模拟酸雨不同水平下杜英和山核桃的高光谱特点

通过模拟酸雨大棚试验,测定了3个酸雨梯度下4个时期杜英和山核桃高光谱反射率以及对应的叶绿素相对含量(SPAD相对值),并利用反高斯模型拟合红边光谱曲线,构建红边位置λp及红边宽度等光谱特征参量。结果表明:在pH较低的酸雨处理下杜英的叶绿素含量有一定的升高,而山核桃则是呈现下降的趋势;在可见光区,杜英在pH5.6处理下的平均光谱反射率要高于pH2.5的处理;而山核桃在pH5.6处理下的平均光谱反射率普遍要低于pH2.5的处理;杜英红光区域叶绿素吸收最小反射率值R0在pH5.6的处理要低于pH2.5的处理,山核桃相反;杜英的λp值表明其反射率光谱曲线发生了"红移"现象,而山核桃则产生了"蓝移"。这表明或可建立叶片的光谱反射率同酸雨危害程度之间的定量或定性关系。     

基于反射光谱数据的茶树叶片SPAD值估算模型研究

实验中将茶树的叶片分为3个部位进行研究,每个部位各采集50个叶片,30组数据作为预测样本,20组数据作为试验模拟样本。设计绿峰位置、绿峰最大反射率、红谷位置、红谷最小反射率、红边位置、红边对应的最大一阶导数反射率、绿峰对应的最大反射率和红谷对应的最小反射率的比值指数以及它们的归一化指数等8个反射光谱参数。首先对茶树叶片的反射光谱参数和茶树叶片的SPAD值进行相关分析;其次以8个反射光谱参数作为自变量,茶树叶片的SPAD值为因变量,进行逐步回归分析,确定茶树不同部位叶片的回归方程.茶树A部位嫩叶片的SPAD值预测模型以λr、Rg/Ro为自变量,其模拟的调整决定系数为0.461;茶树B部位的成熟叶子的SPAD值预测模型以Rg、Rg/Ro、Rg-Ro/Rg+Ro为自变量,其模拟的调整决定系数为0.882;茶树C部位的老叶子的SPAD值预测模型以λr、Dr为自变量,其模拟的调整决定系数为0.407。结果表明,利用反射高光谱参数预测茶树不同部位叶片的SPAD模型是成功的。     

高光谱技术提取不同作物叶片类胡萝卜素信息

以棉花、玉米、大豆、甘薯四种作物为材料，各采集叶片30张(处于不同部位、不同功能期)，分别测定其反射光谱和叶绿素、类胡萝卜素含量。目的在于探讨利用高光谱技术提取类胡萝卜素信息的可行性方法。结果表明，由于叶绿素与类胡萝卜素间存在显的相关性，在叶片水平，利用高光谱反射率估测叶片类胡萝卜素绝对量是可行的。与类胡萝卜素／叶绿素比值或类胡萝卜素含量相比，类胡萝卜素密度(单位叶片面积类胡萝卜素总量，Cardens)与光谱反射率间的相关性更为稳定。类胡萝卜素光谱吸收峰(470nm)附近的反射光谱与Cardens间的相关性较差，基于类胡萝卜素吸收峰附近反射光谱的光谱指数(如PSSRc、PSNDc)与Cardens间也表现出较弱的相关性。叶绿素光谱指数(如SR705、ND705)与Cardens间存在良好的相关性，红边光谱区的微分光谱、包络线归一化吸收深度等高光谱指数与Cardens间也表现出了良好的相关性。     

滞尘叶片反射光谱的Hapke双层散射模型模拟北大核心CSCD

针对粉尘附着于植被表面干扰植被光谱信息的纯洁性,从而影响植被正常遥感监测和管理问题,提出一种基于Hapke双层散射模型对滞尘叶片反射光谱进行正演仿真模拟的方法,为定量剔除粉尘对植被光谱的干扰奠定理论基础。通过设定粉尘粒径、堆积密度等物理参数定量模拟滞尘叶片反射光谱,再利用实际测得的反射光谱评价模型模拟精度,从而实现滞尘叶片反射光谱的高精度正演模拟。研究表明:随着粉尘沉积质量的增加,Hapke双层散射模型得到的理论误差呈先增大后减小的趋势,最终理论值和实验值接近一致;在不同波段模拟反射光谱误差影响不一,其中近红外波段误差最大;模型模拟的反射光谱曲线与实验光谱曲线拟合精度高达95%,反射率偏差值控制在5%以内,模拟精度较高。     

