3FLD和反射率荧光指数估测小麦条锈病病情严重度的对比分析

为研究小麦条锈病病情严重度和日光诱导叶绿素荧光强度的关系,确定适合于探测小麦条锈病病情严重度的叶绿素荧光因子。本文分别利用3FLD(three bands Fraunhofer Line Discrimination)和反射率指数2种方法提取了日光诱导叶绿素荧光强度,对比分析了这2种方法估测的日光诱导叶绿素荧光强度在小麦条锈病病情严重度遥感探测中的应用潜力。利用3FLD方法计算的O2-A和O2-B波段叶绿素荧光强度与小麦条锈病病情严重度均达到了极显著相关,复相关系数分别为0.677 2和0.492 4。基于反射率指数估测日光诱导叶绿素荧光时,叶绿素荧光反射率比值指数R_(740)/R_(720)、R_(440)/R_(690)、R_(740)/R_(800)以及叶绿素荧光一阶导数光谱指数D_(705)/D_(722)、D_(730)/D_(706)与小麦条锈病病情严重度均达到了极显著相关,尤其是比值指数R_(440)/R_(690)与小麦条锈病病情指数的相关性最高,复相关系数达到了0.718 7。基于辐亮度的3FLD算法和基于反射率的叶绿素荧光比值指数2种方法提取的叶绿素荧光强度均能够实现小麦条锈病病情严重度的遥感探测,但利用反射率方法提取的日光诱导叶绿素荧光强度构建的小麦条锈病病情严重度估测模型优于3FLD算法,更适合小麦条锈病病情严重度的遥感探测。论文的研究结果为基于卫星平台的叶绿素荧光遥感探测小麦条锈病提供了重要的理论依据。     

基于OLI遥感影像的叶绿素a质量浓度反演研究

为探究研究区叶绿素a质量浓度分布,更好的应对水体富营养化对东张水库水源安全的威胁。采用数学回归模型,利用OLI遥感影像,根据长期定点监测的叶绿素质量浓度数据与遥感影像光谱信息特征值的内在联系,构建叶绿素a质量浓度反演数学模型,应用GIS得出东张水库连续空间、离散时间上叶绿素a质量浓度的分布。结果表明,东张水库叶绿素质量浓度7月份明显高于11月份与3月份;东张水库沿库岸及进口位置叶绿素a质量浓度明显高于库心位置质量浓度;环东张水库截污工程前后相同月份叶绿素质量浓度有着明显的改善。遥感数据在空间、时间维度分布有差异的情况下,反演结果误差较小,精度满足管理决策需要,有着较好的适用性。     

冬小麦生育早期冠层叶片光谱的特征与应用

利用不同测试方法对冬小麦返青期和拔节期的冠层叶片反射光谱进行了测量,分析了反射光谱与叶绿素质量浓度之间的相关关系。分析结果表明:处于返青期的小麦由于生长较为稀疏,冠层叶片反射光谱受到裸露地面等外界因素的影响,反射率和NDVI值与叶绿素的相关性差。拔节期由于地表覆盖率提高,反射率和NDVI值与叶绿素之间的相关性较好。返青期和拔节期冠层叶片反射光谱曲线的"红边"位置与叶绿素之间的相关性,可以较好地反映其叶绿素的质量浓度。通过实验分析两者之间的相关性,分别建立了返青期和拔节期叶绿素质量浓度线性预测模型和二项式模型,结果显示模型可用于冬小麦冠层叶片叶绿素质量浓度的无损检测预测。比较了植被指数NDVI值的不同获取方法,提出了不同生长阶段测试方法的选择方案,为冠层叶片叶绿素检测以及精细追肥提供技术支持。     

大伙房水库叶绿素a浓度反演模型研究

以大伙房水库为研究区域,选择环境卫星影像数据与同步实测叶绿素a浓度,建立线性回归模型与最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型,进行大伙房水库叶绿素a浓度的定量反演研究。结果显示,LS-SVM模型比线性模型更适用于大伙房水库的叶绿素a反演研究。应用LS-SVM模型后,模型预测值与实测值的决定系数R2由0.5918提升到0.8167、平均相对误差从65.4%减小到24.49%,明显提高了大伙房水库叶绿素a的反演精度。     

