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《石河子大学》 2008年
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基于冠层高光谱的加工番茄单产估算模型的研究

樊科研  
【摘要】： 高光谱分辨率遥感从产生发展至今仅有二十多年的历史,但却发展迅猛,已在很多学科领域(地理学、地质学、生态学、植被研究、环境科学、大气科学和海洋科学)得到广泛的研究和应用。其显著特点是在特定光谱区域内有高光谱分辨率同时获取连续的地物光谱曲线,光谱信息量大,由于高光谱遥感能提供更多的精细光谱信息,有利于选择各种单一地物光谱差异明显的波段,使它也广泛地应用于植被遥感中,并已成为地表植被地学过程中对地观测的强有力工具。 本研究主要探讨加工番茄产量形成的几个关键时期——苗II期至采收期冠层反射光谱特征,采用两类分析方法,一是通过多元统计和逐步回归分析方法建立观测光谱数据或由此衍生的植被指数与加工番茄单位面积产量之间的关系;二是基于加工番茄观测光谱变量的分析技术,筛选出了能较好地估测加工番茄产量的光谱变量和农学参数,说明利用高光谱遥感技术能够提取作物产量的信息状况。主要研究结果如下: 1、建立了加工番茄单时相光谱估产模型,筛选出不同时期最佳光谱估产变量。加工番茄最佳单时相光谱估产模型主要以一元三次的方程、S方程和幂方程的拟合度较好。 2、建立了加工番茄多时相光谱估产模型,两个生育期复合光谱估产模型中以坐果期和青熟期组合的估产模型精度较高;三个生育期复合光谱估产模型中以坐果期、青熟期和采收期组合的估产模型精度较高;四个生育期复合光谱估产模型的精度最高。其结果与前人在水稻和小麦遥感估产中的研究结果一致。 3、筛选出各生育时期与主要农学参数最相关的光谱变量,并建立了主要农学参数与最佳光谱变量以及主要农学参数选与产量的回归估算模型。并寻找出了各个时期拟合度最好的农学参数和光谱变量的回归方程 4、构建了复合光谱估产模型。筛选出加工番茄叶面积指数(LAI)、单株鲜生物量(BPPf)、茎含水量(SMC)、叶绿素密度(CH.D)、单株干生物量(BPPd)和叶面积氮指数(LANI)为复合光谱估产模型的主要农学参数。尤以加工番茄单株鲜生物量(BPPf)与产量的相关性最好。 5、在光谱变量-农学参数-产量7种复合光谱估产模型中,均以四个生育期组合的复合光谱估产模型的精度最好。且这7种复合光谱估产模型的精度均高于单时相光谱估产模型和多时相光谱估产模型的精度。
【关键词】：加工番茄 产量 农学参数 光谱变量 估产模型
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：S641.2
【目录】：
  • 摘要5-6
  • Abstract6-13
  • 第一章 文献综述13-27
  • 1.1 高光谱简介13-14
  • 1.1.1 高光谱遥感的基本概念及特点13
  • 1.1.2 高光谱遥感与常规遥感数据的主要区别13-14
  • 1.2 基本原理及光谱特征14-15
  • 1.3 高光谱遥感的起源、发展15
  • 1.4 高光谱遥感在农业中的应用概况15-21
  • 1.4.1 遥感指数的选择16-17
  • 1.4.2 高光谱数据特征参数及其提取方法17-18
  • 1.4.3 光谱在植物叶面积指数方面的的研究进展18
  • 1.4.4 作物长势监测及产量估算（参数，指数，红边及其他各种边）18-21
  • 1.5 遥感在估产中的应用21-26
  • 1.5.1 遥感估产在国外的研究进展与应用21-22
  • 1.5.2 国内遥感估产研究进展情况22-24
  • 1.5.3 估产途径24
  • 1.5.4 估产模式24-25
  • 1.5.5 估产优势及作用25-26
  • 1.6 研究工作目的和意义26-27
  • 第二章 试验设计和测定方法27-31
  • 2.1 材料与方法27
  • 2.1.1 田间试验设计27
  • 2.1.2 观测内容27
  • 2.1.3 观测时期27
  • 2.2 研究方法与技术路线27-28
  • 2.2.1 研究方法27
  • 2.2.2 技术路线27-28
  • 2.3 测试方法28-31
  • 2.3.1 光谱测定仪器28-29
  • 2.3.2 光谱测定29
  • 2.3.3 农学参数测定29-31
  • 2.3.3.1 叶面积测定29
  • 2.3.3.2 地上生物量测定29
  • 2.3.3.3 茎，叶，果含水率测定29-30
  • 2.3.3.4 叶绿素和类胡萝卜素含量测定30
  • 2.3.3.5 全氮含量测定30
  • 2.3.3.6 可溶性糖含量测定30-31
