[發明專利]基于遙感數據的冬小麥不同生育期葉面積指數反演方法

有效

• 申請號: 201611065149.3
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106780079B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 侯學會;隋學艷;姚慧敏;梁守真;王猛
• 申請（專利權）人: 山東省農業可持續發展研究所
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;G06F30/20
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本發明公開了一種基于遙感數據的冬小麥不同生育期葉面積指數反演方法，它包括以下過程：獲取LAI實測數據；獲取遙感數據并進行預處理；將冬小麥整個生育期劃分為3個階段，選擇NDVI、EVI、EVI2、RVI和OSAVI 5個植被指數進行全生育期和不同生育期冬小麥的LAI反演，并分析LAI實測數據與各植被指數間的一元線性、指數、對數和冪函數形式的相關關系；比較冬小麥不同生育期不同指數反演的結果；根據冬小麥不同生育期不同指數反演結果的比較，得出冬小麥不同生育期的最優反演指數和擬合模型。本發明說明GF?1數據在作物長勢遙感研究中有很大的應用前景，能有效改善中國農業遙感監測長期依賴國外數據的局面。

技術領域

本發明涉及一種基于遙感數據(GF-1衛星數據)的冬小麥不同生育期葉面積指數反演方法。

背景技術

葉面積指數(Leaf Area Index，LAI)是反映作物長勢個體特征和群體特征的關鍵指標，成為作物長勢監測中的主要關注指標之一^[1]。遙感技術以其及時有效、無損等優勢成為作物LAI監測的主要手段^[2]、[3]。2013年我國成功發射的GF-1衛星兼顧高時間、高空間分辨率，原則上可以打破LandSat等國外衛星的嚴重依賴。GF-1衛星在農業遙感中已發揮了重要作用，如在作物種植面積調查方面，劉國棟等人^[4]根據作物物候歷，建立了基于GF-1數據的農作物種植面積遙感抽樣調查方法，表明GF-1數據完全可以應用于縣級農作物種植面積提取；林子晶等人^[5]則發現，對HJ星和GF-1數據進行融合，更有利于縣級作物種植面積的準確提取；楊閆君等人^[6]、[7]則利用GF-1的高時間分辨率特征，構建不同地物的NDVI序列，有助于作物信息提取和早期識別；且近幾年，國家統計局也多是基于GF-1數據開展農作物種植面積遙感調查業務^[8]。GF-1衛星在作物長勢監測中的研究也已有不少，賈玉秋等^[9]利用GF-1數據和TM8數據分別進行玉米LAI反演，并對結果進行比較，得出GF-1衛星的高時間分辨率以及高空間分辨率特征能夠代替傳統中分辨率數據成為農業遙感長勢監測中的重要數據源；李粉玲等人^[10]、[11]基于GF-1開展區域上的冬小麥葉片氮含量和SPAD值的遙感估算，結果也較為理想。

在冬小麥的不同生長時期，觀測視場內植被和土壤背景信息不斷變化，使得小麥光譜反射率不斷變化，使用單一的遙感指標并不能很好的反演作物長勢信息^[12]、[13]。但目前基于GF-1數據監測作物長勢中，鮮有考慮作物不同生育期的研究。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于遙感數據的冬小麥不同生育期葉面積指數反演方法，其通過分析不同遙感參數在冬小麥整個生育期和不同生育期對LAI反演的精度和結果差異，從而提高GF-1衛星WFV數據在冬小麥LAI反演精度和長勢監測能力，為GF-1衛星監測作物長勢研究提供參考。

本發明解決其技術問題采取的技術方案是：基于遙感數據的冬小麥不同生育期葉面積指數反演方法，其特征是，包括以下過程：

1)獲取LAI實測數據

在冬小麥的返青期、拔節期、抽穗期、開花期和灌漿期分別至少進行一次現場數據采集，數據采集后隨機選取10-17個長勢比較均一的試驗小區，并在每個試驗小區內隨機選兩個30cm*30cm的樣方，利用收貨法獲取樣方內的全部地上活體，將所有小麥植株的莖、葉分開，選取20～23片完整的樣品葉，取樣品中寬窄較為一致的地方，剪成6～8cm長度的小段，用直尺測量每個葉片的長度和寬度，分別稱量樣品葉和剩余葉鮮重，按照公式(1)，利用比重法獲取每個樣方的LAI：

其中，W₁表示裁剪樣品葉的鮮重，W₂表示剩余樣品葉的鮮重，S表示裁剪樣品葉的總面積；以兩個樣方的LAI均值作為該試驗小區的LAI實測數據；