【目的】通过将原始光谱数据经过不同的数据变换方式,分析其与苹果冠层PAR的相关关系,建立基于高光谱的南疆盆地苹果冠层PAR的估测模型,旨在为快速、精确、无损伤、大范围的适时、动态监测植被PAR提供有效途径。【方法】基于原始光谱数据的不同数据变换方式,采用相关性分析和逐步回归分析方法。【结果】不同数据变换后的冠层光谱反射率与苹果冠层PAR具有较好的相关性,微分变换后的相关性较原始相关性有所提升。所建模型经过精度评价发现,原始光谱数据经倒数一阶微分变换后估测模型拟合度最高,一阶微分、对数一阶微分次之。【结论】

【目的】光合有效辐射分量(FPAR)是各种生产力模型、作物估产模型等的重要参数,本文将对高光谱估算FPAR效果作初步探讨分析,为提高FPAR估算及遥感产品验证精度和各种生态模型模拟精度提供科学支持。【方法】本文基于地面实测玉米数据,详细分析了光合有效辐射分量与光谱反射率及其一阶导数之间的相关关系及FPAR估算机理,并利用反射率、一阶导数、植被指数方法研究了玉米冠层FPAR估算效果。【结果】玉米FPAR与整个可见光波段反射率相关性都相对较好,明显好于近红外波段;FPAR与一阶导数的相关关系曲线波动较反射率大,仅520、570、670、805、950和1010nm几个波长处一阶导数与FPAR相关性...

光合有效辐射(Photo-synthetically Active Radiation,PAR)是研究全球变化与陆地生态系统变化的核心之一,不仅是衡量生态系统光合作用变化、碳收支变化的重要数据来源,也是反映全球气候变化主要驱动因子。本文在回顾PAR估算方法的基础上,综合分析了传统方法中的气候学方法、模型参数方法,及在此基础上发展起来的基于遥感的转换系数、模型化参数法的优缺点,并对PAR估算方法研究做出了展望。气候学法、模型参数法等传统方法一直是进行PAR估算的常用手段。然而,随着对生态系统研究的日益深入,基于遥感的估算方法已经成为一种新的手段,凭借遥感覆盖范围广的优势,它使得获取区域乃至全球PAR估算成为可能。因此,如何利用遥感数据获取长时间序列PAR,成为目前关注的重点之一。已有研究表明,查找表方法之类的定量化估算方法将成为主要的估算方法,它不仅在机理上解释了PAR的传输过程,而且增强了估算方法的可靠性、可操作性与普适性。

为了解决散射辐射地面测量中难以摆脱遮光装置的问题,本研究通过调整传统的直接测量方法,拟建立晴空条件下的散射辐射估算模型。具体方法是,选择晴朗无云的天气条件,在美国华盛顿州普罗瑟市郊无绿色植物覆盖的空旷场地上测试07:30—19:30(间隔15min)的北向局部散射辐射数据(PARf-N)和总体散射辐射数据(PARf)。测试同时拍摄天空图像,并计算其灰度特征值(H)和颜色特征值(B)。结果分析表明:1)PARf-N与PARf之间呈指数函数关系,决定系数r2为0.768;2)天空图像的H值与PARf之间呈三次函数关系,r2为0.688;3)结合PARf-N、H和B值,及常见气象因素,构建多元线性回...

以典型黄土丘陵区山西省偏关县柠条林为研究对象,用CROPSCAN多谱辐射仪实测了柠条的光谱值,并统计灌丛的地上生物量,以560nm光谱反射值与柠条地上干生物量建立回归模型。结果表明:黄土丘陵阴向斜缓坡以回归模型W=0.965R0.626拟合效果最好(r=0.706);黄土丘陵阳向斜缓坡以回归模型W=1.056+0.243R拟合效果最好(r=0.612);黄土丘陵区综合立地整体以回归模型W=0.937+0.949lnR拟合效果最好(r=0.659)。这些回归模型经检验均达到极显著水平(Sig=0.000)。基于多谱辐射仪的灌木林生物量测定方法快速、便捷、准确,可成为灌木生物量研究的重要方法。

光合有效辐射是生物、生态和农业常用的重要参数,常规气象资料中没有该资料,实测结果也比较少,以往多采用经验气候学计算获得。论文基于固城站观测辐射资料,对光合有效辐射特征分析的结果表明:光合有效辐射(PAR)占总辐射(Q)的比值(η_(PAR))分布呈近似钟型,有60%的比值分布在0.35～0.45之间。ηPAR的晴天日变化呈明显单峰型,早、晚低,中午高,阴天ηPAR随云量状况变化而有波动,阴天ηPAR略比晴天大。ηPAR的年变化为冬、春低,夏、秋高。光合有效辐射和太阳总辐射的日、年变化也呈明显的单峰型。固城站全年平均ηPAR为0.40,生长季为0.41,PAR辐射量(Q_(PAR))与Q的关系为...