水稻叶片叶绿素含量的光谱反演研究

通过研究不同叶绿素含量的水稻叶片的光谱特性，发现叶绿素含量与光谱特性之间具有明显的相关性，并建立了水稻叶片叶绿素含量的光谱反演模式。研究表明，水稻叶片光谱反射率及其一阶导数的峰值参数与叶绿素含量之间具有很强的相关性，复相关系数均达到0．4以上，经多元线性回归分析显示回归显著，线性相关密切，回归方程的复相关系数为0.63，可作为水稻叶片叶绿素含量反演的方法，并为大面积水稻冠层叶绿素含量遥感监测提供理论依据。     

水稻叶绿素浓度与光谱反射率关系研究

结合田间小区实验,获取了水稻生育期9组叶片叶绿素浓度和相应的光谱反射率数据,进行了相关分析研究,结果表明:水稻叶片叶绿素浓度与其光谱反射率之间具有相关性,在450～686nm和750～770 nm光谱区内相关性较好,且在686 nm处两者达到最高的相关性;水稻叶片的“红边”拐点波长位置与其叶绿素浓度之间具有很强的相关性,复相关系数为0.88,并由此进一步讨论了高光谱遥感定量探测水稻叶绿素浓度的可行性。
     

水稻冠层光谱特征及其与LAI的关系研究

氮素营养是影响作物生长与产量的最主要限制因子之一。准确及时地监测或诊断出作物氮素营养状况,对提高氮素利用效率和作物管理水平、减少过度施氮造成的环境污染具有重要意义。本研究在不同施氮水平处理的水稻试验小区,对水稻整个生长期内冠层反射光谱进行了较系统、密集的测定,同时测定了几个重要生育期水稻的叶面积指数。研究结果表明:随着施氮量的增加,水稻冠层光谱在各生育期间呈现出一定的规律性,在近红外部分(710～1 220 nm),冠层光谱反射率随着施氮水平的提高而升高,而在可见光部分(460～680 nm),水稻冠层的光谱反射率反而逐渐降低。经冠层光谱差异显著性检验发现:水稻灌浆期以前,对施氮水平最为敏感的波段是绿光(560～610 nm)和近红外(710～760 nm)部分;转换为归一化植被指数(NDVI)以后,差异最显著的是(R760-R560)/(R760+R560)。不同氮肥处理的水稻LAI随时间变化曲线大致都呈抛物线型,中低水平施氮肥水稻LAI随时间的变化曲线比较平缓,而高水平施氮肥LAI曲线则变化比较剧烈。冠层光谱反射与叶面积的相关分析结果表明:在水稻抽穗前,叶面积与冠层光谱反射率相关性较差;而抽穗后,叶面积与冠层光谱有较高的相关性。     

南京冬季典型植被光谱特征分析

利用FieldSpec4便携式地物光谱仪和ASD积分球,于2014年7月和12月对研究区6种典型植被进行光谱数据采集与处理,分析植被冠层和落叶的光谱特征及其变化规律,同时分析坡度因素、测量方法对植被光谱反射率的影响。结果表明:不同季节常绿植被光谱存在差异,不同植被光谱反射率的季节变化也不同。冬季常绿植被具有相似的光谱特征,但是不同植被类型之间也存在明显的差异。冬季植被冠层光谱呈现出先降低后稳定的特点;植被落叶层光谱由于受叶片色素、含水量、土壤背景等因素的影响,在衰老腐化的过程中并未出现明显的规律性变化。一定坡度范围内,植被光谱反射率随坡度的增大而升高。不同的测量方法获取的植被光谱反射率不同,但是光谱变化规律相同。     

水稻叶片含水量的高光谱遥感估算

针对高光谱估算不同品种水稻叶片含水量模型精度较低和参数复杂的问题,采集了20个品种、4个关键生长期(拔节-孕穗、孕穗-抽穗、抽穗-灌浆、灌浆-成熟)的水稻叶片高光谱和含水量数据,利用15种常见的植被指数反演水稻叶片含水量,建模效果均不够理想;利用叶片含水量敏感波段的反射率、光谱一阶导数构建归一化植被指数、比值植被指数和差值植被指数进一步探究,结果表明,利用一阶导数构建的差值植被指数DDV(R1 833,R2 236)建模精度和预测效果最佳,建模决定系数为0.72,验证决定系数为0.81,相对分析误差为2.29,可以有效估计不同品种水稻4个生长期的叶片含水量。     

