【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于FOLIUM模型使用叶片光谱特征进行光合色素(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)和/或非光合色素(花青素)含量反演的方法,并通过LOPEX_ZJU和LOPEX 93数据集中的光谱数据进行相应色素含量反演的应用验证。FOLIUM模型通过对光合色素和非光合色素多种叶片色素含量的有效反演,有利于更加准确地监测植物体的生理生态特性。
技术介绍
叶片的色素含量与植被生理生态特性直接相关。不同植物在不同生育期和不同逆境条件下,叶片色素具有不同生理生态比例,如,在成熟叶片中,绿色叶片的叶绿素a(Chla)/叶绿素b(Chlb)比值4-2,而在衰老叶片则在2-1之间;植物受到胁迫时,叶片中的Chla含量下降的速度快于Chlb,与类胡萝卜素(Cars)下降相似。另外,植物处于低温或缺钾胁迫条件下,叶片花青素(Ants)含量会上升。使用遥感技术准确检测叶片光合色素(Chla、Chlb和Cars)和非光合色素(花青素),既发挥了遥感检测的优势,也可以实时获取与植物生理生态相关的多种色素含量指标特征。叶片色素的遥感反演模型,通常包括半经验的指数模型和光学辐射传输模型。其中,指数模型是基于各种色素吸收的单一波段特征或少数波段特征积极与色素含量建立的统计模型。在光合色素指数模型中,叶绿素指数模型相对较多,Chla和Chlb指数模型有少量出现;Cars指数模型相对较少;而非光合色素指数模型(Ants指数模型)则是更少,其原因是Ants的吸收波段特征受到Chla和Chlb的影响。相对半经验色素反演模型,光学辐射传输模型利用各种色素吸收的全部波 段特征,为此,光学辐射 ...
【技术保护点】
基于FOLIUM模型叶片色素遥感反演方法,包括以下步骤:S1.基于FOLIUM模型,利用绿色叶片LOPEX93/彩色叶片LOPEX_ZJU数据集中的半球反射透射光谱数据、FOLIUM模型各种参数、最小距离光谱拟合方法和最小二乘法优化方法,反演绿色/彩色叶片对应的各种色素含量的方法;S2.利用各种色素实测值和反演值构建散点图阐述FOLIUM模型对各种色素反演功能,并与PROSPECT‑5进行比较;S3.利用精度评价函数均方根误差RMSE、偏差BIAS、校正标准差SEC和变异系数VC对FOLIUM和PROSPECT‑5在LOPEX_ZJU和LOPEX93数据集中反演精度的比较评价。
【技术特征摘要】
1.基于FOLIUM模型叶片色素遥感反演方法,包括以下步骤:S1.基于FOLIUM模型,利用绿色叶片LOPEX93/彩色叶片LOPEX_ZJU数据集中的半球反射透射光谱数据、FOLIUM模型各种参数、最小距离光谱拟合方法和最小二乘法优化方法,反演绿色/彩色叶片对应的各种色素含量的方法;S2.利用各种色素实测值和反演值构建散点图阐述FOLIUM模型对各种色素反演功能,并与PROSPECT-5进行比较;S3.利用精度评价函数均方根误差RMSE、偏差BIAS、校正标准差SEC和变异系数VC对FOLIUM和PROSPECT-5在LOPEX_ZJU和LOPEX93数据集中反演精度的比较评价。2.如权利要求1所述的基于FOLIUM模型多色素的遥感反演方法,其特征在于:所述的步骤S1中FOLIUM模型、光谱数据输入、模型参数输入和多种色素遥感反演算法,包括以下:(21)FOLIUM模型其光学方程表达为:其中,光学因子RN,out→1st和TN,out→1st为N层叶片在400-800nm的光谱区域总的半球反射和透射光谱;和为第一层叶片单元层半球反射和透射光谱;和为N-1层叶片单元层的半球反射和透射光谱;和为叶片内部叶片单元层的半球反射和透射光谱;上述的各种光学因子可用模型参数β、叶片平均折射系数叶片吸收系数τ和叶片结构参数N定量表达,模型参数β用入射光立体角内最大的入射光天顶角来表示;绿色叶片,彩色叶片,k(λ)为叶片吸收系数可代表;KChla、KChlb、KCars和KAnts为Chla、Chla、Cars和Ants在活体叶片中的特定吸收系数;CChla、CChlb、CCars和CAnts为Chla、Chla、Cars和Ants在叶片中的含量;K0为叶片基准吸收系数;e为自然常数;λ为波长;(22)光谱数据在FOLIUM模型光学辐射传输方程中的输入;采用的LOPEX93数据集中叶片样本为绿色叶片样本和LOPEX_ZJU数据集中的叶片含有彩色叶片样本在400-800nm区间的光谱特征为输入的遥感数据,阐述FOLIUM模型多色素遥感反演方法,绿色叶片样本含有叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素;彩色叶片样本含有叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和花青素种类;(23)FOLIUM模型参数的输入;(231)FOLIUM模型参数有叶片样本个体无关的参数:各种色素特定吸收系数、基准吸收系数K0和叶片平均折射系数其中,针对绿色叶片模型输入参数:叶绿素a特定吸收系数KChla(λ)、叶绿素b特定吸收系数KChlb(λ)、类胡萝卜素特定吸收系数KCars(λ)、K0和针对彩色叶片模型输入参数:KChla(λ)、KChlb(λ)、KCars(λ)和花青素特定吸收系数KAnts(λ)、K0和(232)FOLIUM模型参数有叶片样本个体有关的参数:叶片结构参数N针对每一个叶片样本需要叶片结构参数单独计算,为此,在两个不同叶片数据集LOPEX93和LOPEX_ZJU中,叶片的结构参数计算方法为: ...
【专利技术属性】
技术研发人员:张垚,张康宇,魏传文,黄敬峰,王福民,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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