内蒙古乌梁素海叶绿素a浓度预测模型研究

采用2008年6月-2012年9月对乌梁素海水质监测数据,叶绿素a浓度的空间和时间分布进行分析,并建立叶绿素a浓度预测模型。结果表明,乌梁素海叶绿素a浓度呈现出明显的时空差异性,在空间上呈现北部南部,由北向南浓度逐渐降低,在时间上,叶绿素a的浓度呈现春季(2、5月)秋季(9、10月)夏季(6-8月)。以2008-2010年监测数据对经验富营养化模型进行斜率和截距的调整,建立适用于乌梁素海的叶绿素a浓度预测模型,以2010-2011年监测数据对预测模型进行验证,叶绿素a浓度模拟值与实测值吻合较好,相对误差70%,故可以用叶绿素a浓度预测模型对乌梁素海富营养化进行初步预测。     

南四湖水体氮磷及叶绿素空间分布特征

研究分析了南四湖水体氮、磷、叶绿素a含量及空间分布特征。结果表明,南四湖水质主要参数在各湖区的分布存在明显的非均一性。南阳湖水体TN、DTN、NH4+-N、TP、DTP、PO43--P浓度均显著高于其他3湖区的,但独山湖、昭阳湖和微山湖水体不同形态氮、磷浓度间无显著差异;水体中DTN、NH4+-N与TN以及DTP、PO43--P与TP浓度呈显著相关;南四湖水体中叶绿素浓度的分布呈现出较大的差异,南阳湖水体叶绿素浓度最高、微山湖的最低,叶绿素a浓度与TN/TP比值、pH值间呈显著的对数负相关,与不同形态氮、磷及COD浓度间呈显著的对数正相关。     

包头市南海湖冰封期营养盐和叶绿素a时空分布特征研究

【目的】探究在冰封过程中营养盐及叶绿素a的空间分布以及营养盐与叶绿素a的相关关系。【方法】以包头市南海湿地中的南海湖为研究对象,分别在常温期和冰封期对南海湖内采样点的总氮、总磷、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、溶解性总磷、溶解性正磷酸盐及叶绿素a质量浓度及相关环境因子进行测定,并进行相关性分析。【结果】(1)南海湖中营养盐在时空分布上有一定规律,时间上有明显的季节性差异,空间上存在明显的区域性差异。季节性差异主要受自然因素的影响包括光照、温度;区域性差异主要受人为活动的影响。(2)冰封条件下Chl.a质量浓度与DIN、DIP、TN、TP、NH4+-N、NO3--N均呈显著正相关关系(P0.05),说明冰封条件下南海湖水体中营养盐量的高低在一定程度上影响着浮游藻类的增长。(3)结冰使污染物由冰向水中迁移,冬季温度低,污染物难以被降解,导致水质恶化。【结论】冰封期南海湖水体的N/P比平均值为11.38,判定水体富营养化的主控因子是P,因此在冰封期应严格控制含P污染源排入是南海湖水体富营养化的关键。     

岩溶流域不同水体氮磷分布、影响因素及富营养化评价

分别于施肥旺季(4月)和施肥淡季(次年1月)对花溪河岩溶流域不同水体的总氮(TN)、总磷(TP)和磷酸根(PO_4~(3-))的浓度进行了测定,探讨TN、TP和PO_4~(3-)的时空分布特征及影响因素,并对流域内水库进行了富营养化评价。结果表明,不同水体中氮磷浓度整体上呈现施肥旺季高于施肥淡季。流域内点源排放(养殖企业)对水体TN、TP和PO_4~(3-)浓度未产生显著影响,地下水中氮磷浓度空间分异性明显;水体中氮磷浓度的空间分布与土地利用类型密切相关,建设用地和旱地周边水体氮磷浓度较高,而水田和林地周边水体氮磷浓度相对较低。流域内在施肥旺季松柏山水库富营养化略低于中富营养化水平(PI=0.99,Ⅱ级),富营养化水平最大的在施肥旺季的芦猫塘水库,处于重富营养化水平(PI=5.12,Ⅳ级),其他水库整体上处于中富营养化水平(PI≥1,Ⅲ级)。     

