[發明專利]基于Huber回歸算法的水稻葉片葉綠素含量比值遙感反演模型和方法

在審

• 申請號: 202011253539.X
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112270133A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 陳青春;朱元勵;吳瑩瑩;萬小榮;陳小琳;邢明梅;王靖;岳海峰;張悅;蔣鋒
• 申請（專利權）人: 仲愷農業工程學院
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N20/10;G01N21/17;G01N21/25;G01N21/47
• 代理公司: 上海大視知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31314
• 代理人: 顧小偉

本發明提供一種基于Huber回歸算法的水稻葉片葉綠素含量比值遙感反演模型，基于Huber回歸算法的水稻葉片葉綠素含量比值遙感反演模型為Python語言的Huber回歸模型，并進一步提供了該Huber回歸模型的模型參數。還提供了基于Huber回歸算法的水稻葉片葉綠素含量比值遙感反演方法。本發明的基于Huber回歸算法的水稻葉片葉綠素含量比值遙感反演模型能夠快速、準確的獲取水稻葉片葉綠素含量比值信息，克服水稻組分復雜帶來的光譜疊加效應造成的水稻葉片葉綠素含量比值特征波段難以確定的困難，大大提高水稻葉片葉綠素含量比值反演模型精度，設計巧妙，計算簡便，易于實現，成本低，適于去大規模推廣應用。

技術領域

本發明涉及農業遙感技術領域，特別涉及水稻葉片葉綠素含量比值測量技術領域，具體是指一種基于Huber回歸算法的水稻葉片葉綠素含量比值遙感反演模型和方法。

背景技術

水稻葉片中葉綠體是水稻進行光合作用的主要場所。葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)是光合作用中主要的吸收光能物質，直接影響了水稻光和作用的光能利用(楊杰.基于葉片高光譜指數的水稻氮素及色素含量監測研究[D].南京農業大學,2009)。葉綠素的含量和比例與葉片的生理功能密切相關(周賢鋒.色素含量比值進行作物氮素營養狀況診斷方法研究[D].2017)。葉綠素a和葉綠素 b的相對比值反映了水稻的生長發育狀況、生理代謝變化以及水稻的營養狀況，尤其是氮素營養狀況，亦可作為水稻大田生產中生理研究的重要指標(袁方,李鑫,余君萍,等.分光光度法測定葉綠素含量及其比值問題的探討[J].植物生理學報,2009,45(1):63-66)。

定量監測水稻葉片中葉綠素含量比值，不僅可以了解水稻光合作用以及葉片衰老進程等重要的生理狀態，及時調整水稻大田生產中的栽培管理措施，提高水稻品質和產量，同時能夠反映水稻氮素狀況，為動態管理水稻的氮肥施用，減少水稻生產中氮肥的使用量，緩解大量氮肥施用帶來的環境問題，從而產生顯著的經濟和社會效益(陳青春,田永超,姚霞,等.基于冠層反射光譜的水稻追氮調控效應研究[J].中國農業科學,2010,43(20):4149-4157)。傳統的水稻葉片葉綠素含量比值的監測主要采用破壞性采樣的方法，需要在室內進行測定，費時費力，且時效性差，無法及時的獲取水稻葉片葉綠素含量比值，不利于推廣應用。

在水稻的生理生化過程中，水稻植株體內某些特定物質和細胞結構的變化，導致了水稻反射光譜的改變。因此，可以用光譜的變化來獲取水稻葉片葉綠素含量比值等水稻生長信息(周賢鋒.色素含量比值進行作物氮素營養狀況診斷方法研究[D].2017)。目前，使用高光譜來監測水稻的生長狀態以及生理參數已經在作物生長監測中得到了應用。隨著光譜技術的發展和普及，高光譜數據可以快捷迅速的獲取水稻葉片葉綠素含量比值信息已經成為越來越多水稻生產從業者和研究人員的共識。最常用的方式是使用便攜式全波段光譜儀獲取水稻生長信息，選擇能夠反映葉片葉綠素含量比值的特征波段構建反演模型。在構建水稻葉片葉綠素含量比值反演模型的過程中，全波段光譜儀所測定的光譜范圍涵蓋了350nm～2500nm，但是由于水稻組分復雜，組分光譜特征波段部分重疊，水稻葉片葉綠素含量比值特征光譜的確定困難，同時高光譜數據的快速處理成為基于高光譜數據估測水稻葉片葉綠素含量比值的亟待解決的技術問題。

因此，希望提供一種水稻葉片葉綠素含量比值遙感反演模型，其能夠快速、準確的獲取水稻葉片葉綠素含量比值信息，克服水稻組分復雜帶來的光譜疊加效應造成的水稻葉片葉綠素含量比值特征波段難以確定的困難，大大提高水稻葉片葉綠素含量比值反演模型精度，及時了解水稻大田生產中水稻的生長發育狀況、生理代謝變化以及水稻的營養狀況，尤其是氮素營養狀況。

發明內容

為了克服上述現有技術中的缺點，本發明的一個目的在于提供一種基于 Huber回歸算法的水稻葉片葉綠素含量比值遙感反演模型，其能夠快速、準確的獲取水稻葉片葉綠素含量比值信息，克服水稻組分復雜帶來的光譜疊加效應造成的水稻葉片葉綠素含量比值特征波段難以確定的困難，大大提高水稻葉片葉綠素含量比值反演模型精度，適于大規模推廣應用。