松毛虫危害的光谱特征与虫害早期探测模式

根据生态学特征，本文将松毛虫危害的针叶样品分为５个等级，对其反射光谱和叶绿素含量进行了测量分析。结果表明，随受害程度加重，叶绿素含量降低，５５０ｎｍ处的反射率、近红外肩反射率与红光最低反射率之差及红界一阶导数谱最大值均呈下降趋势，６３０ｎｍ处反射率呈上升趋势，红界光谱蓝移、叶绿素反射峰红移明显。应用逐步判别分析法对比分析证实了细分光谱特征参量比绿、红、近红外三波段反射率参量有更强的判别分类能力，这     

落叶松早落病危害的光谱特征及与叶绿素浓度的关系研究

森林病虫害是影响森林健康的主要因素之一，全面、准确、迅速地对森林病虫害进行监测管理必须依靠先进的技术手段。利用光谱特征研究落叶松受害情况及叶绿素浓度变化情况，将落叶松的受害程度分为4个等级，选取了11组不同受害程度叶片的叶绿素、类胡萝卜素的浓度及相应的光谱反射率数据进行分析。结果表明，不同健康程度的光谱反射率有4个明显差别之处，分别在绿峰、吸收谷、“红边”位置及水分吸收带；随着受害程度的加重，“红边”位置“蓝移”，叶绿素反射峰“红移”明显。不同健康程度的落叶松叶片的“红边”拐点波长位置、吸收谷与其叶绿素浓度之间具有较强的相关性，为高光谱数据研究森林病虫害提供了方法和途径。     

全球典型植被叶片光谱特征及其对LAI反演的影响分析

在全球范围长时间序列LAI遥感产品反演算法中,植被冠层反射率模型仅使用少量叶片光谱特征代表全球植被全年的典型植被光谱特征,叶片光谱的不确定性导致LAI遥感产品存在一定的误差。目前全球已经构建了多个典型植被叶片波谱数据集,这些数据集包含多个植被物种、不同空间地域及多时相叶片光谱数据,为定量分析叶片光谱特征提供了数据支持。主要利用LOPEX’93、ANGERS’03、中国典型地物波谱数据库和野外实测的叶片光谱数据,以黄边参数、红边参数和叶片光谱指数作为分析指标,探讨不同植被物种、不同气候区和不同物候期的叶片光谱特征差异,及其对植被冠层反射率、LAI反演的影响,为发展考虑现实叶片光谱差异的LAI反演算法提供研究基础。结果表明:植被叶片光谱存在多样性,叶片光谱特征差异主要影响MODIS传感器近红外波段和绿波段反射率值,其中,绿波段反射率值对叶片光谱变化最为敏感;在LAI反演算法中,如果只考虑植被类型而不考虑物种叶片光谱差异,可能会给LAI反演带来大于3的误差。     

气象酸雨分析评估系统设计与应用

本次研究采用山西省气象局现有五个酸雨观测站的酸雨观测资料,开发出一套适用于山西省本地区且拥有良好界面的酸雨数据业务平台,通过本系统可以实现酸雨资料入库、查询、制表、制图等各项操作,更加形象、直观、便捷的明确山西省酸雨的时间和空间分布特征,以及山西省酸雨与气象条件(包括风向、风速、降雨量等气象要素)关系的分析、查询和显示,同时制作酸雨质量公报的表格。     

基于导数光谱位置变量的干叶片生化组分反演

利用实测干叶片生化组分和高光谱反射率数据，尝试用高光谱位置变量的一阶导数极值特征参数法提取生化组分。结果表明：对全氮、纤维素、木质素、淀粉含量贡献最大的波段分别是D4（1670nm～1735nm反射率一阶导数最小值）、D10（2235nm-2315nm反射率一阶导数最小值）、D8（2020nm-2100nm反射率一阶导数最小值）和D2（1400nm-1480nm反射率一阶导数最小值）。该方法提取干叶片各组分的精度较高，精度最高的是用3个波段提取淀粉含量。分析土壤叶片线性混合光谱表明：该方法能有效的消除土壤背景影响。     

