冠层光谱的敏感波段;随着花量的增多,红边位置、红边斜率和红边面积有逐渐减小的趋势.【总页数】5页(P2708-2712)【作者】朱西存;赵庚星;雷彤;李希灿;陈志强【作者单位】山东农业大学资源与环境学院,山东,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,山东,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,山东,泰安,271018;山东农业大学信息科学与工程学院,山东,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,山东,泰安,271018【正文语种】中文【中图分类】S127【相关文献】1.苹果花期冠层高光谱特征及营养元素含量分析 [J], 庞全武2.基于高光谱和数码照相技术的苹果花期光谱特征研究 [J], 雷彤;赵庚星;朱西存;战冰;张洋洋3.基于模糊识别的苹果花期冠层钾素含量高光谱估测 [J], 朱西存;姜远茂;赵庚星;王凌;李希灿4.扬花期冬小麦冠层叶绿素含量高光谱遥感反演 [J], 姜海玲;李耀;赵艺源;郑世欣;李悦5.天山北坡野苹果混生植被花期冠层光谱特征研究 [J], 邹佳秀;贾翔;黄铁成;陈蜀江;来风兵;尹小英;汪东因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
苹果花期冠层光谱探测的规范化技术方法探讨朱西存;赵庚星;雷彤;王凌;董芳;王景安【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2010(030)006【摘要】2008年和2009年,针对苹果花期冠层光谱进行了不同天气条件、不同探测时间、不同探头高度、不同探测角度条件下的冠层反射光谱探测试验,分析其对苹果花期冠层光谱特性的影响,探索规范化的光谱探测技术方法.结果表明,苹果花期冠层在不同条件下的反射光谱响应旱现出一定的规律性,特别是在760~1 350 nm 近红外波段表现尤为明显.研究发现,随着光照强度的减弱,冠层光谱反射率降低,在晴天和少云时探测冠层光谱较理想;风速在2级以下时,冠层光谱较稳定;在10:00~15:00测定冠层光谱差异较小;探测高度以整个苹果树冠层充满光谱仪探头视场时光谱曲线较稳定;探头以垂直或近似垂直观测为最佳.在此基础上,提出了苹果花期冠层光谱探测的规范化技术方法,为苹果冠层光谱探测及信息提取提供了科学依据.【总页数】5页(P1591-1595)【作者】朱西存;赵庚星;雷彤;王凌;董芳;王景安【作者单位】山东农业大学资源与环境学院,山东,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,山东,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,山东,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,山东,泰安,271018;济南大学城市发展学院,山东,济南,250002;山东省柄霞市果业发展局,山东,栖霞,265300【正文语种】中文【中图分类】S661.1;TP79【相关文献】1.苹果花期霜冻发生规律、防御与灾后应急管理技术 [J], 路超; 张文昌; 王金政2.苹果花期冻害综合防治技术解析 [J], 张海进3.河南省苹果产业科技特派员服务团到洛宁县开展花期管理技术服务 [J], 宋先锋;蒋洪杰4.苹果花期高效花果管理技术 [J], 刘秀丽;雷逢进;刘庆华;董晨晨;王璞5.天山北坡野苹果混生植被花期冠层光谱特征研究 [J], 邹佳秀;贾翔;黄铁成;陈蜀江;来风兵;尹小英;汪东因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于高光谱的苹果果期冠层光谱特征及其果量估测雷彤;赵庚星;朱西存;董超;孟岩;战冰【摘要】苹果冠层光谱特征是苹果树遥感生理监测和生产管理的重要依据.对栖霞市苹果果期的冠层反射光谱进行实测,结合数码照相技术探明了苹果果期的反射光谱特性和敏感波段,并通过敏感波段与果树比指标建立回归模型,实现了对苹果冠层果量(果树比)的无损估测.