中贫营养湖泊叶绿素a预测模型探讨

在内陆水体水质遥感监测中,无论采用哪种方法,其模型都具有一定的局限性.不同营养状况的水域,水体光学特性的差异会引起模型适用性不同.目前,大多数学者研究范围主要集中在富营养状态水域,对于中/贫营养状态水域研究较少.为建立适合镜泊湖的叶绿素a水质监测遥感模型,结合2015年9月和2018年7月实测光谱数据,对镜泊湖不同叶绿素a浓度反演模型的精度进行了评价.结果显示,在所构建的8种模型中,三波段模型效果最佳,模型决定系数R2值为0.79,均方根误差RMSE(Root Mean Square Error)为0.34μg/L,平均相对误差MAPE(Mean Absolute Percentage Error)为20.6％.在此基础上,通过对比分析不同模型的适用性,得到如下结论:对于叶绿素a浓度跨度较小的镜泊湖水域,半经验半分析模型建模精度优于传统的经验模型;与三波段模型对比,在低叶绿素浓度及低浑浊水体中,增加近红外波段的四波段模型也可能带来一定的不确定性,从而降低反演精度.     

基于分形插值模型的平寨水库水体富营养化评价

【目的】分析平寨水库水体富营养化时空变化特征,对平寨水库水体富营养化情况进行评价。【方法】采集2018年11月(秋)、2019年1月(冬)、5月(春)和7月(夏)4个季节的水样,选取叶绿素a(Chla)、总磷(TP)、总氮(TN)、高锰酸盐指数(CODMn)和透明度(SD)5个指标,利用分形维数权重的方法建立富营养化评价插值模型,对平寨水库的水体富营养化进行评价。【结果】①平寨水库TP和CODMn量达到Ⅱ类水质标准,TN量超出Ⅴ类水质标准,是主要污染因子;TN、CODMn和Chla量在夏季最高,TP量在冬季最高,SD在春季最低。②平寨水库总体上呈中富营养、富营养状态,所有监测断面没有出现贫营养和贫中营养,说明该水库水体富营养化程度较高。③平寨水库夏季富营养化程度最高,冬春季次之,秋季最低。BS2和HJ2监测断面富营养化程度最高,NY3、SG3和PZ4监测断面次之,ZW8和SG1监测断面最低。【结论】平寨水库富营养化程度偏高,TN是主要污染因子,控制氮元素的输入和富集是防治平寨水库富营养化的重中之重。     

基于高光谱的烤烟叶绿素含量估算模型研究

研究烤烟叶片叶绿素含量与高光谱参数的相关性,建立叶绿素含量估算模型,为构建或筛选系统的烟叶烘烤特性评价指标奠定基础.以云烟87为研究对象,测定不同成熟度水平和不同烘烤温度下,叶片叶绿素含量及400～1000 nm光谱反射率,以烤烟叶片高光谱反射率与烤烟叶片叶绿素含量为数据源,用SPA(连续投影算法)对高光谱数据进行特征...     

基于反射光谱的苹果叶片叶绿素和含水率预测模型

为探索苹果叶片叶绿素含量(质量比)、叶片含水率与反射光谱之间的关系,以华北地区苹果树为研究对象,分别测定了各个关键生长期苹果叶片的光谱反射率、叶绿素含量和叶片含水率。分析光谱反射率与叶绿素含量以及叶片含水率之间相关性发现,在不同生长时期,苹果叶片叶绿素a含量与反射光谱在515~590 nm和688~715 nm两组波段内具有较高的相关性,且果实成熟期数据显示相关度最高(R2=0.6)。在420~500 nm、640~680 nm、740~860 nm 3个波段叶片含水率与反射光谱有较高的相关性,且果实膨大期的叶片含水率在可见光波段的相关系数最大。根据所选敏感波段,分别利用多元线性回归、主成分分析和人工神经元网络建立基于反射光谱的苹果叶片不同生长时期叶绿素和含水率的预测模型。通过对所建立的预测模型进行校验,结果显示,利用主成分分析方法所建立的苹果叶片叶绿素含量预测模型的决定系数最高(R2=0.885 2),校验系数为0.828 9。该模型可以较为准确地预测苹果叶片叶绿素含量。而采用神经元网络所建立苹果叶片含水率预测模型的决定系数R2=0.862,校验系数为0.8375,预测效果最好。     