滏阳河两岸农田土壤Fe、Zn、Se元素光谱响应研究

为了探索遥感技术快速定量化监测土壤元素含量的可行性，本通过对滏阳河两岸农田51个土壤表层样品的室内光谱反射率及其Fe、Zn、Se含量关系的研究，探索了反射光谱快速预测土壤元素含量的技术途径。结果发现预测Fe的最佳光谱间隔为16nm。Zn和Se的为8nm，这说明在使用经验方法预测没有光谱特征的成分时，光谱分辨率不是一个必要条件；土壤中的Fe、Zn、Se元素与土壤的反射光谱存在较好的相关性，各元素含量与土壤平均反射率负复相关系数(R^2)均可达到0．49以上，而与相应TM各波段的平均光谱反射率也都具有较好的负相关关系，与TM7波段的复相关系数最大，Fe、Zn为0．58，Se元素为0．550本研究结果为今后利用高光谱遥感技术定量监测土壤Fe、Zn、Se元素含量提供了一种新的方法和技术途径，对土地质量变化的快速定量监测具有重要的科学意义和应用前景。     

湖南省几种主要类型土壤反射光谱的剖面变化特性

通过野外采样和室内测定,研究了湖南省主要类型土壤反射光谱的剖面变化特性。结果表明,同一土壤剖面中不同土层的反射光谱曲线形态基本上是一致的;经统计分析得出,在每个自然土壤剖面中,各土层420nm处的的光谱反射率均与土壤游离氧化铁含量之间存在着线性负相关性,620-660nm波段的平均光谱反射率与土壤有机质含量呈幂函数负相关性。     

模拟酸雨对茶园土壤中铅的溶出及形态转化的影响

采用模拟酸雨连续淋洗的方法,研究了茶园土壤的酸化以及不同铅污染程度土壤中铅的溶出和形态转化规律。结果表明,土壤的酸化程度受酸雨酸性强度的控制,酸雨pH越低,土壤酸化程度越强;土壤中铅的溶出总量随模拟酸雨的酸度和土壤本身含铅量的增加而增加,但是土壤滤液中铅含量随时间变化的规律只受模拟酸雨的pH影响;土壤铅污染程度越严重,其中的活性态铅含量越高,同时pH<4.5的酸雨会使土壤中的非活性态铅大量向活性态转化,这将导致土壤中铅的活化而增加其生态风险。     

裸土表层含水量高光谱遥感的最佳波段选择

在自然状况下，对裸土进行人为干湿处理，利用ASD PRO FR2500地物光谱仪测得土壤在350nm～2500nm反射光谱并适时采取表层土，利用烘干法测得土壤体积含水量。依据土壤湿度与土壤光谱反射率之间的相关关系，得出土壤含水量与土壤光谱反射率的非线性方程。利用该方程和光谱反射率值进行土壤水分反演，通过对反演结果的误差分析，结合光谱反射率与体积含水量的指数回归分析，笔认为采用1950nm～2250nm波段的光谱反射率估测土壤含水量效果较好。     

褐潮土的光谱特性及用土壤反射率估算有机质含量的研究

本文通过ASDFR便携式光谱仪对132个风干土壤样品的光谱反射率进行了实验室测定。根据土样光谱反射率变化,获得了褐潮土土壤剖面的不同诊断层反射光谱特征。结果表明,在400～1200nm范围之间,土壤有机质含量与土壤光谱反射率有较好的相关性。利用导数光谱方法建立了预测土壤有机质含量的方程,提出了预测北京地区褐潮土有机质光谱的最佳波段。在波长447nm处采用反射率和A值(反射率倒数的对数)所建立的预测方程的预测精度较高。采用反射率的一阶微分建立的预测方程的最佳波段在516nm处。而A值一阶微分光谱在615nm处相关性最好。作为一项参考指标用光谱分析法评价土壤中有机质含量,以期对精准农业中土壤养分或肥力的预测具有一定的指导作用。     

冬小麦冠层光谱红边参数的变化及其与氮素含量的相关分析

通过对不同氮肥条件下的小麦植株由上而下进行器官疏剪,分析了不同处理下冠层光谱反射率及其红边参数的变化。结果表明,冠层光谱反射率因不同肥力、不同疏剪处理而有较大的差异,表现出不同程度的红边的“红移”和“蓝移”现象。各处理的红边曲线形状均出现双峰现象,表现为第二个峰值高于第一个峰值,并且均为N1>N2>N0。相关分析表明,随着由上而下的疏剪处理,不同叶位叶片光谱反射率对冠层光谱的贡献增加,并且其红边参数与相应的叶片全氮含量的相关系数也增加,部分达到显著或极显著相关水平。该结果为利用下部缺素敏感叶片的光谱特征进行小麦养分的及时补充提供了可靠的理论依据。