结果表明:苹果树果期冠层光谱曲线总体表现为对蓝光和红光的吸收及对绿光的反射,在近红外750-1300nm之间表现为强烈的反射,且在1650nm和2200nm附近呈现两个反射峰.选择435、670、730、940、1140nm 和1480nm等6个波段为苹果果期的敏感波段.利用这些波段分别构建了差值、比值及归一化植被指数,筛选了最佳光谱参数,进而构建了果量(果树比)估测模型,经筛选验证确定苹果果量的最佳估测模型为:y=0.0086[NDVI(940,730)]2-1.0934NDVI(940,730)+0.3209.模型为苹果果期果量的精确估测提供了比较快捷的方法途径.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2010(030)009【总页数】10页(P2276-2285)【关键词】高光谱;数码照片;苹果果期;光谱特征;估测模型【作者】雷彤;赵庚星;朱西存;董超;孟岩;战冰【作者单位】山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安,271018;栖霞市国土资源局,栖霞,265300【正文语种】中文近年来快速发展的高光谱遥感,以其数据量大、光谱信息和图像信息有机结合、波谱分辨率高等巨大优势,成为遥感发展的一项重大创新。
高光谱遥感技术已成功应用于实时、大范围、无破坏的植物生长状况与趋势探测,为田间管理提供及时的作物信息,并取得了明显的成效[1- 3]。
基于冠层高光谱信息的苹果树花量估测刘颖;王克健;谢让金;吕强;何绍兰;易时来;郑永强;邓烈【期刊名称】《中国农业科学》【年(卷),期】2016(049)018【摘要】[目的]研究基于盛花期冠层高光谱数据的苹果花量估测技术,为植株花果管理和生产力预测技术的建立奠定基础.[方法]以5年生M9无性系砧木‘米奇嘎啦’苹果(Malus pumila ‘Mitch Gala’)、树形为高纺锤形的植株为试材,在盛花期采集植株冠层可见-近红外高光谱图像,人工统计供试植株花量,比对分析基于原始光谱反射率(original reflectance spectra,0S)与Savitzky-Golay平滑法(savitzky-golay smoothing,SG)、正态变量标准化(standardization of normal variables,SNV)、标准化(Normalize)、一阶求导(firstderivation,1stDer)、二阶求导(second derivation,2ndDer)共5种预处理的高光谱数据的偏最小二乘法(partial least squares method,PLS)模型,以及基于载荷系数法(x-loading weight,x-LW)提取的特征波长的PLS模型、人工神经网络(the back-propagation neural network,BPNN)、最小二乘支持向量机(theleast squares support vector machines,LS-SVM)等模型对单株单位面积花量实时估测精度的影响.[结果]苹果树单株花量与单株单位面积花量具有较高的相关系数,表明采用冠层单位面积花量替代单株总花量进行树体花量估测可行.单株单位面积花量与植株冠层光谱反射率在紫外-可见光波长(308-700 nm)呈极显著正相关,在近红外波长(750-1 000 nm)相关性不显著.基于全波长,以Normalize预处理光谱建立的PLS 模型对单株单位面积花量的预测效果最好,校正集决定系数(RC2)和预测集决定系数(RP2)分别为0.794和0.804,校正集均方根误差(RMSEC)和预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.084、0.062,预测相对误差(RE%)为3.940.基于特征波长的BPNN模型稳定性差,而LS-SVM模型的建模效果较好,RC2和RP2分别为0.826和0.804,RMSEC和RMSEP分别为0.077、0.064,RE%为12.160.