【目的】研究果-农间作系统的种间关系,为果-农间作系统的可持续经营提供理论支持。【方法】以晋西黄土区7年生苹果(Malus pumila)+花生(Arachis hypogaea)间作系统为研究对象,以花生单作系统为对照,布设根障以阻断苹果树与花生根系之间的延伸交叉,采用定位观测和数学模拟相结合的试验手段,对林下光合有效辐射(PAR)分布及其对花生生长的影响进行研究。【结果】间作系统内树行北侧的作物行主要在上午受果树遮阴影响,南侧则主要在下午受影响,距树干基部越近的作物行PAR均值越小;采用直角双曲线修正

【目的】光合作用是农作物产量和品质形成的基础,农作物光合参数的准确定量遥感反演不仅能够了解农作物的生长发育和有机物累积状况,还能为基于遥感的生态系统过程模型提供参考。为快速准确的估算光合特征参量,本研究综合原始光谱、3种传统光谱变换技术和4种模拟方法构建冬小麦3种光合参数的高光谱反演模型,探讨高光谱反演冬小麦光合参数的可行性,对比不同类别光谱和模拟方法的适用性。【方法】本研究基于氮肥施用条件冬小麦气体交换和高光谱田间试验,获取不同叶位叶片的最大净光合速率(Amax)、PSⅡ有效光化学量子产量(Fv′/Fm′)、光化学猝灭系数(qP)和高光谱反射率,并对原始高光谱进行倒数、对数和一阶微分变换。根据3种光合参数和4种光谱的相关性分析结果,筛选显著性水平优于0.01的波段作为输入变量,采用偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)、多元线性回归(MLR)和人工神经网络(ANN)等方法建立冬小麦叶片光合参量反演模型,以建模和验证的决定系数(R~2)和均方根误差(RMSE)为依据,对不同模型的模拟精度进行比较分析。【结果】(1)3种光合参数和4种光谱的相关性分析结果表明,原始、倒数和对数光谱对3种光合参数(Amax、Fv′/Fm′和qP)的敏感谱区均集中在400—750 nm波谱区间,一阶导数光谱对3个光合参数的敏感谱区为470—560、630—700和700—770 nm波谱区间。(2)Amax、Fv′/Fm′和qP的最优反演模型组合分别为基于倒数光谱的MLR模型、基于一阶导数光谱的MLR模型和基于原始光谱的MLR模型。模型的建模R2分别为0.75、0.65和0.65,验证R2分别为0.73、0.59和0.44,表明基于高光谱模拟Amax和Fv′/Fm′切实可行,模拟qP的有效性需要进一步验证。(3)不同变换的光谱表现能力不同,以PLS模拟Amax为例,光谱的表现能力顺序为原始光谱>倒数光谱>对数光谱>一阶导数光谱。(4)不同模型的估算能力也存在明显差异,以基于原始光谱的Amax模拟为例,不同模型的估算能力顺序为MLR>PLS>ANN>SVM。【结论】通过对比分析4种光谱和4种模拟方法对3种冬小麦光合参数的高光谱反演结果发现,Amax和Fv′/Fm′可以很好通过高光谱进行模拟,而高光谱对qP解释能力偏低,有待进一步研究。高光谱信息对冬小麦光合参量具有较强的敏感性,同时受光谱类型和模拟方法的影响,可以用来监测冬小麦光合能力的动态变化,为把握农作物生长状况提供依据。

研究利用基于冠层辐射传输与植物生理过程的MAESTRA模型,结合中国东部鼎湖山、千烟洲及长白山3个典型森林生态系统的CO2通量观测数据,对光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)总量及其散射辐射比例变化影响下生态系统总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)的变化进行了模拟与敏感性分析,从而探讨这两者的变化对森林生态系统GPP的综合影响。研究结果表明:PAR总量变化对GPP的影响程度由PAR总量变化幅度以及GPP对PAR总量变化的敏感程度所决定,较低的PAR总量与较高的温度条件下GPP对PAR总量变化较敏感...

