一种基于冠层组分光谱分离的土壤影响消除与小麦叶片叶绿素含量高精度估算方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115508314A(43)申请公布日2022.12.23(21)申请号202211163318.2(22)申请日2022.09.23(71)申请人南京农业大学地址210000江苏省南京市玄武区卫岗1号(72)发明人曹卫星李栋程涛姚霞朱艳(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司32218专利代理师刘畅徐冬涛(51)Int.Cl.G01N21/55(2014.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于冠层组分光谱分离的土壤影响消除与小麦叶片叶绿素含量高精度估算方法(57)摘要本发明提出一种基于冠层组分光谱分离的土壤影响消除与小麦叶片叶绿素含量高精度估算方法，包括以下步骤：提取小麦冠层反射光谱特征波段的反射率，利用两个特征波段模拟土壤组分的光谱信号，剔除土壤组分得到小麦组分光谱信号，计算植被指数估算小麦叶片叶绿素含量。本发明的方法通过对小麦和土壤反射光谱进行特征分析，分离出土壤和植被光谱的信号，减少土壤背景对叶片叶绿素含量估算的影响，该方法操作步骤简单，运算速度快，适用于冠层水平不同小麦品种、不同栽培处理、不同生育时期，可广泛用于小麦冠层水平的平均叶片叶绿素含量监测。CN115508314ACN115508314A权利要求书1/1页1.一种基于冠层组分光谱分离的土壤影响消除与小麦叶片叶绿素含量高精度估算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：提取小麦冠层反射光谱特征波段的反射率，利用两个特征波段模拟土壤组分的光谱信号；步骤2：剔除土壤组分得到小麦组分光谱信号，计算植被指数估算小麦叶片叶绿素含量。2.根据权利要求1所述的基于冠层组分光谱分离的土壤影响消除与小麦叶片叶绿素含量高精度估算方法，其特征在于，步骤1中模拟土壤组分光谱信号步骤包括：步骤1‑1：从反射光谱中提取477nm和677nm波段处的反射率数据，并且计算两个波段之间斜率slope，具体公式为：slope＝(RC,677‑RC,477)/(677‑477)其中，RC,477和RC,677分别为小麦冠层反射率在477nm和677nm波段处的小麦冠层反射率；步骤1‑2：利用斜率估算出土壤组分光谱在参考波段处的反射率，参考波段定义为477nm；具体公式为：其中，RC,477为小麦冠层光谱在477nm波段处的反射率，slopemax为最大斜率，c为调节系数，CRS,477土壤组分光谱在参考波段477nm处的反射率；步骤1‑3：利用斜率和土壤组分光谱在参考波段的反射率，模拟土壤组分光谱信号，具体公式为：CRS,λ＝slope×(λ‑477)+CRS,477其中，CRS,λ为模拟的土壤组分信号，λ为波长。3.根据权利要求2所述的基于冠层组分光谱分离的土壤影响消除与小麦叶片叶绿素含量高精度估算方法，其特征在于，最大斜率slopemax定义为干土壤斜率。4.根据权利要求1所述的基于冠层组分光谱分离的土壤影响消除与小麦叶片叶绿素含量高精度估算方法，其特征在于，步骤2中得到小麦组分光谱信号的公式为：CRV,λ＝RC,λ‑CRS,λ其中，RC,λ为小麦冠层反射信号，CRV,λ为小麦组分的光谱信号，CRS,λ为模拟的土壤组分信号。2CN115508314A说明书1/5页一种基于冠层组分光谱分离的土壤影响消除与小麦叶片叶绿素含量高精度估算方法技术领域[0001]本发明属于作物生长监测领域，尤其是一种基于冠层组分光谱分离的土壤影响消除与小麦叶片叶绿素含量高精度估算方法。背景技术[0002]小麦在我国粮食生产中具有重要的地位，及时监测小麦长势对保障国家粮食安全和农业可持续发展起基础作用。叶绿素含量是作物长势的一个重要指标，能够指示植物光合作用能力。目前，遥感技术已被广泛用于准确、无损地估算植被叶绿素含量。[0003]在过去三十年里，大量研究提出了数百个植被指数，比如MTCI(MERISTerrestrialChlorophyllIndex)和NDVI(NormalizedDifferenceVegetationIndex)，但是这些指数主要用于估算冠层叶绿素含量(CanopyChlorophyllContent，CCC)。CCC(g/m2)是单位土地面积上所有叶片叶绿素含量的总和，即叶面积指数(LeafAreaIndex，LAI)和叶片叶绿素含量(LeafChlorophyllContent，LCC)的乘积。CCC是一个群体性指标，同时包含LAI和LCC的信息，不能单独反映叶片水平叶绿素含量。[0004]LCC是单位叶片面积上的叶绿素含量(μg/cm2)，与CCC相比更能体现叶片水平的光合能力和营养状况。为了从冠层光谱直接估算LCC，一些学者提出利用两个植被指数进行比值或者差值运算，比如AWI(AngularIn