[结论]基于Normalize预处理的PLS模型对高纺锤形苹果树冠层单位面积花量的预测效果最优,同时,本研究利用高光谱成像仪获取的数据,经过分析处理对提取特征信息进行简化,可为多光谱遥感数据的应用提供依据.【总页数】10页(P3608-3617)【作者】刘颖;王克健;谢让金;吕强;何绍兰;易时来;郑永强;邓烈【作者单位】西南大学/中国农业科学院柑桔研究所,重庆400712;西南大学/中国农业科学院柑桔研究所,重庆400712;西南大学/中国农业科学院柑桔研究所,重庆400712;国家柑桔工程技术研究中心,重庆400712;西南大学/中国农业科学院柑桔研究所,重庆400712;国家柑桔工程技术研究中心,重庆400712;西南大学/中国农业科学院柑桔研究所,重庆400712;国家柑桔工程技术研究中心,重庆400712;西南大学/中国农业科学院柑桔研究所,重庆400712;国家柑桔工程技术研究中心,重庆400712;西南大学/中国农业科学院柑桔研究所,重庆400712;西南大学/中国农业科学院柑桔研究所,重庆400712;国家柑桔工程技术研究中心,重庆400712【正文语种】中文【相关文献】1.基于高光谱的小麦冠层叶绿素(SPAD值)估测模型 [J], 陈晓娜;赵庚星;周雪;张颖;宿宝巍2.基于模糊识别的苹果花期冠层钾素含量高光谱估测 [J], 朱西存;姜远茂;赵庚星;王凌;李希灿3.利用高光谱植被指数估测苹果树冠层叶绿素含量 [J], 潘蓓;赵庚星;朱西存;刘海腾;梁爽;田大德4.基于高光谱的苹果树冠层磷素状况估测模型研究 [J], 潘蓓;赵庚星;朱西存;王娜娜5.基于无人机冠层高光谱的滴灌棉田地上部生物量估测 [J], 苏维;张泽;侯彤瑜;印彩霞;谭红;陈兵;吕新因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
陕西果区苹果始花期预测模型
李美荣;杜继稳;李星敏;柏秦凤
【期刊名称】《中国农业气象》
【年(卷),期】2009(030)003
【摘要】利用陕西省苹果产区2000-2008年气象资料和6个苹果物候观测县站始花期资料,在果树物候模型理论的基础上、应用统计学方法建立了基于气象因子的苹果始花期预测模型:y=-1.4T1-1.13T2+0.11r+95.1(n=42,R=0.84;F=29>
F0.01), y为各县始花日期的预测日序,T1为该县1月份平均气温,T2为该县3月份平均气温,r为该县3月下旬日照时数.根据预测结果与实际的比较,结合对当年前期气象因子的分析,提出了该模型的订正因子.根据陕西果区冬、春季气温变化趋势,模拟显示该区苹果始花期将偏早1~5d.
【总页数】4页(P417-420)
【作者】李美荣;杜继稳;李星敏;柏秦凤
【作者单位】陕西省经济作物气象服务台,西安,710015;陕西省气象局,西
安,710015;陕西省经济作物气象服务台,西安,710015;陕西省经济作物气象服务台,西安,710015
【正文语种】中文
【中图分类】S1
【相关文献】
1.近50a陕西苹果果区积温变化趋势及突变特征分析 [J], 张维敏;李艳莉;刘耀武;李美荣;贺文丽
2.陕西苹果果区热量资源变化及影响分析 [J], 刘璐;刘映宁;柏秦凤
3.陕西果区苹果二斑叶螨的发生与防治初探 [J], 牛永浩;花蕾
4.陕西苹果果区冰雹灾害分布特征及风险区划 [J], 梁轶;王景红;邸永强;柏秦凤;刘耀武
5.陕西果区苹果花期冻害农业保险风险指数的设计 [J], 刘映宁;贺文丽;李艳莉;柏秦凤;梁轶;张涛
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果树树冠控制技术
王勋;张岳峰
【期刊名称】《西北园艺(蔬菜)》
【年(卷),期】2009(000)008
【摘要】@@ 1)限根控冠.通过限制根系的生长来控制树冠的扩大.主要方法:①容
器限根.从栽植开始实施,用普通大花盆、塑料编织袋、木箱(桶)等容器栽植苗木,可
将容器与果树埋入土中或进行地上容器栽培.目前国内外应用最多的是桃、杏、李、樱桃和葡萄,控冠促花效果十分明显.②起垄栽培.适于保护地和高地下水位地区果树栽培.建园时将表土、中层土及充分腐熟的有机肥(约占总体积的30%)混匀,堆积起垄,垄高40~50 cm、宽50~80 cm,果树栽于垄上.
