基于环境与光谱相似性的橡胶树叶片磷含量局部估测模型

作     者：郭澎涛 朱阿兴 李茂芬 罗微 杨红竹 茶正早 Guo Pengtao;Zhu Axing;Li Maofen;Luo Wei;Yang Hongzhu;Cha Zhengzao

作者机构：中国热带农业科学院橡胶研究所海口571101 农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室海口571101 海南省热带作物栽培生理学重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地海口571101 中国热带农业科学院土壤肥料研究中心海口571101 南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 Department of GeographyUniversity of Wisconsin-MadisonMadison WI 53706 中国热带农业科学院科技信息研究所海口571101 海南省热带作物信息技术应用研究重点实验室海口571101 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2022年第38卷第3期

页      面：204-211页

核心收录：

学科分类：082804[工学-农业电气化与自动化] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0901[农学-作物学] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0701[理学-数学] 

基　　金：海南省自然科学基金高层次人才项目(321RC656) 国家天然橡胶产业技术体系(CARS-33-ZP-2) 

主　　题：磷 橡胶树 叶片 环境相似性 光谱相似性 局部模型 

摘      要：为解决现有基于光谱相似性的局部样本搜索方法存在样本误选引起模型预测性能降低的问题,该研究提出先利用环境因子对叶片样本进行类别划分,然后在与待估测样本具有相同类别的样本集内进行局部样本搜索的方法。为验证该方法的有效性,将其用于实际案例中。在案例研究中,分3个时期(4-6月:抽叶期,7-9月:成熟期,10-12月:衰老期)在相同地块采集橡胶树叶片样品,然后利用该方法分别构建每个时期橡胶树叶片磷含量高光谱估测模型,并将模型预测精度与利用现有局部样本搜索方法构建的模型进行比较。为体现该研究提出方法的稳定性和可靠性,将每个时期采集的叶片样本随机分割5次,然后利用方差分析比较不同模型之间的预测精度是否存在显著差异。结果表明,利用该研究提出的方法构建的3个时期的橡胶树叶片磷含量高光谱估测模型预测精度(抽叶期:RMSE分别为(0.031±0.003)%和(0.030±0.004)%,成熟期:RMSE分别为(0.030±0.002)%和(0.029±0.003)%,衰老期:RMSE分别为(0.026±0.002)%和(0.024±0.003)%)都要高于利用现有局部样本搜索方法构建的高光谱估测模型(抽叶期:RMSE分别为(0.034±0.002)%和(0.034±0.002)%,成熟期:RMSE分别为(0.042±0.002)%和(0.042±0.003)%,衰老期RMSE分别为(0.034±0.003)%和(0.035±0.003)%),且在成熟期和衰老期的差异达到了P0.05的显著性水平,这就证明了在进行局部样本搜索时必须要考虑橡胶树叶片样本所处环境的差异,以避免选择到与待估测样本不属于同一环境条件的局部样本,进而可显著提高估测模型的预测性能。