專利名稱：一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)植被遙感領(lǐng)域，具體地說涉及一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法。
背景技術(shù)：
氮肥的施用是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的有效途徑，但不科學(xué)的氮肥投入會使作物無法完全吸收利用，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)污染。因此，近年來人們開始研究精確氮肥管理，從而提高氮肥利用率的有效途徑，而準(zhǔn)確、實(shí)時地獲取田間作物氮素狀況是精確氮肥管理的 ■石出。傳統(tǒng)的獲取植物氮素營養(yǎng)的方法主要依賴于破壞性取樣、室內(nèi)分析測定，雖然結(jié)果較為可靠，但具有一定滯后性，并破壞了植被完整性。植被遙感光譜技術(shù)能夠?qū)崟r、快速、 無損地監(jiān)測作物氮素營養(yǎng)狀況，及時進(jìn)行苗情診斷，為精確氮素管理提供可靠的技術(shù)支持。植被遙感可區(qū)別植物類型并進(jìn)行劃分，可以推演出植被的重要參數(shù)，還可以較準(zhǔn)確地估算出與植被光合作用有關(guān)的一些物理量。植被遙感的基本原理是植物的光譜特性。 不同植物由于葉片的組織結(jié)構(gòu)和生化組分不同，具有不同的光譜特征，特別是近紅外波段有較大的差別。歸一化植被指數(shù)(NDVI，NormalizedDifference Vegetation Index)被定義為近紅外波段與可見光紅波段數(shù)值之差和這兩個波段數(shù)值之和的比值，是近紅外波段和可見光紅光波段兩個波段表示的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，即NDVI=，，NDVI的應(yīng)用非常廣泛，它是植被生長狀態(tài)及覆蓋度的最佳指示因子，與植被分布情況密切相關(guān)。在有植被覆蓋的情況下，NDVI為正值(> 0)，并隨植被覆蓋度增大而增大。 但是，NDVI的一個主要的缺陷在于當(dāng)植被覆蓋度大于80%后，NDVI值增加緩慢，呈飽和狀態(tài)，嚴(yán)重影響監(jiān)測的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法，用于修正二波段歸一化植被指數(shù)過飽和的缺陷，建立一個基于三波段指數(shù)的高效、精確的植物氮含量監(jiān)測模型。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法包括如下步驟(1)測定植物氮含量并進(jìn)行光譜采樣；
(R -(R ,-kxR ,,,)) (2)構(gòu)建三波段光譜指數(shù)(mNDVI)，所述^VDP7 =廠,*，
\Knir + \Kred ~ ^ X Kgreen/blue)) 其中R*為近紅外波段的反射率，Rred為可見光紅光波段的反射率，Rgreen7blue為可
權(quán)利要求
1.一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法，其特征在于包括如下步驟(1)測定植物氮含量并進(jìn)行光譜采樣； (2)構(gòu)建三波段光譜指數(shù)(mNDVI)，所述
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法，其特征在于所述步驟⑶中模擬k在(-5，5)區(qū)間內(nèi)，間隔0. 5的步長變化下，取mNDVI與植物氮含量相關(guān)性最高的k值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法，其特征在于所述步驟(5)中建立監(jiān)測模型通過將一定時間內(nèi)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的多個mNDVI建立監(jiān)測模型 Y = aXmNDVI+b，并對監(jiān)測模型進(jìn)行評估。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法，其特征在于所述監(jiān)測模型的評估采用監(jiān)測決定系數(shù)(Ry2)和標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)評估模型擬合度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法，其特征在于所述步驟(6)包括利用獨(dú)立年份該植物測得的葉片氮含量(LNC)建立檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蛓 = cXLNC+d。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法，其特征在于 所述檢驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎脵z驗(yàn)精度(R/)、相對均方根誤差(RRMSE)和斜率(slope)進(jìn)行綜合評價(jià)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于三波段光譜指數(shù)估測植物氮含量的方法，屬于植物遙感監(jiān)測領(lǐng)域，本發(fā)明在近紅外光波段、可見光紅光波段的基礎(chǔ)上，增加了藍(lán)綠光波段及其修正系數(shù)，建立了三波段光譜指數(shù)及氮含量的監(jiān)測模型，同時提供該模型的檢驗(yàn)?zāi)Ｐ汀１景l(fā)明克服了現(xiàn)有二波段光譜指數(shù)法趨向飽和時靈敏度下降的缺陷，尤其對不同品種、不同水分處理、不同氮素水平下的水稻、小麥葉片氮含量監(jiān)測具有較高的精度和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了作物氮素信息的實(shí)時獲取，促進(jìn)了基于光譜技術(shù)的作物無損監(jiān)測技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
文檔編號G01N21/31GK102435564SQ20111027851
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者倪軍, 劉小軍, 姚霞, 孫傳范, 曹衛(wèi)星, 朱艷, 王薇, 田永超 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)