1 引 言
2 材料与方法
2.1 研究区域
2.2 数据采集
2.2.1 地面数据采集
2.2.2 遥感影像采集
2.3 遥感影像预处理
2.3.1 遥感影像拼接
2.3.2 遥感特征值提取
表1 遥感特征值的计算公式Table 1 The calculation formula of remote sensing index |
类型 | 遥感指数 | 计算公式 |
---|---|---|
纹理特征值 | 灰度共生矩阵均值(Mean) | Mean = (1) |
对比度(Contrast) | Contrast = (2) | |
差异(Dissimilarity) | Dissimilarity = (3) | |
同质性(Homogeneity) | Homogeneity = (4) | |
能量(Energy) | Energy = (5) | |
相关性(Correlation) | Correlation = (6) | |
角二阶矩(Angular Second Moment,ASM) | ASM = (7) | |
熵(Entropy) | Entropy = (8) | |
光谱特征值 | 归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI) | NDVI = (NIR-R)/( NIR+R) (9) |
绿色归一化差异植被指数(Green Normalized Differential Vegetation Index,GNDVI) | GNDVI = (G-R)/(G+R) (10) | |
土壤调节植被指数(Soil Adjusted Vegetation Index,SAVI) | SAVI = 1.5(NIR-R)/(NIR+R+0.5) (11) | |
增强植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI) | EVI=2.5(NIR-R)/( NIR+6R-7.5B+1) (12) | |
超绿指数(Exceed Green Index,ExG) | ExG = 2×g-r-b (13) | |
超红指数(Exceed Red Index,ExR) | ExR = 1.4r-g (14) | |
过绿红指数(Exceed Green And Red Index,ExGR) | ExGR = ExG-1.4R-G (15) | |
可见大气抗性指数(Visible Atmospheric Resistance Index,VARI) | VARI = (g-r)/(g+r-b) (16) | |
HDSM | 提取的高程数据(HDSM) | HDSM = DSMi-DTM (17) |
|
2.4 苎麻遥感表型监测
2.4.1 苎麻株数监测
2.4.2 苎麻生理参数监测
2.5 苎麻种质资源遗传多样性分析
3 结果与分析
3.1 苎麻种质资源表型性状统计
表2 苎麻种质资源表型性状统计描述Table 2 Statistical description of ramie phenotypic characters |
指标 | 生育期 | 最小值 | 最大值 | 平均值 | 标准差 |
---|---|---|---|---|---|
SPAD值 | 苗期 | 25.50 | 46.51 | 37.01 | 4.02 |
封行期 | 24.70 | 44.52 | 36.76 | 3.39 | |
旺长期 | 26.80 | 44.60 | 35.49 | 3.36 | |
全生育期 | 24.70 | 46.51 | 36.55 | 3.66 | |
含水量/% | 苗期 | 79.69 | 95.84 | 87.73 | 2.36 |
封行期 | 71.31 | 93.49 | 79.17 | 2.53 | |
旺长期 | 60.81 | 85.06 | 76.96 | 3.07 | |
全生育期 | 60.81 | 95.86 | 80.23 | 4.89 | |
LAI | 苗期 | 0.91 | 5.03 | 2.77 | 0.76 |
封行期 | 1.05 | 7.25 | 3.60 | 1.03 | |
旺长期 | 2.24 | 7.64 | 4.64 | 0.91 | |
全生育期 | 0.91 | 7.64 | 3.65 | 1.19 | |
株高/cm | 苗期 | 14.50 | 71.60 | 31.72 | 10.28 |
封行期 | 21.70 | 178.90 | 58.07 | 20.38 | |
旺长期 | 49.60 | 252.10 | 92.49 | 22.42 | |
全生育期 | 14.50 | 252.10 | 58.27 | 30.51 | |
株数/株 | —— | 11 | 140 | 67 | 24 |
3.2 苎麻种质资源遥感表型监测
3.2.1 苎麻种质资源株高监测
表3 苎麻种质资源株高拟合模型Table 3 Plant height fitting model of ramie germplasm resources |
生育期 | R 2 | RMSE /cm | ||
---|---|---|---|---|
线性回归 | 指数回归 | 多项式回归 | ||
苗期 | 0.77 | 0.70 | 0.77 | 4.59 |
封行期 | 0.81 | 0.79 | 0.82 | 6.39 |
旺长期 | 0.86 | 0.83 | 0.86 | 6.86 |
全生育期 | —— | —— | 0.93 | 5.65 |
表4 苎麻株高校正模型的校正效果Table 4 Effect of ramie height correction model |
生育期 | 校正前 | 校正后 | ||
---|---|---|---|---|
R 2 | RMSE/cm | R 2 | RMSE/cm | |
苗期 | 0.85 | 5.10 | 0.98 | 1.14 |
封行期 | 0.77 | 6.06 | 1.00 | 4.85 |
旺长期 | 0.90 | 7.01 | 0.10 | 3.18 |
3.2.2 苎麻种质资源生理参数监测
表5 苎麻种质资源生理参数监测结果Table 5 Monitoring results of physiological parameters of ramie germplasm resources |
指标 | 模型 | 训练集 | 测试集 | ||
---|---|---|---|---|---|
R 2 | RMSE | R 2 | RMSE | ||
SPAD值 | LR | 0.69 | 2.05 | 0.66 | 2.09 |
RF | 0.93 | 0.97 | 0.59 | 2.30 | |
SVM | 0.61 | 2.28 | 0.66 | 2.09 | |
PLSR | 0.62 | 2.27 | 0.64 | 2.14 | |
含水量 | LR | 0.78 | 2.29 | 0.79 | 2.21 |
RF | 0.96 | 0.93 | 0.77 | 2.33 | |
SVM | 0.76 | 2.40 | 0.78 | 2.30 | |
PLSR | 0.77 | 2.36 | 0.79 | 2.20 | |
LAI | LR | 0.77 | 0.56 | 0.70 | 0.67 |
RF | 0.96 | 0.24 | 0.71 | 0.66 | |
SVM | 0.74 | 0.60 | 0.74 | 0.63 | |
PLSR | 0.74 | 0.60 | 0.73 | 0.62 |