【目的】建立快速、无损监测棉花冠层等效水厚度(canopy equivalent water thickness,CEWT)的估算模型,进一步提高利用高光谱遥感技术监测棉花CEWT的估算精度。【方法】通过在不同生育期设置灌溉梯度试验,于棉花蕾期和花铃期同步测定冠...【目的】建立快速、无损监测棉花冠层等效水厚度(canopy equivalent water thickness,CEWT)的估算模型,进一步提高利用高光谱遥感技术监测棉花CEWT的估算精度。【方法】通过在不同生育期设置灌溉梯度试验,于棉花蕾期和花铃期同步测定冠层光谱反射率、冠层等效水厚度等信息,综合分析棉花冠层等效水厚度与原始光谱反射率、一阶导数光谱反射率、全波段组合光谱指数、已有光谱指数的相关性,确定蕾期、花铃期及全生育期的最优光谱指数,并通过线性回归构建棉花CEWT的高光谱监测模型。【结果】冠层等效水厚度与原始光谱反射率在近红外波段(NIR)780—1130 nm和短波红外波段(SWIR)1450—1830 nm、1950—2450 nm附近均出现连续的敏感波段,一阶导数光谱在NIR波段内对CEWT的敏感程度较原始光谱有所加强,但在SWIR波段内敏感程度弱于原始光谱;利用原始光谱反射率构建的光谱指数与CEWT的相关性强于一阶导数光谱,且比值光谱指数(RSI)较归一化差分光谱指数(NDSI)更适合CEWT的监测。在全生育期内(R1135-5R1494)/R2003对CEWT的反演精度最佳(R2=0.7878,RRMSE=0.1803);在蕾期RSIb(1130,1996)对CEWT的估算效果最好(R2=0.7258,RRMSE=0.1444);在花铃期RSIa(904,1952)是估算CEWT的最优光谱指数(R2=0.7853,RRMSE=0.2454)。【结论】该研究在不同生育阶段内提出的新型高光谱指数均可用于棉花冠层等效水厚度的定量监测,研究结果可为高光谱技术在棉花冠层水分含量监测中的应用提供参考,为棉花精准灌溉提供技术依据。展开更多
文摘针对两个特征波段组成的植被指数存在的饱和以及植物类型依赖问题,利用便携式地物光谱仪(analytical spectral devices,ASD)和哨兵2号多光谱卫星(Sentinel 2,S2)数据,使用改进的距离投影比值指数(improved distance projection ratio index,DPRI2)建立新叶片等效水厚度(leaf equivalent water thickness,LEWT)反演模型,进而反演冠层等效水厚度(canopy equivalent water thickness,CEWT)。研究表明:①R语言随机森林(random forest,RF)算法可减少特征波段选取过程中人为因素;②DPRI2结构简单,能充分反映特征波段之间角度、距离、投影三者组合关系,有利于提高LEWT、CEWT反演精度;③DPRI2不受植被类型限制,适用于具有多种植被类型的研究区CEWT反演。通过遥感手段监测CEWT,有利于探究植被在区域水文循环中的调控机制,以及科学评估区域水资源储量。
