[發明專利]一種棉花冠層類胡蘿卜素含量的衛星遙感監測方法

在審

• 申請號: 201911408094.5
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111027523A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 柳維揚;李保國;張冬冬;蔡海輝;彭杰;王家強;蔣青松;殷彩云;魏玉強
• 申請（專利權）人: 塔里木大學;中國農業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/36;G06K9/34
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明屬于衛星遙感監測技術領域，提供了一種棉花冠層類胡蘿卜素含量的衛星遙感監測方法。本發明提供的方法包括確定監測區域，獲取所述監測區域的衛星遙感影像，對獲取的衛星遙感影像進行校正，將校正后的衛星遙感影像進行裁剪，將得到的MNDWI、FM、NBR、CM4個植被指數和SWIR1、SWIR22個波段反射率數據通過波段運算代入模型，從而計算得到棉花冠層類胡蘿卜素含量的數據。本發明的優勢是在大面積棉田類胡蘿卜素含量監測時更快速、更省力、更經濟，能滿足農業生產中對區域尺度的棉田快速獲取冠層類胡蘿卜素含量數據的需求，為棉花田間管理的精準管理提供了依據。

技術領域

本發明屬于衛星遙感監測技術領域，尤其涉及一種棉花冠層類胡蘿卜素含量的衛星遙感監測方法。

背景技術

類胡蘿卜素是植物色素中的第二大類主要色素，是紅色、橙色或黃色的四萜類物質，它由胡蘿卜素和葉黃素組成；類胡蘿卜素同樣能吸收太陽輻射能，并將能量貢獻給光合作用，它用天線色素與反應中心色素復合物的組分，當輻射能超過光合作用所需時，類胡蘿卜素組分葉黃素循環會耗散過剩能量，從而保護反應中心。依賴葉黃素循環的熱耗散在高等植物中是一種關鍵的能量耗散機制，葉黃素與光合作用的光能利用率是緊密相關的，因此，類胡蘿卜素濃度能提供更多有關植被生理狀態的補充信息。現有的棉花冠層類胡蘿卜素含量測定方法大致可以分為光譜測量和室內化學分析測定兩種技術，其中光譜測定雖然具有環保、快速、無損的優點，但是只適用于田塊尺度，而針對于區域尺度的棉花冠層類胡蘿卜素含量的監測來講，其工作量相較于衛星遙感監測要大很多，導致其在時效性方面具有滯后于農業生產實際需求的弱勢。室內化學分析測定方法需要配制化學試劑，測定過程中化學尾液排放對環境造成污染和對人體造成傷害，而且存在操作步驟繁瑣，監測時間長的缺陷。而衛星遙感可以快速、經濟、環保、無損的監測大面積(縣域尺度及以上或1萬畝及以上)棉花冠層的類胡蘿卜素含量。但目前關于利用衛星遙感數據應用于棉花冠層類胡蘿卜素含量監測的研究甚少，尤其是缺乏相應的棉花冠層類胡蘿卜素含量反演模型。因此，目前急需一種利用衛星遙感數據應用于大面積棉花冠層類胡蘿卜素含量的監測方法，為棉田化肥的精準施用等農耕措施提供可靠的數字依據，該方法可提高化肥利用率，降低生產成本，提高棉農的收益。

發明內容

為了克服現有技術中存在的無法快速獲取大面積棉花冠層類胡蘿卜素含量數據的不足，本發明提出了一種無污染、操作簡便、快速精確的棉花冠層類胡蘿卜素含量的監測方法，該方法實現了棉花冠層類胡蘿卜素含量的快速準確檢測，不需要配制任何化學試劑，避免了測定過程中化學尾液排放對環境的污染和對人體的傷害，同時也大大簡化了操作步驟，縮短了監測時間，能滿足農業生產中區域尺度的棉田快速獲取冠層類胡蘿卜素含量數據的需求，為棉花田間管理中化肥的精準施用提供了快速獲取施肥量依據。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種棉花冠層類胡蘿卜素含量的衛星遙感監測方法，包括如下步驟：

（1）確定監測區域；

（2）獲取所述監測區域的衛星遙感影像；

（3）對獲取的衛星遙感影像進行校正；

（4）將校正后的衛星遙感影像進行裁剪；

（5）將得到的MNDWI、FM、NBR、CM 4個植被指數和SWIR1、SWIR2 2個波段反射率數據通過波段運算代入模型：

Y=-1.214529*MNDWI+2.081831*FM+0.976243*NBR-0.000212*SWIR1-0.000136*SWIR2-0.121054*CM-1.670930，計算得到棉花冠層類胡蘿卜素含量數據；

其中，Y為棉花冠層的類胡蘿卜素含量，單位為mg/g。

優選的，步驟（2）中所述衛星遙感影像源于Landsat 8衛星。