融合无人机光谱信息与纹理信息的冬小麦生物量估测

• 作者: 刘畅 张丽妍 张春兰 李振海 杨贵军 汤伏全 王建雯
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 生物量 “图-谱”融合指标 纹理特征 饱和性 冬小麦
• 年，卷（期）: 2018,（16）
• 所属期刊栏目: 耕作栽培·生理生化·农业信息技术
• 页码范围: 3060-3073
• 页数: 14页
• 字数: 9923字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.16.003

摘要

[目的]生物量是表征植被生命活动的重要参数,对植被长势监测、产量预测有重要意义.以无人机为平台的高光谱遥感技术,具有机动灵活、成本低、空间覆盖广的优势,能够及时准确地估测植被生物量,已成为遥感估算研究的热点之一.由于光谱特征反演生物量存在饱和问题,因此,本研究尝试结合纹理特征与植被指数构建一种“图-谱”融合指标,探究“图-谱”融合指标的抗饱和能力及生物量估测能力.[方法]首先,利用无人机高光谱影像,提取其光谱信息和纹理信息,分别基于植被指数和纹理特征构建生物量模型.其次,针对光谱特征存在的饱和问题,将植被指数与对生物量敏感的纹理指标相乘或相除两种形式构建“图-谱”融合指标,分析“图-谱”融合指标的饱和性,并基于“图-谱”融合指标构建生物量估算模型.最后,对比不同指标构建的生物量模型的估测效果,来分析“图-谱”融合指标估测生物量的能力.[结果](1)植被指数多在LAI=5时出现饱和现象,而“图-谱”融合指标VI×sm658,VI/ent658,VI/dis658,VI/con658,VI/dis514,VI/con514,VI/var514,VI×con802,VI×dis802均在LAI＞5时才出现饱和现象,相比之下,这些“图-谱”融合指标一定程度上改善了饱和问题;(2)与植被指数相比(除了GNDVI、NDVI之外),抗饱和能力提高的“图-谱”融合指标VI×sm658、VI/ent658、VI/dis658、VI/con658、VI/dis514、VI/ con514、VI/var514、VI×con802、VI×dis802,其与生物量的相关性也相对提高,所构建的生物量模型精度较高(R=0.81,RMSE=826.02 kg·hm-2).(3)对比单一植被指数、纹理特征,将纹理特征与光谱特征相结合的“图-谱”融合指标估算小麦生物量的能力相对最强,模型精度明显高于单一植被指数(R2=0.69)和单一纹理特征(R2=0.71)构建的生物量模型.[结论]“图-谱”融合指标的抗饱和能力明显提高,其构建的生物量模型精度也有效提高,实现了结合光谱信息和纹理信息的冬小麦生物量遥感估测,为生物量定量反演提供一种新思路.