  • 第三章 加工番茄高光谱的分析技术和方法31-38
  • 3.1 高光谱参数及提取方法31-35
  • 3.1.1 高光谱植被指数31
  • 3.1.2 光谱吸收指数31-32
  • 3.1.3 光谱反射指数32-33
  • 3.1.4 归一化光谱指数33-34
  • 3.1.5 红边参数34-35
  • 3.2 主要高光谱变量及回归模型35-38
  • 3.2.1 主要高光谱变量35-36
  • 3.2.2 主要回归模型36-38
  • 第四章 基于冠层光谱的加工番茄单产估算模型38-85
  • 4.1 单时相光谱估产模型38-41
  • 4.2 多时相光谱估产模型41-42
  • 4.3 复合光谱估产模型42-75
  • 4.3.1 农学参数与产量的相关分析42-43
  • 4.3.2 主要农学参数与光谱变量的相关分析43-60
  • 4.3.2.1 光谱变量与叶面积指数（LAI）的相关分析43-46
  • 4.3.2.2 叶绿素密度与光谱变量的相关分析46-49
  • 4.3.2.3 单株鲜生物量（BPPf）与光谱变量的相关分析49-52
  • 4.3.2.4 单株干生物量（BPPd）与光谱变量的相关分析52-55
  • 4.3.2.5 茎含水量与光谱变量的相关分析55-58
  • 4.3.2.6 叶面积氮指数与光谱变量的相关分析58-60
  • 4.3.3 基于农学参数的单变量加工番茄单产估算模型60-67
  • 4.3.3.1 叶面积指数（LAI）与产量的单产模型60-62
  • 4.3.3.2 叶绿素密度（CH.D）与产量的单产模型62-63
  • 4.3.3.3 茎含水量与产量的单产模型63-64
  • 4.3.3.4 单株鲜生物量（BPPf）与产量的单产模型64-65
  • 4.3.3.5 单株干生物量（BPPd）与产量的单产模型65-66
  • 4.3.3.6 叶面积氮指数（LANI）与产量的单产模型66-67
  • 4.3.4 基于光谱变量和主要农学参数的多变量加工番茄单产估产模型67-75
  • 4.3.4.1 光谱变量-叶面积指数（LAI）-产量复合估产模型67-68
  • 4.3.4.2 光谱变量-叶绿素密度（CH.D）-产量复合估产模型68-70
  • 4.3.4.3 光谱变量植株茎含水量（SMC）-产量复合估产模型70-71
  • 4.3.4.4 光谱变量-单株鲜生物量（BPPf）-产量复合估产模型71-72
  • 4.3.4.5 光谱变量-单株干生物量（BPPd）-产量复合估产模型72-73
  • 4.3.4.6 光谱变量-叶面积氮指数（LANI）-产量复合估产模型73-74
  • 4.3.4.7 最佳光谱变量-最佳农学参数-产量复合估产模型74-75
  • 4.4 加工番茄单产估算模型精度分析75-83
  • 4.4.1 单时相加工番茄最佳单产光谱估算模型精度分析75-76
  • 4.4.2 多时相加工番茄最佳单产光谱估算模型精度分析76
  • 4.4.3 加工番茄单产最佳复合光谱估算模型精度分析76-83
  • 4.4.3.1 基于农学参数的单变量加工番茄单产估算模型精度分析76-79
  • 4.4.3.1.1 叶面积指数（LAI）-产量估算模型精度分析76-77
  • 4.4.3.1.2 叶绿素密度（CH.D）-产量估算模型精度分析77
  • 4.4.3.1.3 单株鲜生物量（BPPf）-产量估算模型精度分析77-78
  • 4.4.3.1.4 单株干生物量（BPPd）与加工番茄产量（t/hm~2）估算模型精度分78
  • 4.4.3.1.5 叶面积氮指数（LAI）-产量估算模型精度分析78-79
  • 4.4.3.2 基于光谱变量和农学参数的多变量加工番茄单产估算模型精度分析79-83
  • 4.4.3.2.1 光谱变量-叶面积指数（LAI）-产量复合估产模型精度分析79
  • 4.4.3.2.2 光谱变量-叶绿素密度（CH.D）-与产量的复合回归方程精度分析79-80
  • 4.4.3.2.3 光谱变量-茎含水量（SMC）-与产量的复合回归方程精度分析80-81
  • 4.4.3.2.4 光谱变量-单株鲜生物量（BPPf）-与产量的复合回归方程精度分析81
  • 4.4.3.2.5 光谱变量-单株干生物量（BPPd）-与产量的复合回归方程精度分析81-82
  • 4.4.3.2.6 光谱变量-叶面积氮指数（LANI）-与产量的复合回归方程精度分析82
  • 4.4.3.2.7 最佳光谱变量和最佳农学参数与量的复合回归方程精度分析82-83
  • 4.5 小结83-85
  • 第五章 结论与讨论85-87
  • 5.1 结论85-86
  • 5.2 特色与创新86