采用便携式光谱分析仪UniSpec-SC对毛竹叶片的光谱特性与光合色素含量进行相关分析和回归分析,建立了毛竹叶片光合色素含量与绿峰位置、红边波段和红边位置之间的定量分析模型,并对模型的稳定性和预测能力进行了检验。结果表明:叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素的最佳光谱估算模型均为以红边波段光谱反射率为自变量的指数函数模型,该模型对毛竹幼叶、1龄成熟叶、2龄成熟叶各参数的预测有很好的拟合度和精度,同时也适用于雷竹和乌哺鸡等刚竹属同类竹种的光合色素估算。

结合LiDAR和CCD数据的多源特征融合及面向对象分类方法,在优化LiDAR点云数据提取数字高程模型方法的基础上,高精度提取植被和建筑结构参数;通过集成半球视域太阳辐射模型,输出单体建筑不同季节屋顶太阳能分布图,定量评估植被对屋顶太阳辐射的遮挡效应。结果表明:LiDAR集成CCD数据提取建筑结构信息的方法精度比仅使用LiDAR单一数据源的效果好;运算结果较好地反映了高层建筑遮挡效应的季节性变化以及低矮建筑周边植被的遮挡效应;植被结构参数与屋顶辐射衰减呈明显的正相关关系,而建筑结构参数对屋顶太阳辐射衰减的影响较弱且总体趋势不明显。

选取长势、色泽差异较小的9个茶树品种,使用ASD Field Spec Hand Held 2光谱分析仪采集茶树冠层的光谱数据,通过对原始数据进行预处理去除噪音干扰,采用主成分分析方法得到茶树冠层特征波段520、765、821、940 nm,提取特征波段的反射率值,运用多元线性回归、一元线性回归、最小二乘法建立了光谱反射率与茶鲜叶茶多酚含量关系的估算模型。结果表明:最小二乘法模型的决定系数达到0.99;另选23个样品对模型进行验证,真实值与预测值的相关系数为0.97,相对误差为2.99%。

分别采用光谱指数法和偏最小二乘法(PLS)构建了橡胶树叶片氮素含量高光谱估算模型。结果表明,光谱指数模型中,基于NDSI(R1025,R736)建立的二次多项式模型最佳,调整R2达到0.792。基于不同Savitzky-Golay(SG)平滑模式预处理结果建立的PLS模型,估算精度差异明显,最优的SG平滑模式为零阶导数、53点平滑点数、二次多项式。利用测试集对光谱指数模型和PLS模型进行验证,结果显示,均方根误差RMSE分别为1.772和1.432 g/kg,相对分析误差RPD分别为2.598和3.215,平均相对误差ARE分别为5.189%和4.057%,PLS模型具有较高的估算精度。

采用ASD Fieldspec光谱仪测定不同土壤水分条件下枫杨叶片高光谱反射率,并给出对应的枫杨叶绿素含量。研究不同土壤水分条件下枫杨幼苗叶片叶绿素含量的变化规律;综合分析9个常见光谱植被指数与枫杨叶片叶绿素含量的相关性与回归方程,利用主成分分析对光谱数据进行降维,将得到的主成分得分作为BP人工神经网络模型的输入变量进行枫杨叶片叶绿素含量的估算。结果表明:不同水分处理均显著影响枫杨幼苗叶绿素含量。在所列举的9个常用植被指数中,VOG1植被指数与叶绿素含量的关系最密切,相关系数R达到0.865。用主成分分析-BP神经网络模型进行叶绿素含量的估算,预测值与实测值之间的线性回归的相关系数R=0.93...

［目的］为实现杨树叶片水分高光谱信息进行快速、准确估算，［方法］将实测杨树叶片等效水厚度作为水分含量表征量，并测定叶片高光谱数据，同时，利用辐射传输模型模拟不同等效水厚度条件下的叶片尺度和冠层尺度的高光谱反射数据，通过分析常用水分植被指数对等效水厚度的敏感性，利用植被指数比值的方法构建新等效水厚度植被指数（ＧＶＭＩ／ＭＳＩ）。通过ＧＶＭＩ／ＭＳＩ、全球植被水分指数（ＧＶＭＩ）、水分胁迫指数（ＭＳＩ）分别对杨树叶片尺度和冠层尺度等效水厚度估算精度进行比较分析。［结果］表明：ＧＶＭＩ指数、ＭＳＩ指数以及新建ＧＶＭＩ／ＭＳＩ指数的叶片尺度杨树叶片等效水厚度估算模型的精度Ｒ２分别为０．９９７、０．９９．．．