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苹果褐斑病的高光谱遥感监测估算分析研究

作　者: 张敏
导　师: 贾建华
学　校: 西安科技大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 高光谱遥感 褐斑病 监测 病情指数 反演模型 相关性 显著性
分类号: S436.611
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 51次
引　用: 2次
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内容摘要


本文主要利用高光谱遥感技术对苹果褐斑病作了初步监测分析,通过田间试验,获取病害苹果叶片光谱数据和病情指数数据。经过综合分析,可得出以下几条结论:(1)随着褐斑病病情的加重,叶片光谱反射率在可见光范围内逐渐增大,在近红外逐渐减小;叶片光谱一阶微分在绿光区域的一阶微分值逐渐增大,在红光区域逐渐减小。(2)对苹果褐斑病病情指数与一阶微分数据进行了相关分析。结果表明,在432~582nm,637~702nm和715~765nm波长处存在显著相关。(3)选取相关系数达到0.01检验水平的微分变量,使用线性或非线性回归技术建立单变量估测病情指数模型。对于变量D725/D702, Dr,SDr,SDr/SDg,(SDg-SDb)/ (SDg+SDb)来说,最佳模型是线性模型;对于变量SDb来说,最佳模型为对数模型;对于变SDr/SDb,SDg/SDb来说,最佳模型是指数模型;对于变量(SDr-SDg)/ (SDr+SDg)来说,最佳模型为抛物线模型;对于变量(SDr-SDb)/(SDr+SDb)来说,最佳模型为一元三次函数模型。(4)经过检验证明,以(SDr-SDb)/ (SDr+SDb)为变量的一元三次函数模型估测出的病情指数RMSE为5.63%,高于其它模型的精度,并且该模型对小于10%的病情指数估测精度较高,可以认为它是叶片微分光谱指数估测病情指数的最佳模型。研究认为,当病情指数为5%左右时,是苹果褐斑病最佳防治期,及时防治,对苹果产量没有大的影响。而本文的研究结果表明,最佳模型的估测误差为5.63%,也就是说,完全可以利用高光谱遥感监测作物的早期病害情况。利用高光谱遥感技术对苹果褐斑病作监测,能在较早的时期发现病害,提供褐斑病发生与发展的状况,并能生成病害发生的空间分布及面积,同时多时相的监测能给决策者提供重要的病害蔓延的趋势,从而让决策者有针对性的进行决策、加强重点防治,减少产量损失。无论对我国还是世界苹果生产,都具有重大意义。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-17
  1.1 高光谱遥感  7-8
    1.1.1 高光谱遥感基本概念  7
    1.1.2 高光谱遥感特点  7-8
  1.2 植被在可见/近红外波段的光谱主要特征  8-9
  1.3 高光谱遥感监测苹果褐斑病原理及特点  9-11
    1.3.1 高光谱遥感监测苹果褐斑病的原理  9-11
    1.3.2 高光谱遥感监测苹果褐斑病的特点  11
  1.4 国内外研究现状  11-13
    1.4.1 国外研究现状  11-12
    1.4.2 国内研究现状  12-13
  1.5 研究工作的背景和意义  13-17
    1.5.1 苹果褐斑病的危害  13-14
    1.5.2 监测苹果褐斑病的意义  14-15
    1.5.3 遥感监测病虫害的基础及优势  15-17
2 实验数据准备  17-22
  2.1 数据获取  17-18
    2.1.1 供试品种及实验区概况  17
    2.1.2 实验区田间设计  17-18
  2.2 试验技术路线  18
  2.3 褐斑病害接种方法  18-19
  2.4 项目测定与方法  19-20
    2.4.1 田间观测条件  19
    2.4.2 单叶光谱测定仪器与方法  19
    2.4.3 病情指数获取方法  19-20
  2.5 数据处理  20-22
    2.5.1 数据处理方法  20
    2.5.2 分析谱段的确定  20-21
    2.5.3 高光谱微分指数  21-22
3 数据处理结果与分析  22-31
  3.1 苹果褐斑病病情指数D I 与一阶微分相关性分析  22-24
    3.1.1 不同严重度的单叶光谱特征  22-23
    3.1.2 不同严重度单叶相对反射率光谱特征  23-24
  3.2 病情指数D I 与一阶微分相关性分析  24-31
    3.2.1 病情指数的变化  24-25
    3.2.2 一阶微分光谱特征  25-26
    3.2.3 相关性分析  26-27
    3.2.4 D I 与一阶微分相关性分析  27-29
    3.2.5 DI 与高光谱变量之间的相关系性  29-30
    3.2.6 显著性检验  30-31
4 苹果褐斑病病情指数DI 的高光谱估算模型  31-41
  4.1 建立DI 的遥感监测估算模型  31
  4.2 DI 与高光谱变量的线性和非线性回归分析  31-38
    4.2.1 回归分析  31-33
    4.2.2 DI 与高光谱变量的线性和非线性回归分析  33-38
  4.3 苹果叶D I 高光谱估算模型的精度检验及可靠性分析  38-41
    4.3.1 估算模型的精度检验  38-39
    4.3.2 对各估测模型进行可靠性分析  39-41
5 总结  41-45
  5.1 结论  41
  5.2 讨论  41-42
  5.3 基于高光谱遥感的监测农作物病害展望  42-45
致谢  45-46
参考文献  46-51
附录  51

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中图分类: > 农业科学 > 植物保护 > 病虫害及其防治 > 园艺作物病虫害及其防治 > 果树病虫害 > 仁果类病虫害 > 苹果病虫害
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