专利名称：一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法
技术领域：
本发明涉及农业植被遥感领域，具体地说涉及一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法。
背景技术：
氮肥的施用是提高作物产量和品质的有效途径，但不科学的氮肥投入会使作物无法完全吸收利用，导致经济损失和生态污染。因此，近年来人们开始研究精确氮肥管理，从而提高氮肥利用率的有效途径，而准确、实时地获取田间作物氮素状况是精确氮肥管理的 ■石出。传统的获取植物氮素营养的方法主要依赖于破坏性取样、室内分析测定，虽然结果较为可靠，但具有一定滞后性，并破坏了植被完整性。植被遥感光谱技术能够实时、快速、 无损地监测作物氮素营养状况，及时进行苗情诊断，为精确氮素管理提供可靠的技术支持。植被遥感可区别植物类型并进行划分，可以推演出植被的重要参数，还可以较准确地估算出与植被光合作用有关的一些物理量。植被遥感的基本原理是植物的光谱特性。 不同植物由于叶片的组织结构和生化组分不同，具有不同的光谱特征，特别是近红外波段有较大的差别。归一化植被指数(NDVI，NormalizedDifference Vegetation Index)被定义为近红外波段与可见光红波段数值之差和这两个波段数值之和的比值，是近红外波段和可见光红光波段两个波段表示的统计参数，即NDVI=，，NDVI的应用非常广泛，它是植被生长状态及覆盖度的最佳指示因子，与植被分布情况密切相关。在有植被覆盖的情况下，NDVI为正值(> 0)，并随植被覆盖度增大而增大。 但是，NDVI的一个主要的缺陷在于当植被覆盖度大于80%后，NDVI值增加缓慢，呈饱和状态，严重影响监测的灵敏度。
发明内容
发明目的本发明的目的是提供一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法，用于修正二波段归一化植被指数过饱和的缺陷，建立一个基于三波段指数的高效、精确的植物氮含量监测模型。技术方案为实现上述目的，本发明的一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法包括如下步骤(1)测定植物氮含量并进行光谱采样；
(R -(R ,-kxR ,,,)) (2)构建三波段光谱指数(mNDVI)，所述^VDP7 =厂,*，
\Knir + \Kred ~ ^ X Kgreen/blue)) 其中R*为近红外波段的反射率，Rred为可见光红光波段的反射率，Rgreen7blue为可
权利要求
1.一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法，其特征在于包括如下步骤(1)测定植物氮含量并进行光谱采样； (2)构建三波段光谱指数(mNDVI)，所述
2.根据权利要求1所述的一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法，其特征在于所述步骤⑶中模拟k在(-5，5)区间内，间隔0. 5的步长变化下，取mNDVI与植物氮含量相关性最高的k值。
3.根据权利要求1所述的一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法，其特征在于所述步骤(5)中建立监测模型通过将一定时间内试验统计的多个mNDVI建立监测模型 Y = aXmNDVI+b，并对监测模型进行评估。
4.根据权利要求3所述的一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法，其特征在于所述监测模型的评估采用监测决定系数(Ry2)和标准误(SE)评估模型拟合度。
5.根据权利要求1所述的一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法，其特征在于所述步骤(6)包括利用独立年份该植物测得的叶片氮含量(LNC)建立检验模型y = cXLNC+d。
6.根据权利要求5所述的一种三波段光谱指数估测植物氮含量的方法，其特征在于 所述检验模型采用检验精度(R/)、相对均方根误差(RRMSE)和斜率(slope)进行综合评价。
全文摘要
本发明公开了一种基于三波段光谱指数估测植物氮含量的方法，属于植物遥感监测领域，本发明在近红外光波段、可见光红光波段的基础上，增加了蓝绿光波段及其修正系数，建立了三波段光谱指数及氮含量的监测模型，同时提供该模型的检验模型。本发明克服了现有二波段光谱指数法趋向饱和时灵敏度下降的缺陷，尤其对不同品种、不同水分处理、不同氮素水平下的水稻、小麦叶片氮含量监测具有较高的精度和准确性，实现了作物氮素信息的实时获取，促进了基于光谱技术的作物无损监测技术的广泛应用。
文档编号G01N21/31GK102435564SQ20111027851
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者倪军, 刘小军, 姚霞, 孙传范, 曹卫星, 朱艳, 王薇, 田永超 申请人:南京农业大学