基于HJ-1A卫星CCD1数据的滇池水质参数反演模型研究

将遥感技术应用于水质监测能够较好地反映区域水质在空间和时间上的分布情况和变化,尤其适用于大范围水域的快速监测。使用HJ-1A卫星CCD1数据,以滇池为研究区,对滇池悬浮物、叶绿素a两个水质参数的遥感定量反演进行了研究。研究结果表明CCD1数据的2、3、4波段与滇池悬浮物浓度的相关性最好,构建悬浮物浓度反演模型的最佳波段组合为:(b2+b3)/(b2/b3);3、4波段与滇池叶绿素a浓度的相关性最好,构建叶绿素a浓度反演模型的最佳波段组合为:(b4-b3)/(b4+b3)。通过对遴选出来的波段组合进行趋势拟合分析,得到最适合滇池水质参数的反演模型。     

不同方法在高塘湖富营养化评价中的对比研究

以高塘湖为研究对象,进行了为期一年的水质监测,分析了水质情况,采用水利部门认可的"营养状态指数法"和环保部门认可的"综合营养状态指数法"分别评价了研究区水体营养状态,采用Arcgis软件中"克里金插值法"结合"栅格计算器"生成全湖富营养化空间分布图,并对处于不同等级的水体面积占比进行了分析,结果表明:①高塘湖总磷(TP)超标严重,处于劣Ⅴ类,枯水期高锰酸钾指数(CODMn)值平水期丰水期; TN(总氮)浓度在不同水期相差不大,丰水期叶绿素a(Chla)浓度值枯水期平水期,枯水期透明度(SD)值平水期丰水期;②营养状态指数法评价研究区水体处于轻度—中度富营养等级,其中中度富营养等级的水体面积占比为19.91%;综合营养状态指数法评价处于轻度富营养等级;不论用何种方法进行高塘湖富营养化评价,丰水期和枯水期结果基本一致;③当评价水体资料稀缺或Chla浓度不具有代表性或其他参评因子与Chla浓度相关性不明显时或N因素为水体富营养化主要限制性因子时,采用营养状态指数法评价水体富营养等级结果更真实。     

高氟地区平原水库高锰酸钾指数的定量遥感研究

以高氟地区沧州大浪淀水库作为研究对象,将实测的高锰酸钾指数和TM遥感数据反射率进行回归分析处理,构建了高锰酸钾指数与TM各波段多光谱定量遥感模型,并对TM3/TM5波段指数模型进行了定量反演,其结果符合水体实际水质分布情况,表明所建模型可应用于该水体高锰酸钾指数的监测需要,同时探讨定量反演水库氟离子浓度的可行性.     

