数码照相法估算植被盖度

植被盖度是表征生态系统特征的重要参数之一,其准确测度对于分析土壤侵蚀强度、生态环境现状具有重要意义。该文选择黄土高原退耕还林还草区野外测量的25个典型样方, 探讨了数码照相法估算植被盖度的模型和方法,提出了中心投影引起的边缘畸变问题和植被信息识别问题的有效解决方案。前者采用控制点几何校正的方法解决,后者基于目视判读、统计汇总红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色的DN（digital number）值分布规律,采用编程方式解决。研究结果表明,植被信息的三基色组成分别符合DNGDNRDN B、DNGDNBDNR和DNBDNRDNG 3种规律,非植被信息的三基色构成遵循DNRDNGDNB的规律,且采用上述规律,编程得到草地样方的植被盖度精度较高。可见,该文提出的估算植被盖度的数码照相法可移植到数码相机中,具有明显的应用价值。      

水稻叶面积指数和叶片生化成分的光谱法研究

利用光谱仪通过大田试验和室内测量不同氮素水平及不同时期水稻叶片的光谱反射率，测算叶面积指数LAI；利用生化方法测量相应叶片的叶绿素含量，蛋白质含量和纤维素含量；在此基础上分析了水稻叶面积指数与光谱变量，叶片生化成分与光谱变量及叶面积指数之间的相关性。结果表明；水稻叶面积指数与比值植被拽数RVI及归一化差值植被指数NDVI呈显著相关，不同氮素水平的水稻叶片的叶绿素，蛋白质及纤维素含量与LAI之间的R^2在抽穗期均达到0.75以上，其中叶绿素，纤维素含量与光谱变量的相关达显著水平，不同时期纤维素与光谱变量及LAI之间相关达显著水平，从而证明通过光谱法可以推算水稻叶片的叶绿素含量，蛋白质含量和纤维素含量。     

基于光谱分析的土壤重金属含量估算研究——以三江源区玉树县和玛多县为例

以三江源区玉树县和玛多县为研究区,利用实验室测定的As、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg元素含量和室内采集的土壤原始光谱及其4种转换形式,建立了光谱指标与重金属含量的多元回归模型,利用决定系数(R2)、相对分析误差(RPD)及均方根误差(RMSE)评价模型的精度。研究结果表明,土壤As、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd含量与SOM、Fe、Mn、Al、Mg等元素具有显著相关关系,Hg元素则未达到显著性水平。As、Cu、Pb、Zn、Cr和Cd元素估算模型回归方程R2达到了0.5以上,均通过了显著性检验,其中Pb、Zn和Cr元素验证样本RPD均达到了1.4以上,模型具备粗略估算能力;As、Cu和Cd元素验证样本RPD均低于1.4,模型不具备粗略估算能力。Hg元素估算模型回归方程的R2为0.28,未能通过显著性检验,无法用于对Hg含量的估算。     

近20年厦门市土地利用动态变化及预测

基于RS与GIS技术,提取1994,2000,2006和2013年4期遥感影像土地利用信息,利用土地利用转移矩阵、动态度模型、概率转移矩阵及马尔可夫模型,研究了近20 a厦门市土地利用动态变化特征,并预测其未来10 a的土地利用变化趋势。结果表明,近20 a厦门市土地利用变化速度前期较快,后期趋缓,变化面积高达46.75%;土地利用变化的总体特征与建设海峡西岸经济区龙头及加强海洋经济的城市发展战略相符;建设用地变化仍为该区域未来10 a土地利用变化的主导类型,需加强对耕地和林地的保护以促进土地利用可持续性发展。     

长期定位施肥条件下作物光谱特征及养分吸收量预测

为了明确不同施肥条件下典型生育期冬小麦和夏玉米冠层光谱特征差异,该研究以长期定位施肥试验为研究对象,在确定典型生育期作物冠层光谱反射率与收获期作物地上部分主要养分吸收量相关性的基础上,建立收获期作物主要养分吸收量预测模型。结果表明,可见光波段相似生育期夏玉米冠层光谱反射率与冬小麦相近,但在近红外区域平均高于冬小麦8.42%。生育中期2种作物秸秆、籽粒及地上部分氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收量与冠层光谱反射率在可见光波段普遍呈极显著负相关关系,在近红外波段呈极显著正相关关系。全生育期夏玉米冠层光谱反射率与作物吸氮量的相关系数在可见光波段基本持平,但在近红外波段平均高于冬小麦0.4152。全生育期夏玉米冠层反射率与地上部分吸磷量的相关系数在可见光波段和近红外区域较冬小麦平均分别低0.3621和0.2072。全生育期夏玉米冠层光谱反射率与地上部分吸钾量相关系数在可见光波段平均低于冬小麦0.1270,在近红外波段高于冬小麦0.0341。除夏玉米吸磷量外,基于冬小麦和夏玉米典型生育期冠层光谱反射率建立的模型均可准确预测收获期作物主要养分吸收量,且对冬小麦养分吸收量的预测精度略高于夏玉米,该结论可以为黄淮海地区冬小麦和夏玉米的长势监测和肥料管理提供科学依据。     

