基于无人机高光谱遥感的春玉米氮营养指数反演

作     者：陈志超 蒋贵印 张正 芦俊俊 王新兵 娄卫东 刘昌华 苗宇新 郝成元 CHEN Zhichao;JIANG Guiyin;ZHANG Zheng;LU Junjun;WANG Xinbing;LOU Weidong;LIU Changhua;MIAO Yuxin;HAO Chengyuan

作者机构：河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000 中国农业大学资源与环境学院北京100194 明尼苏达大学精准农业中心明尼苏达大学土壤、水和气候系美国圣罗保55108 

出 版 物：《河南理工大学学报（自然科学版）》 (Journal of Henan Polytechnic University（Natural Science）)

年 卷 期：2022年第41卷第3期

页      面：81-89页

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 

基　　金：河南省科技攻关重点项目(192102310038) 河南省高等学校重点科研项目(20A210013) 河南理工大学博士基金项目(B2019-5) 

主　　题：UAV 高光谱 春玉米 氮营养指数 反演模型 

摘      要：为了利用高光谱技术准确探测作物氮素营养状况,以东北春玉米为研究对象,获取6个氮肥梯度的随机试验数据,并采用无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)搭载UHD185高光谱成像系统,获取关键生育期试验小区内春玉米冠层高光谱遥感影像,通过5种方法对提取的冠层高光谱信息进行预处理,并分别采用偏最小二乘回归、BP神经网络回归和随机森林回归3种算法,构建春玉米氮营养指数反演模型。结果表明:(1)各光谱预处理下,春玉米氮营养指数与冠层高光谱反射率在近红外波段范围内相关性较高;比较高光谱特征参数,春玉米氮营养指数与黄边内一阶微分光谱中的最大值相关性较高;(2)经MSC预处理后,以高光谱特征参数为变量构建的反演模型精度最高,预测集R^(2)的平均值为0.80;(3)随机森林算法结合MSC预处理反演玉米氮营养指数效果更好,精度更高,模型更稳定。通过对比不同方法建立的春玉米氮营养指数反演模型,提高了模型估测能力和验证精度,有利于模型估测能力的调控与优化,提升了反演模型的适用性,为春玉米精准氮营养诊断和精准氮肥管理提供了理论依据和技术支撑。