基于数字图像技术的棉花光合有效辐射吸收比例的测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光合有效辐射吸收技术领域，尤其涉及一种基于数字图像技术的棉花光合有效辐射吸收比例的测定方法。
【背景技术】
[0002]光合有效福射吸收比例(fract1nof absorbed photo synthetical Iy activeradiat1n, fAPAR)是指植被冠层光合器官吸收的光合有效辐射占入射光合有效辐射的比例，是表征植被光合性能、指示植被健康状况、评估植被生产力和作物产量的重要生理参数。因此，及时、有效地获取fAPAR信息对指导作物生产具有重要意义。目前，国内外学者通常使用L1-191SA，SunSCAN, AccuPAR和TRAC等商业仪器进行植被冠层fAPAR的实地观测，但是此类仪器较昂贵且时空代表性有限，难以普及和应用。此外，前人在利用不同平台遥感技术获取植被fAPAR方面开展了大量的研究，证实了该方法的可行性和有效性，并且已经生成了大尺度的fAPAR遥感产品，但是所建模型的精度、稳定性和普适性均受到植被类型、背景、太阳与观测几何和冠层结构等因素的影响，需要结合地面观测数据对模型进行校验。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明实施例提供一种基于数字图像技术的棉花光合有效辐射吸收比例的测定方法，主要目的是提供一种方便、快捷、无损获取棉花光合有效辐射吸收比例的方法，为指导棉花生产提供及时有效的信息。
[0004]为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案:
[0005]—方面，本发明实施例提供了一种基于数字图像技术的棉花光合有效辐射吸收比例的测定方法，包括如下步骤:
[0006]通过棉花冠层覆盖度及同期的光合有效辐射吸收比例的历史数据建立利用棉花冠层覆盖度估测光合有效辐射吸收比例的回归模型；
[0007]获取观测区域棉花冠层覆盖度，将观测区域棉花冠层覆盖度代入所述模型，从而得到相应的光合有效辐射吸收比例；
[0008]所述棉花冠层覆盖度通过分析棉花冠层图像得到。
[0009]作为优选，所述棉花冠层图像的拍摄条件为:风速未致使棉花冠层器官发生明显波动；所述棉花冠层图像通过垂直拍摄棉花冠层获取；拍摄高度为1.5m ;棉花冠层图像采用JEPG格式存储。
[0010]作为优选，获取棉花冠层覆盖度的具体步骤如下，应用基于统计学的图像分割方法对棉花冠层图像中的像素进行分类识别，用图像中绿色像素数占整幅图像总像素数的比例表示棉花冠层覆盖度。
[0011]作为优选，历史数据中的光合有效辐射吸收比例fAPAR通过如下步骤获得:
[0012]分别测量冠层上入射光合有效辐射PARin、冠层和土壤反射的光合有效辐射PAR-、地面反射光合有效福射PARsciil以及冠层透射光合有效福射PAR &ansm，通过下式获得光合有效辐射吸收比例:fAPAR = (PARin- PARout- PAR tra_+PARSC]ll)/PARin。
[0013]作为优选，使用光照计耦合线性光合有效辐射传感器测量各光合有效辐射数据。
[0014]作为优选，测定时保持传感器感应面水平且垂直于行向，分别放置在宽行和窄行进行测量；在冠层上方50cm处，感应面分别朝上和朝下采集冠层上入射光合有效辐射及冠层和土壤反射的光合有效辐射；在冠层内距地面15cm处，感应面朝下测定地面反射光合有效辐射PARscill;感应面朝上放置在距地面2cm处测定冠层透射光合有效辐射PAR transno
[0015]作为优选，所述棉花冠层覆盖度估测光合有效辐射吸收比例的模型的表达式如下:y = 0.035+1.047x，式中x表示棉花冠层覆盖度，y表示光合有效福射吸收比例。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0017]本发明实施例的基于数字图像技术的棉花光合有效辐射吸收比例的测定方法通过分析棉花冠层图像得到棉花冠层覆盖度，随着数码相机的普及和相应技术的提高，获取棉花冠层覆盖度从成本、便捷等方面具有无可比拟的优势。本发明实施例在确定了棉花冠层覆盖度与光合有效辐射吸收比例的模型的基础上，利用数码相机获取观测区域的棉花冠层图像，并用成熟的现有技术对图像分析获得棉花冠层覆盖度，进而获得观测区域的光合有效辐射吸收比例。本发明实施例简单易行，成本低，并且准确度高。
【附图说明】
[0018]图1为对本发明实施例所建模型的性能进行综合评价图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0020]实施例1
[0021]基于数字图像技术的棉花光合有效辐射吸收比例的测定方法，包括如下步骤:
[0022]通过棉花冠层覆盖度及同期的光合有效辐射吸收比例的历史数据建立利用棉花冠层覆盖度估测光合有效辐射吸收比例的回归模型；
[0023]获取观测区域棉花冠层覆盖度，将观测区域棉花冠层覆盖度代入模型，从而得到相应的光合有效辐射吸收比例；
[0024]其中，棉花冠层覆盖度通过分析棉花冠层图像得到。
[0025]覆盖度(fract1nal cover, fCover)是决定冠层光合有效福射截获和吸收能力的重要参数，通过获取冠层覆盖度可以有效地量化光截获。本发明实施例的测定方法中通过分析棉花冠层图像得到棉花冠层覆盖度，随着数码相机的普及和相应技术的提高，获取棉花冠层覆盖度从成本、便捷等方面具有无可比拟的优势。本发明实施例在确定了棉花冠层覆盖度估测光合有效福射吸收比例(fract1n of absorbed photo synthetical Iy activeradiat1n, fAPAR)的模型的基础上，利用数码相机、手机等数字图像采集设备获取观测区域的棉花冠层图像，并用成熟的现有技术对图像分析获得棉花冠层覆盖度，进而获得观测区域的光合有效辐射吸收比例。本发明实施例简单易行，成本低，并且准确度高。
[0026]作为上述实施例的优选，为使获取的图像清晰且图像中冠层和背景的对比鲜明，本优选实施例中提供了效果较佳的拍摄条件:拍摄工作不宜在风速致使棉花冠层器官发生明显波动和光照较暗的时段进行；如果波动明显会使冠层覆盖度与实际不符，同时会导致图像模糊，影响图像质量，降低识别精度；光照较暗会降低图像目标物与背景的对比度，影响图像分析效果。为使获取的图像能够代表观测区域的空间异质性，拍摄高度宜为1.5m左右，拍摄高度较低的情况下可以通过拍摄多幅图像提高图像的空间代表性；棉花冠层图像通过垂直拍摄棉花冠层获取。图像采用JEPG格式存储。基于统计学的图像分割方法对棉花冠层图像中的像素进行分类识别，用图像中绿色像素数占整幅图像总像素数的比例表示棉花冠层覆盖度。由于数码技术的发展及数码相机、手机、平