【总页数】2页(P53-54)
【作者】王勋;张岳峰
【作者单位】710200,陕西省高陵县鹿苑镇农技站;高陵县农林局
【正文语种】中文
【中图分类】S6
【相关文献】
1.基于花期果树冠层光谱反射率的果树树种辨识研究 [J], 邢东兴;常庆瑞
2.小国光苹果树冠喷布反光剂对果温及果实硬度的影响 [J], 许京梅;孙爱华;秦泗国;臧聪聪;陈淑约
3.基于无人机影像阴影去除的苹果树冠层氮素含量遥感反演 [J], 李美炫;朱西存;白雪源;彭玉凤;田中宇;姜远茂
4.基于超像素特征向量的果树冠层分割方法 [J], 张先洁;孙国祥;汪小旵;杨海慧;魏天翔
5.乔化稀植苹果树冠投影的理论模型研究 [J], 许华森;孙志梅
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基于光谱变换定量估算苹果叶片的等效水厚度王青华;朱西存;王凌;高璐璐;赵庚星【期刊名称】《红外》【年(卷),期】2016(37)11【摘要】运用高光谱技术快速无损地估算了苹果叶片的等效水厚度(Equivalent Water Thickness,EWT),为苹果树的长势及干旱预警提供参考.以山东省烟台栖霞市红富士苹果树叶片为试验材料,在测定苹果叶片的光谱反射率和计算叶片EWT的基础上,分析了苹果叶片的EWT、原始光谱的反射率及其13种变换光谱反射率之间的相关性.筛选敏感波长后,建立了苹果叶片EWT的支持向量机定量的估算模型. 13种光谱变换中,一阶导数(the First Derivative,FDR)、平方根的一阶导数(the First Derivative of the Square Root,FD(SqrtR))及倒数的对数的一阶导数(the First Derivative of the Logarithm of the Reciprocal,FD[Lg(1/R)])三种变换的相关性较好.确定了估测苹果叶片EWT的敏感波长.基于支持向量机回归分析方法,建立了定量估算叶片EWT的模型,验证集的决定系数R2达到了0.8147,相对分析误差(Relative Percent Deviation,RPD)达到了2.2671.结果表明,该模型具有较高的估测能力,支持向量机回归方法比较适于估算苹果叶片的EWT.该方法为利用高光谱技术定量估算苹果的生长状况提供了技术支撑.【总页数】7页(P42-48)【作者】王青华;朱西存;王凌;高璐璐;赵庚星【作者单位】山东农业大学资源与环境学院,泰安271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安271018;土肥资源高效利用国家工程实验室,泰安271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安271018;山东农业大学资源与环境学院,泰安271018【正文语种】中文【中图分类】S661.1【相关文献】1.基于EFAST和PLS的苹果叶片等效水厚度高光谱估算 [J], 冯海宽;李振海;金秀良;杨贵军;万鹏;郭建华;于海洋;杨福芹;李伟国2.基于高光谱信息的107杨叶片等效水厚度估算模型的研究 [J], 程志庆;张劲松;孟平;李岩泉;郑宁3.基于光谱水分指数的阔叶树种叶片等效水厚度估算 [J], 赵静瑶;张学霞;杨维4.基于光谱水分指数的阔叶树种叶片等效水厚度估算 [J], 赵静瑶; 张学霞; 杨维5.基于角度指数的油菜叶片等效水厚度估算研究 [J], 仝春艳;马驿;杨振忠;刘怡晨;徐庆因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。