基于物理模型与查找表策略的南繁水稻叶片叶绿素含量反演研究

作者：胡浩轩; 李强子; 张思宸; 沈云祺; 刘洋; 张源; 王红岩; 杜鑫

来源：中国农业信息, 2023, 35(03): 46-57.

DOI：10.12105/j.issn.1672-0423.20230304

• 南繁水稻
• 叶片叶绿素含量
• PROSAIL-PRO
• 查找表
• 植被指数

【目的 】利用海南省中南部5市县采集的南繁水稻光谱、叶绿素等数据，研究物理模型与查找表策略对南繁水稻叶片叶绿素的反演，并对不同查找表进行比较分析。【方法 】文章先根据研究区调查与文献调研，利用辐射传输模型PROSAIL-PRO模拟2万条冠层光谱，分别构建波长400～1 000 nm区间的全波段查找表和双植被指数（Vegetation Index,VI）查找表，并使用实测的南繁水稻冠层光谱与叶绿素含量进行验证。其中，双VI查找表包括TCARI-OSAVI查找表、比值型植被指数（Ratio Vegetation Index,RVI）查找表和红边相对指数（Red Edge Relative Indices,RERI）查找表3种。【结果 】（1）传统的全波段查找表反演叶片叶绿素含量的精度较差，R值为0.46，均方根误差（Root Mean Squared Error,RMSE）为8.84μg/cm2，正规化均方根误差（Normalized Root Mean Squared Error,NRMSE）为0.32。（2）双VI查找表反演结果较传统查找表更好，TCARI-OSAVI查找表的R值为0.55,RMSE为8.16μg/cm2,NRMSE为0.29;RVI查找表的R值为0.70,RMSE为8.80μg/cm2,NRMSE为0.32;RERI查找表的R值0.63,RMSE为10.53μg/cm2,NRMSE为0.38；其中TCARI-OSAVI查找表反演效果最好，RVI查找表与RERI查找表的反演都存在高估的现象；与前人关于冬小麦的叶片叶绿素反演研究相比，双VI查找表在南繁水稻的叶片叶绿素反演方面的NRMSE相对更高，尽管如此，与其他水稻叶绿素反演的研究相比，该文所用方法具有更高的可靠性与可迁移性。【结论 】双VI查找表相对于传统查找表具有一定的优势，在南繁水稻叶片叶绿素含量反演方面具备应用的潜能，然而该方法仍有一定的改进空间。

• 单位
  黑龙江大学; 中国科学院大学