吉林农业大学信息技术学院, 吉林 长春 130118
针对玉米生产中叶片氮素快速、 无损检测的实际需求, 使用叶级高光谱数据(400~2 500 nm), 依据等效水厚度梯度划分叶片样本, 建立了梯度连续的叶片氮素反演模型, 初步探索了含水量因素对叶片反射率特性及反演模型精度的影响。 首先获取叶级高光谱数据, 再根据等效水厚度数值大小对样本进行排序及滑动划分, 建立了子集集合。 父集除原光谱数据之外还采用了三大类: (1)基线矫正类、 (2)散射校正类和(3)平滑处理类光谱变换方法, 而子集未使用任何光谱变换方法。 建立全波段的PLSR反演模型, 对比模型精度, 初步定量评价了等效水厚度因素对建模精度的影响。 研究结果表明: (1)四组数据中有三组父集反演精度低于最优子集的反演精度, 另外一组持平(2018大田低氮: (父)=0.48<(子)=0.57, (父)RPDCV=1.38<(子)RPDCV=1.52; 2018大田高氮: (父)=0.48<(子)=0.7, (父)RPDCV=1.39<(子)RPDCV=1.8; 2019大田高氮: (父)=0.59<(子)=0.68, (父)RPDCV=1.57<(子)RPDCV=1.77); (2)四组数据的最优子集反演精度都达到甚至超过了定性模型水平, 而父集只有两组; (3)制作反演数据集时在样本筛选问题上需要考虑等效水厚度因素, 以避免过于宽泛的样本选择而导致整体反演精度的损失。 综上, 等效水厚度因素对玉米叶片氮素建模精度存在显著影响, 不可忽视。 在考虑该因素后, 使用叶级高光谱数据对玉米叶片氮素进行快速无损检测的技术方法会更加可信、 可行。
叶片氮浓度 等效水厚度 高光谱 光谱变换技术 数据集滑动划分 Foliar nitrogen concentration Equivalent water thickness Hyperspectral Spectral transformation techniques PLSR Sliding datasets partition PLSR 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2913
1 山东农业大学资源与环境学院,泰安 271018
2 土肥资源高效利用国家工程实验室,泰安 271018
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。
高光谱 等效水厚度 支持向量机 苹果叶片 定量估算 hyper-spectrum equivalent water thickness support vector machine apple leaf quantitative estimation
