基于高光谱遥感的樟树幼树生理化参量的反演

摘要

本文以樟树为研究对象,使用微型光纤光谱仪EPP2000-UVN-SR测定叶片和冠层光谱反射率,同步进行主要生理生化参量的测定,探讨基于地面光谱特征的生理生化参量的遥感提取,本研究的主要内容和结论如下:
　　 (1)不同月份樟树光谱反射率差异位于光谱绿峰、红谷与近红外区等光谱的敏感部位,而其他波段光谱反射率差异不明显:光谱反射率的一阶微分变化能清晰地反映出樟树光谱的变化特征；不同月份间,光谱曲线的位移现象不明显。
　　 (2)叶片在不同SPAD、含水量下光谱差异主要表现在光谱绿峰、红谷与近红外区等区域,表现出光谱反射率随SPAD值增大而减小、随叶片含水量增大而增大的明显特征。
　　 (3)在原始光谱、微分光谱与生化参量的相关性分析中,一阶微分的相关性明显优于原始光谱数据的相关性,虽然表现出极大的波动性,但一阶微分与生化参量的规律性更强,400nm～550rim,表现出规律性的增大或减小,直到出现峰值(谷值),550nm～680nm出现和前面相反的规律,750nm以后,表现出极大的波动,并且有极大的相关性值。一阶微分光谱能更好的反应光谱和生化参量之间的关系,主要是因为微分光谱能增大光谱信息,更好的反应光谱信息。
　　 (4)在光谱特征变量与生化参量的相关性分析中,叶面积指数、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、氮、磷与单个的光谱参量相关性大,且最大相关系数也在单个光谱参量。而类胡萝卜素、含水量的相关性大多是复合光谱参量,且复合参量的相关性较单个参量的要好,相关系数要高；比值植被指数和归一化植被指数与生化参量的相关性更高,他们在一定程度上将生化变量的差异性放大。
　　 (5)叶绿素a、叶绿素总量、叶绿素b都在Dr处达到最大相关系数,叶面积指数的最大相关性系数点在Ro,类胡萝卜素、含水量在达到最大相关性的复合光谱参量也都包含SDr,Ro是红谷内最小的波段反射率,Dr是红边内一阶微分中的最大值,SDr是红边波长范围内一阶微分波段值的总和,说明红边参数适合反演相关的生化参量,而且微分参量较原始光谱参量表现出更大的相关性,这也是众多学者选择红边参数的因为。
　　 (6)很多植被指数的提出都是针对特定遥感器的,即多波度光谱,而高光谱遥感数据信息海量性,数据密集性,传统遥感光谱定义的波段对高光谱的数据不敏感,应该发展适合高光谱数据自身的植被指数。
　　 (7)本文建立的最优生理生化参量反演模型如下:
　　 叶绿素总量参量R750/R708,反演模型Y=2.828x2-5.188x+3.258,R2=0.397;
　　 叶片含水量参量(SDr-SDb)/(SDr+SDb),反演模型Y=24.77x2+16.54x+9.478,R2=0.562；
　　 叶面积指数参量Ro,反演模型Y=722.2x2+10.51x+4.368,R2=0.493；
　　 氮参量Dr,反演模型Y=32543x2.235.9x+24.48,R2=0.50;
　　 磷参量Rg,反演模型Y=-0.181n(x)+0.155,R2=0.522。