[發(fā)明專利]一種確定小麥植株吸氮量核心波段的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210109597.4
• 申請(qǐng)日: 2012-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN102636439A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚霞;朱艷;姚鑫鋒;田永超;倪軍;曹衛(wèi)星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/25
• 分類號(hào): G01N21/25;G01N31/16
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種確定小麥植株吸氮量核心波段的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

確定小麥植株樣本；

對(duì)小麥植株樣本進(jìn)行冠層光譜反射率和植株吸氮量的測(cè)定；

構(gòu)建所有兩波段組合的歸一化植被指數(shù)(NDVI)；

構(gòu)建植株吸氮量和植被指數(shù)(NDVI)的線性回歸模型，并運(yùn)用獨(dú)立年份的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ捅憩F(xiàn)；

通過(guò)回歸分析計(jì)算模型建立的決定系數(shù)(R²)、均方根誤差(RMSE)、模型檢驗(yàn)的決定系數(shù)(R²)、均方根誤差(RMSE)、斜率(Slope)和截距(Intercept)；

對(duì)六個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)按照各指標(biāo)最優(yōu)值具有最小序號(hào)的原則分別進(jìn)行排序，將六個(gè)指標(biāo)的序號(hào)相加后再排序作為模型的綜合評(píng)價(jià)序號(hào)，序號(hào)為1的波段組合為最優(yōu)的組合來(lái)確定核心波段。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集的小麥植株樣本來(lái)自于8個(gè)大田實(shí)驗(yàn)，涉及不同年份、生態(tài)點(diǎn)、品種、氮肥、播期和密度處理。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冠層光譜反射率的測(cè)定主要是采用FieldSpec?Pro?FR2500型背掛式野外高光譜輻射儀田間測(cè)量，350～1000nm波段采樣間隔為1.4nm，光譜分辨率為3nm，1000～2500nm波段采樣間隔為2nm，光譜分辨率為10nm。

4.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述冠層光譜測(cè)定選擇在無(wú)云、無(wú)風(fēng)或風(fēng)速很小時(shí)進(jìn)行，時(shí)間范圍為10:00～14:00，傳感器探頭垂直向下，光譜儀視場(chǎng)角為25°，距冠層頂垂直高度約1.2m測(cè)量，所測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)白板校正獲得反射率數(shù)據(jù)；

以15條光譜為一采樣光譜，以其平均值作為該小區(qū)的光譜反射率，每測(cè)定5條光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行白板校正，每個(gè)試驗(yàn)在關(guān)鍵生育時(shí)期都進(jìn)行觀測(cè)。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述植株吸氮量的測(cè)定主要是田間破壞性取樣0.25m²，在105°下殺青并在80°下烘干至恒重后稱重，測(cè)定植株干重，進(jìn)一步計(jì)算為單位土地面積植株干重，稱重后將植株樣本磨碎后進(jìn)行氮含量分析。

6.如權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述植株氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，通過(guò)植株干重與植株氮含量相乘計(jì)算出植株吸氮量，植株氮含量的測(cè)定方法包括以下步驟：

稱樣：每個(gè)樣品稱取0.14g左右，使用萬(wàn)分之一天平，每個(gè)樣品做好編號(hào)，裝入對(duì)應(yīng)編號(hào)的試管中；

消煮：每個(gè)樣品加5-10ml濃硫酸，浸泡一夜，放入消煮爐內(nèi)消煮，280℃半個(gè)小時(shí)，升到330℃消煮1個(gè)小時(shí)，關(guān)閉消煮爐，冷卻10min左右，邊加入雙氧水邊小心搖晃至溶液無(wú)色透明，330℃繼續(xù)加熱半小時(shí)；

定容：消煮完成，樣品冷卻后，加入蒸餾水定容至100ml，搖勻；

蒸餾：加入10ml樣品溶液，加入8-10ml氫氧化鈉溶液，提前在三角瓶中加入5ml指示劑，大約40ml；

滴定：稀硫酸滴定至顏色變?yōu)樵瓉?lái)的紅色，讀數(shù)。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建植株吸氮量光譜指數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法為：

植株吸氮量監(jiān)測(cè)核心波段的確定基于歸一化植被指數(shù)(NDVI)的形式；

計(jì)算350-2500nm范圍內(nèi)任意兩波段組合的NDVI并從中選出核心波段，構(gòu)建植株吸氮量光譜指數(shù)。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)六個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)按照各指標(biāo)最優(yōu)值具有最小序號(hào)的原則分別進(jìn)行排序，將六個(gè)指標(biāo)的序號(hào)相加后再排序作為模型的綜合評(píng)價(jià)序號(hào)，序號(hào)為1的波段組合為最優(yōu)的組合來(lái)確定核心波段來(lái)確定核心波段的實(shí)現(xiàn)方法為：

對(duì)建模和檢驗(yàn)R²降序排序，其中最大R²的序號(hào)為1；

建模和檢驗(yàn)RMSE升序排序，其中最小RMSE的序號(hào)為1；

Slope-1的絕對(duì)值和Intercept的絕對(duì)值升序排序，其中Slope最接近1的序號(hào)為1，Intercept最接近0的序號(hào)為1；

計(jì)算上述六種統(tǒng)計(jì)指標(biāo)序號(hào)的和后再排序，作為模型的綜合評(píng)價(jià)序號(hào)，最優(yōu)的模型將具有最低的序號(hào)；所有波段組合的模型綜合評(píng)價(jià)序號(hào)的矩陣數(shù)據(jù)繪制成二維的等高線圖，以顏色的變化顯示綜合排序序號(hào)的變化；

優(yōu)選其中綜合排序序號(hào)前0.05％的區(qū)域作為“熱點(diǎn)區(qū)域”，即在此范圍內(nèi)的波段為植株吸氮量監(jiān)測(cè)的核心波段范圍，而其中綜合序號(hào)最小的波段組合為植株吸氮量監(jiān)測(cè)的核心波段。