基于反射光谱预处理的苹果叶片叶绿素含量预测

以苹果叶片叶绿素含量为研究对象,定量研究了光谱数据预处理方法对光谱特征提取及叶绿素含量预测模型的影响。首先,比较了苹果叶片原始反射率光谱、小波包去噪反射率光谱、反射率一阶差分光谱、先小波包去噪后一阶差分光谱、先一阶差分后小波包去噪光谱这5种光谱的波段间相关系数以及光谱与叶绿素含量间的相关系数,建立了叶绿素含量预测逐步回归模型并对建模结果进行了比较分析。结果表明单纯3层sym8小波包去噪可使光谱曲线平滑,但不会明显提高模型精度;一阶差分虽然放大了局部噪声,但是消除了基线漂移影响,可提高模型精度;先差分后小波包去噪比先小波包去噪后差分具有更高的峰值信号噪声比,更低的均方误差与最大误差,建模结果也显示出同样的结果。因此,先差分后小波包去噪算法可认为是一种有效的苹果叶片叶绿素含量预测光谱预处理方法。利用这一方法建立了苹果叶片叶绿素含量预测模型,获得了较高的预测精度。该研究可用于对苹果树营养状态的评价并指导按需施肥。     

基于光谱特征空间的农田植被区土壤湿度遥感监测

土壤湿度遥感动态监测在农业生产中具有重要作用。近年来,多种基于光谱特征空间的土壤水分监测指数被陆续提出,并得到广泛关注和应用,但当前多数监测指数未考虑混合像元的影响。该文针对垂直干旱指数(perpendicular drought index,PDI)在农田植被覆盖区监测精度降低问题,分析了植被覆盖下的PDI误差分布规律,引入垂直植被指数(perpendicular vegetation index,PVI)作为植被覆盖表征量,在PVI-PDI二维空间对PDI模型进行调整,提出了适于植被覆盖的植被调整垂直干旱指数(vegetation adjusted perpendicular drought index,VAPDI),并利用内蒙古明安镇研究区实测土壤湿度数据,对PDI与VAPDI进行了比较和验证。结果表明,在裸土、麦茬、土豆、豇豆4种植被覆盖类型中,PDI与土壤实测含水率的决定系数分别为0.630、0.504、0.571、0.543,VAPDI与土壤实测含水率的决定系数分别为0.599、0.523、0.602、0.585。VAPDI在植被区的误差略小于PDI,一定程度上克服了植被覆盖对监测精度的影响。通过PDI和VAPDI空间分布图的比较也说明,VAPDI对土壤湿度的差别有更好的区分能力,在中尺度土壤表层水分遥感反演方面具有一定的优势。该研究可为农田土壤湿度遥感监测方法选择及监测误差分析提供参考依据。     

Genotypic Differences in Spectral and Photosynthetic Response of Peanut to Iron Deficiency

To assess the genetic variability of peanut (Arachis hypogaea L.) in tolerance to iron (Fe) deficiency, spectral and photosynthetic parameters of 12 peanut cultivars were determined. The results showed that peanut exhibit significant variations in spectral and photosynthetic parameters within cultivars in response to Fe deficiency. The 12 peanut cultivars were separated into three groups, which include (i) a Fe-deficient tolerant cultivar (‘Zhenghong 3’), (ii) a Fe-deficient sensitive cultivar (‘Huayu 22’), and (iii) ten intermediate cultivars. Iron deficiency caused an increase in root biomass, root/shoot ratio, structure independent pigment index and intercellular carbon dioxide (CO₂) concentration, but resulted in a decrease in net photosynthetic rate (Pn), quantum yield of PS II photochemistry (F_v/F_m), effective quantum yield of PS II (ΦPS II), photochemical reflectance index, red edge point, and chlorophyll normalized difference index. Iron deficiency-induced decline in net photosynthetic rate may be resulted from the reduction of photosynthetic pigment contents and inhibition of PSII photochemistry.     

一种基于NIR-RED光谱特征空间的干旱监测新方法

土壤水分作为干旱监测的重要指标,一直是干旱遥感监测研究的重要内容。本研究利用MODIS数据的EVI、红波段反射率、近红外波段反射率数据构建了基于Nir-Red反特率光谱特征空间的EPDI模型进行土壤水分的反演。利用野外同步测量数据对PDI、MPDI、EPDI三种干旱指数模型获取的拉萨河流域土壤水分进行了验证和对比分析,研究结果表明EPDI能够更准确地反演土壤水分,其样本点的相对误差仅为0.1040,线性相关系数为0.9181,反演精度相比PDI、MPDI(0.1646、0.1472)分别提高了36.83%和29.35%,为利用遥感影像数据进行大尺度的干旱动态监测提供了新途径。并且相比MPDI,EPDI模型参数更容易获取,模型构建受人为因素影响小,从而为模型的大范围推广提供了可能,具有很好的应用意义。