冬小麦鲜生物量估算敏感波段中心及波宽优选

作     者：刘斌 任建强 陈仲新 唐华俊 吴尚蓉 李贺 Liu Bin;Ren Jianqiang;Chen Zhongxin;Tang Huajun;Wu Shangrong;Li He

作者机构：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部农业信息技术重点实验室北京100081 

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

年 卷 期：2016年第32卷第16期

页      面：125-134页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 082804[工学-农业电气化与自动化] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41471364 41371396) 农业部"948计划"项目(2011-G6) 农业部农业科研杰出人才基金和农业部农业信息技术重点实验室开放基金(2012009) 农业部农情遥感监测业务运行资助项目 国家高技术研究发展计划(863计划)课题(2012AA12A307) 国家科技重大专项资助项目(09 Y30B03 9001 13/15) 

主　　题：遥感 作物 生物量 冬小麦 敏感波段 波段中心 波段宽度 

摘      要：开展高光谱作物生物量估算敏感波段中心和最优波段宽度筛选对提高作物生物量估算精度具有重要意义。该文以冬小麦为研究对象,利用小麦关键生育期内350~1000 nm冠层高光谱数据和实测地上鲜生物量,研究任意两波段构建的窄波段归一化植被指数N-NDVI(narrow band normalized difference vegetation index)与冬小麦地上鲜生物量间的相关关系,构建拟合精度R^2二维图,并以R^2极大值区域重心作为高光谱估算鲜生物量敏感波段中心。通过对敏感波段中心进行波段扩展和相应生物量估算验证,最终确定敏感波段最佳波段宽度。在此基础上,开展基于敏感波段最优波段宽度下冬小麦地上鲜生物量估算和精度验证。结果表明,在N-NDVI与冬小麦鲜生物量间拟合R2≥0.65的二维区域内,确定了401 nm/692 nm、579 nm/698 nm、732 nm/773 nm、725 nm/860 nm、727 nm/977 nm 5个鲜生物量估算的高光谱敏感波段中心;在高光谱估算生物量归一化均方根误差NRMSE≤10%、相对误差RE≤10%条件下,上述5个敏感波段中心的最优波段宽度分别为±21 nm、±5 nm、±51 nm、±40 nm和±23 nm。通过与实测鲜生物量数据对比,利用上述敏感波段中心最优波段宽度进行作物生物量估算,精度在P0.01水平上均达到极显著水平,且RE、NRMSE分别在8.15%~9.14%、8.69%~9.65%范围内。可见,利用作物冠层高光谱进行冬小麦地上鲜生物量估算时,N-NDVI与鲜生物量间拟合R2极大值区域重心的作物高光谱敏感波段筛选和最优波段宽度确定具有一定可行性,为开展作物高光谱数据波段优选提供了新思路,也为多光谱遥感波段设置及遥感数据应用潜力评价提供一定依据。