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题名基于高光谱小波变换的玉米叶片含水量估测
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作者
肖娅婷
唐彧哲
白宇飞
王潞
李斐
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机构
内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点实验室
内蒙古自治区农业生态安全与绿色发展自治区高等学校重点实验室
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出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第10期2875-2884,共10页
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基金
国家重点研发计划项目(2022YFD1900305-03-01)
国家重点研发计划项目(2022YFD1900805-02)
国家自然科学基金项目(31030273)资助。
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文摘
在植物的生命活动中,水分对于作物产量起着决定性的作用。快速检测并获知植物叶片水分状况,对于了解田间作物的生理需水特性以及相应的水分管理具有重要的意义。高光谱指数是进行作物叶片含水量无损实时估测的重要参数,然而常用的光谱指数在估测叶片含水量中受生育时期影响明显,且稳定性较差,估测精度很难达到生产要求。为了提高玉米叶片水分估测的精度,于2023年—2024年在内蒙古玉米种植的典型区域进行不同水分梯度的田间试验,测定玉米叶片三个关键生育时期的高光谱反射率,通过建立叶片含水量(LWC)与小波函数及光谱指数的关系模型,以确定表现最佳的小波函数和光谱指数,并评估他们在检测玉米叶片含水量方面的稳定性和鲁棒性。利用光谱指数和小波函数对叶片含水量进行相关性分析发现,选用的13个水分指数中MDATT指数的预测结果最好(R^(2)=0.52),但估测精度受生育时期和层位影响较大。相比之下,连续小波变换在提高LWC估测精度的同时克服了生育时期和层位对于预测精度的影响,其中表现最佳的小波函数及其特征为Coif3(S_(6)W_(1725))(R^(2)=0.83)。与光谱指数相比小波函数中的Coif3函数在估测玉米叶片含水量方面更为稳定,模型独立验证结果的决定系数R^(2)为0.76,并且验证误差最小,RMSE和RE分别为3.08%和3.51%。研究结果可为玉米生长关键期水分的准确判断和灌溉的精准管理提供指导,从而有助于中国中西部地区玉米水肥一体化种植制度的可持续性发展。
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关键词
玉米叶片
含水量
小波函数
光谱指数
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Keywords
Corn leaf
Moisture content
Wavelet function
Vegetation index
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分类号
S127
[农业科学—农业基础科学]
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