基于夏玉米冠层内辐射分布的不同层叶面积指数模拟

为了模拟夏玉米冠层内各层叶面积指数垂直分布,光合有效辐射（photosynthetically active radiation, PAR）是研究作物群体光合作用和长势的重要特征参数,阐明冠层内PAR的垂直分布规律与冠层结构等参数之间的相关关系,可为遥感定量反演冠层结构参数提供模型基础。该文基于PAR在冠层内的辐射传输规律结合冠层结构模拟不同太阳高度角的PAR透过率垂直分布模型,并用地面冠层分析仪测量值进行验证,结果表明模型对封垄前玉米抽雄期冠层内PAR透过率垂直分布模拟精度较高。通过不同太阳高度角PAR透过率的垂直分布模型结合消光系数运用不同算法分别反演层叶面积指数（leaf area index, LAI）,并与不同高度层LAI实测值进行比较。结果显示：Bonhomme& Chartier算法反演不同高度层LAI精度较高,上层均方根误差（root mean square error,RMSE）为0.18,中层RMSE为0.55,下层RMSE为0.09。不同太阳高度角反演结果存在差异,30°和45°高度角均能较好地反演下层LAI,RMSE分别为0.11与0.09;30°高度角反演中层LAI精度较高,RMSE为0.30;45°高度角反演上层LAI精度较高,RMSE为0.18。结果表明基于不同太阳高度角构建的层LAI反演模型更适于实现夏玉米不同高度层LAI的遥感估算。该研究可为模拟垄行结构冠层内LAI垂直分布提供参考。     

夏玉米冠层光合有效辐射垂直分布模型

吸收光合有效辐射分量（FPAR）是研究植被群体光合作用和光能利用的重要参数,弄清冠层内FPAR的垂直分布规律及其与冠层结构等参数之间的定量关系,可以为遥感定量反演冠层FPAR提供模型基础。该文基于平均冠层的辐射传输过程,结合冠层结构建立玉米冠层内FPAR垂直分布计算模型,并就模型的参数如植被组分光学特性、株型、太阳高度角以及天空散射光比例等对FPAR垂直分布结果的影响进行了分析。利用实测结构参数模拟了玉米冠层内FPAR,并与SUNSCAN测量值进行了比较,结果表明模型对封垄后的玉米冠层内FPAR垂直分布的模拟精度较高,RMSE均小于0.18,并能较好地计算封垄前冠层内FPAR的垂直分布趋势。     

基于扫描成像的作物近地高光谱获取与特征分析

为了验证自主研制的扫描成像光谱仪（PIS）在近地应用的可行性，该文以小麦、玉米为研究对象，利用PIS近地获取作物冠层和叶片的高光谱图像，在对田间和室内获得的成像数据进行对比分析的同时，探讨了成像光谱采集过程中的影响因素。此外，将PIS获取的成像高光谱与地物光谱仪（ASD）测定的高光谱进行比对研究。结果表明：PIS能准确收集作物的光谱信息，且采集的高光谱数据与ASD具有很好的一致性；PIS在田间采集作物光谱信息时，受氧气吸收的影响，在760 nm处有明显的干扰吸收；PIS除了能反映作物不同叶位叶片、不同器官光谱的差异，还可依据影像提取杂草、土壤对作物冠层光谱的影响程度。上述初步结果为进一步应用PIS进行农作物长势诊断提供了参考。     

基于低空无人机遥感的冬小麦覆盖度变化监测

无人机遥感作为卫星遥感的有益补充,具有高时效、高分辨率、低成本、低损耗、低风险及可重复等优点。为了利用无人机遥感系统进行快速机动地监测大面积农作物覆盖度变化,更好地服务和指导农业生产,该文设计了一套以低空无人直升机为平台的多光谱载荷观测系统,并以冬小麦为研究对象,对冬小麦生长过程中的5个主要生育期进行监测,提出一种从时间序列影像的植被指数直方图曲线中获取植被指数阈值的方法,并利用植被指数阈值法提取研究区域内冬小麦覆盖度时序变化曲线,分析了空间尺度对提取植被覆盖度的影响。研究结果表明,利用低空无人机遥感监测冬小麦覆盖度变化的方法可行,分析结果可靠,在大面积农作物覆盖度的测量有很好的应用前景。     

冬小麦叶面积指数地面测量方法的比较

该研究以冬小麦为对象,对叶面积指数测量的几种方法（比叶重法、照相法及SUNSCAN测量法）从测量难易程度、误差来源、适宜条件等方面做了比较分析与评价。研究表明比叶重法及照相法在整个生育期间均可使用,而基于SUNSCAN的仪器测量法在冬小麦封垄前的测量还需进一步研究。对SUNSCAN一天内不同时间测量的结果进行了比较,得出最适宜测量时间为13:00－15:00。照相法的测量精度最高,比叶重法次之,SUNSCAN测量需要根据作物生长特点做参数修正。针对SUNSCAN测量LAI提出了一种对叶倾角分布参数进行修正的方法,对3种冬小麦株型品种3个不同生育期进行了参数修正。该研究有助于地面测量叶面积指数的方法选择,同时对提高SUNSCAN测量精度具有参考意义。     

基于扫描成像的作物近地高光谱获取与特征分析

为了验证自主研制的扫描成像光谱仪（PIS）在近地应用的可行性，该文以小麦、玉米为研究对象，利用PIS近地获取作物冠层和叶片的高光谱图像，在对田间和室内获得的成像数据进行对比分析的同时，探讨了成像光谱采集过程中的影响因素。此外，将PIS获取的成像高光谱与地物光谱仪（ASD）测定的高光谱进行比对研究。结果表明：PIS能准确收集作物的光谱信息，且采集的高光谱数据与ASD具有很好的一致性；PIS在田间采集作物光谱信息时，受氧气吸收的影响，在760 nm处有明显的干扰吸收；PIS除了能反映作物不同叶位叶片、不同器官光谱的差异，还可依据影像提取杂草、土壤对作物冠层光谱的影响程度。上述初步结果为进一步应用PIS进行农作物长势诊断提供了参考。