一種用于小麥葉片葉綠素含量估算的遙感系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型屬于遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于小麥葉片葉綠素含量估算的遙感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前，常規(guī)的獲取小麥葉片葉綠素含量的方法是通過實驗室化學分析得到?；瘜W測試分析普遍要求破壞小麥樣本，費時，費力。
[0003]高光譜遙感是在電磁波譜的可見光，近紅外，中紅外和熱紅外波段范圍內(nèi)，獲取許多非常窄的光譜連續(xù)影像數(shù)據(jù)的技術(shù)，地面光譜儀可以收集到上百個非常窄的光譜波段信息。利用高光譜反射率與小麥葉片葉綠素含量之間的響應(yīng)關(guān)系，可以通過回歸方程或建立模型測定葉綠素含量。2014年，吳見等人(吳見，侯蘭功，王棟.基于Hyper1n影像的小麥冠層葉綠素含量估算.農(nóng)業(yè)工程學報.2014年3月，30(6):116-123)采用Htsf-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對葉片尺度的小麥葉綠素含量進行估算。2013年，Schlemmer等人(Schlemmer M,GitelsonA,Schepers J,et al.Remote estimat1n of nitrogen and chlorophyll contents inmaize at leaf and canopy levels[J].Internat1nal Journal of Applied EarthObservat1n and Geoinformat1n, 2013,25:47-54.)利用植被指數(shù)從5種不同施肥條件的小麥葉片估算了小麥葉片葉綠素含量。
[0004]國內(nèi)外一些學者多是利用植被指數(shù)與葉綠素含量建立回歸方程或通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法反演輻射傳輸模型獲取小麥葉片葉綠素含量，這些統(tǒng)計模型的優(yōu)點是簡單、快速，但是這些統(tǒng)計模型與特定的遙感數(shù)據(jù)相關(guān)，并且依賴于地點和采樣的環(huán)境，這些統(tǒng)計模型會隨著時間和空間發(fā)生改變，缺乏普適性，并且建立的模型精度低。
【實用新型內(nèi)容】:
[0005]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種用于小麥葉片葉綠素含量估算的遙感系統(tǒng)。
[0006]為達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]—種用于小麥葉片葉綠素含量估算的遙感系統(tǒng)，包括前期遙感模塊、中期遙感模塊、后期遙感模塊和葉綠素含量估算模塊;其中，
[0008]前期遙感模塊的輸出端、中期遙感模塊的輸出端和后期遙感模塊的輸出端均與葉綠素含量估算模塊的輸入端相連。
[0009]本實用新型進一步的改進在于，前期遙感模塊由地面光譜儀組成，用于在實驗室內(nèi)測量小麥葉片光譜，并將所測量的小麥葉片光譜輸入葉綠素含量估算模塊；
[0010]中期遙感模塊由便攜式葉綠素儀組成，用于測定小麥樣本葉片葉綠素含量，并將所測量的小麥樣本葉片葉綠素含量輸入葉綠素含量估算模塊；
[0011 ]后期遙感模塊由PROSPECT輻射傳輸模型組成，PROSPECT輻射傳輸模型用于模擬小麥葉片反射率光譜，并將所模擬的小麥葉片反射率及其對應(yīng)的小麥葉綠素含量輸入葉綠素含量估算模塊；
[0012]葉綠素含量估算模塊用于將接收到的前期測量小麥葉片光譜、中期小麥樣本葉片葉綠素含量、后期模擬的小麥葉片反射率及其對應(yīng)的小麥葉綠素含量進行遙感建模，通過使用支持向量機方法建立小麥葉片葉綠素含量估算模型，估算小麥葉片葉綠素含量，完成研究區(qū)的小麥葉綠素含量的遙感估算。
[0013]本實用新型進一步的改進在于，所述地面光譜儀是美國ASDFieldSpec3光譜儀，ASD FieldSpec3光譜儀的光譜區(qū)間為350-2500nm，光譜通道數(shù)2151。
[0014]本實用新型進一步的改進在于，所述PROSPECT輻射傳輸模型是葉片反射率模型。
[0015]本實用新型進一步的改進在于，所述便攜式葉綠素儀是SPAD-502葉綠素儀，由日本Konica Minolta公司生產(chǎn)。
[0016]本實用新型進一步的改進在于，所述葉綠素含量估算模塊由支持向量機構(gòu)建的小麥葉片葉綠素含量估算模型構(gòu)成，用于通過支持向量機訓練學習小麥葉片葉綠素含量與小麥葉片光譜之間隱含的非線性關(guān)系，滿足農(nóng)業(yè)管理的需要。
[0017]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下的優(yōu)點:
[0018]本實用新型在小麥葉片葉綠素含量估算中引入遙感技術(shù)，在小麥不同的生長階段中選擇不同的遙感工作手段，獲取小麥葉片葉綠素含量，為精細農(nóng)業(yè)提供技術(shù)支持。本實用新型提高了農(nóng)業(yè)管理中監(jiān)測葉綠素含量的技術(shù)含量，增強了信息化應(yīng)用水平，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有重要的經(jīng)濟價值和社會意義。
【附圖說明】
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[0019]圖1為本實用新型的遙感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中:I為前期遙感模塊;2為中期遙感模塊;3為后期遙感模塊;4為葉綠素含量估算模塊。
【具體實施方式】
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[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
[0022]葉綠素含量能夠確定作物光合能力及其生產(chǎn)能力，葉綠素含量還是作物生理、健康狀態(tài)的重要指示因子，能夠用于探測作物脅迫。而且，葉綠素與氮素含量緊密相關(guān)。因而，準確的估算小麥葉片葉綠素含量具有重要意義。
[0023]按照本實用新型提出的技術(shù)方案，利用支持向量機構(gòu)建的小麥葉片葉綠素估算模型能準確估算作物的葉綠素含量，能夠解決小樣本小麥采樣點情況下葉綠素含量估算問題，可以作為小麥葉片葉綠素含量估算的參考方法。
[0024]參見圖1，本實用新型一種用于小麥葉片葉綠素含量估算的遙感系統(tǒng)，包括前期遙感模塊1、中期遙感模塊2、后期遙感模塊3和葉綠素含量估算模塊4;其中，所述前期遙感模塊I的輸出端、中期遙感模塊2的輸出端和后期遙感模塊3的輸出端均與葉綠素含量估算模塊4的輸入端連接。
[0025]前期遙感模塊I由地面光譜儀組成，在黑暗實驗室內(nèi)測量小麥葉片光譜，光源為50W鹵素燈，光源與垂直方向角