基于RED-NIR的主动光源叶绿素含量检测装置设计与试验

为了无损和高效地检测作物叶绿素含量,设计了一种采用主动光源的双波长便携式叶绿素含量检测装置,获取作物在红色范围660 nm附近的光谱深吸收和近红外850 nm附近的光谱强反射特征。采集作物叶片的反射光信号,经转换、调制和放大后,利用灰度标准板拟合反射率,660 nm和850 nm拟合的校正模型R~2分别为0. 993、0. 979。光源稳定性与抗干扰性测试结果显示,660 nm和850 nm光源的稳定性均方差分别为0. 007 9和0. 004 4,误差率分别为2. 378%和1. 223%;抗干扰性的均方差分别为0. 009 9和0. 018 7,误差率分别为2. 000%和4. 360%。通过叶绿素浸提溶液配比,设计了叶绿素梯度与双波长反射率的相关性试验,结果显示,660 nm和850 nm与叶绿素浓度相关系数分别为-0. 919和0. 272。660 nm附近叶绿素对光谱有深吸收的特征,将其作为主要测试波长;850 nm附近是叶片结构和以环境光学响应为主,反射光与叶绿素相关性不强,将其作为检测的参比波长。以田间玉米苗期植株为试验对象,利用双波长采集作物反射率,计算归一化植被指数(NDVI)、差值植被指数(DVI)、比值植被指数(RVI)和土壤调整型植被指数(SAVI),其与SPAD仪器测量值的相关系数r分别为0. 892、0. 846、0. 867、0. 883。基于NDVI、DVI、RVI和SAVI建立SPAD多元线性回归模型,其决定系数R~2为0. 831。利用该装置提供的模型嵌入功能导入诊断模型可直接输出叶绿素诊断结果,为作物叶绿素含量快速检测提供支持。     

基于landsat卫星影像的水库水体总磷质量浓度反演研究

以清河水库为研究区域,利用Landsat8卫星OLI数据及实地观测数据,建立了适于清河水库水体总磷质量浓度的最小二乘支持向量机(LS-SVM)遥感反演模型,并对清河水库总磷量进行了反演分析。结果表明,LS-SVM模型的平均相对误差为6.06%,相比于单波段线性回归反演模型及波段组合线性回归模型,平均误差分别降低了20.77%、12.53%,显著提高了清河水库水体总磷质量浓度反演的模型精度,达到遥感反演预测精度要求;利用LSSVM反演模型对清河水库总磷量反演显示,水体中总磷质量浓度主要集中在0.04~0.08 mg/L,水库水体总磷质量浓度总体偏高。     

乌梁素海水体中叶绿素a时空变化特征分析

使用乌梁素海的水体理化指标监测数据,分析了乌梁素海叶绿素a的时空分异特征,并同时分析其与水质因子关系.研究表明:乌粱素海叶绿素a浓度具有明显的时空分布特征,叶绿素a含量全湖变化在8.38～27.50mg/m3,在空间分布上,北部区>南部区、西岸>东岸,由北部区到南部区逐渐减小;在时间上,夏季>秋季>春季,叶绿素a浓度变...     

小麦冠层营养诊断光谱检测仪设计与试验

为了快速准确获取田间作物生长营养水平信息,设计了作物冠层营养诊断光谱检测仪,并进行了小麦大田测试。系统由光学传感器,信号采集驱动模块和控制器组成。光学传感器可测量300~1 100 nm范围内连续光谱,信号采集驱动模块用于提供稳定电压以及数据的A/D转换。开发了光谱采集控制软件安装于控制器,主要功能包括接收、处理、显示和存储采集到的数据。应用该仪器进行了标定试验,并针对大田冬小麦开展了大田试验,试验结果表明该仪器所测反射率与美国ASD FieldSpec HandHeld 2光谱辐射仪所测的反射率之间具有较高的相关性,相关系数最低为0.991 8。分析了冬小麦叶绿素含量指标SPAD值与仪器所测反射率之间的相关性。选出相关性较高的550~900 nm波段进行主成分分析建立叶绿素预测模型,建模 R 2 C 为0.575,模型检验 R 2 V 为0.595。结果表明利用研发的便携式光谱检测仪能有效评估小麦营养叶绿素含量,为小麦的精细栽培提供理论与技术支持。     

汤村水库不同工况下水质模拟

为探讨汤村水库在汛期及非汛期库区的水质情况,根据汤村水库特点,建立了EFDC二维水质模型,模拟并分析了库区在水体交换期以及水体静止期化学需氧量(COD)及氨氮(NH3-N)浓度空间变化特点,结果表明:①库区水环境容量随库容增大而增大,污染物浓度随库容增大而减小;②在水体静置期间随水体静止时间的增长,库区NH3-N浓度的增幅远高于COD浓度的增幅;③汤村库区水体停留时间宜控制在26~30 d为宜,应通过对水库合理的调度运行,相机换水方可有效保证库区水质。研究结果可为汤村水库的调度运行及管理提供科学依据。