  • 5.3 讨论86-87
  • 参考文献87-95
  • 致谢95-96
  • 作者简介96-97
  • 导师评阅表97

【引证文献】
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5 陶晶;吴艳;任毓忠;马桂龙;李春;;新疆加工番茄主要病害拮抗菌株的筛选及其方法研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年
6 梁勤安;余庆辉;王晓东;韩启新;刘晨;;新疆加工番茄机械化收获发展对策的探索[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第一分册[C];2005年
7 陶晶;吴艳;岳海涛;赵思峰;李春;李晖;;对加工番茄主要病害具有促生和防病作用的复合细菌组合的筛选及稳定性测试[A];中国生物工程学会第四次会员代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2005年
8 王进;何福才;杜红;陈玉东;樊新燕;白书军;;干旱区膜下滴灌高密度栽培加工番茄耗水规律研究[A];第28届中国气象学会年会——S11气象与现代农业[C];2011年
9 崔孟祥;李鹏丽;冯晓星;王宁宁;;加工番茄UC82B中LeCOP1-LIKE基因的克隆和反义抑制[A];2006中国植物细胞发育与分子生物学学术研讨会论文集[C];2006年
10 王雷;王鸣;石英;田淑萍;余庆辉;;加工番茄主要数量性状遗传相关的研究[A];中国科协第3届青年学术年会园艺学卫星会议暨中国园艺学会第2届青年学术讨论会论文集[C];1998年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;番茄膜下滴灌栽培技术(上)[N];武威日报;2007年
2 记者 孙卫东;加强管理 规范收购 实现双赢[N];兵团日报(汉);2006年
3 任佩璐潘荣;我区实现加工番茄采收机械化[N];新疆日报(汉);2008年
4 记者 高燕 通讯员 黎玲;高温期谨防加工番茄病害[N];新疆科技报(汉);2007年
5 记者 郭复兴 旷健 实习生 邓鑫;司马义·铁力瓦尔地会见世界加工番茄联合会官员[N];新疆日报(汉);2007年
6 记者 唐临江 通讯员 韩宏宇 毛永强;我州加工番茄甜菜订单价格“出炉”[N];昌吉日报;2010年
7 州农业局生产园艺科 陈振华;昌吉州2007年加工番茄市场预测分析及生产建议[N];昌吉日报;2007年
8 见习记者 张卫婷通讯员 柴玉银;加工番茄红了农家日子[N];酒泉日报;2007年
9 通讯员 史东兵 罗基泰;吉木萨尔县调整产业“红”字当头[N];昌吉日报;2008年
10 石河子市科委和科技兴石办提供;新疆加工番茄滴灌技术研究前景广阔[N];新疆科技报(汉);2004年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 乔亚红;基于RNA干扰技术的加工番茄抗CMV、ToMV的研究[D];石河子大学;2013年
2 赵思峰;滴灌条件下加工番茄根腐病发生原因分析及生防菌防病机制研究[D];浙江大学;2007年
3 都业娟;新疆番茄病毒病及植原体病害的研究[D];石河子大学;2013年
4 陶晶;多功能菌剂的组合效应研究及其抑菌物质的特性和分离[D];石河子大学;2009年
5 寇晓虹;番茄多聚半乳糖醛酸酶（PG）反义基因表达及相关功能研究[D];中国农业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙艳艳;连作对加工番茄生长发育和土壤生物活性的影响[D];石河子大学;2010年
2 苏海娣;新疆加工番茄上南方番茄病毒的初步研究[D];石河子大学;2013年
3 高继华;根层水分变化对加工番茄生长调控效应的研究[D];石河子大学;2010年
4 冯治磊;播期对加工番茄生育进程及产量影响的研究[D];石河子大学;2010年
5 陈飞比;外部调控因子对加工番茄幼苗发育影响及细胞学观察的研究[D];石河子大学;2009年
6 尤坤鹏;多约束条件下加工番茄产量预测模型构建[D];新疆大学;2013年
7 马乔玲;钾肥管理对加工番茄养分吸收、分配和产量品质的影响[D];新疆农业大学;2013年
8 李美宁;加工番茄膜下滴灌综合施肥技术研究[D];石河子大学;2013年
9 马龙;硒缓解加工番茄盐毒害的抗氧化应激机制研究[D];石河子大学;2013年
10 肖彬彬;回转滚筒式加工番茄果秧分离装置的研究[D];石河子大学;2013年
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