植物葉片多種色素高光譜遙感機理與模型研究

《植物葉片多種色素高光譜遙感機理與模型研究》是依託浙江大學，由黃敬峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：植物葉片多種色素高光譜遙感機理與模型研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：黃敬峰
• 項目類別：面上項目

項目摘要

由於植物葉片中的色素（葉綠素a和b、β-胡蘿蔔素、葉黃素和花青素）含量與植物的光合作用、營養狀況和環境變化有關，因此，開展植物多色素高光譜遙感機理和模型研究，是植被高光譜遙感的基礎工作。本研究利用高效液相色譜儀精確測定葉片各種色素含量，針對葉片中色素吸收波段譜帶交疊現象，將化學計量學中的光譜分峰技術引入到植物色素高光譜遙感，量化各種色素在葉片光譜上的重疊和遮蔽特徵，獲得能反映單一色素的光譜，再採用神經網路方法建立葉片多色素含量高光譜遙感估算模型；將PROSPECT-5模型中的葉綠素、類胡蘿蔔素含量輸入項改為葉綠素a和b、β-胡蘿蔔素、葉黃素和花青素含量，通過最小代價函式疊代確定模型參數，建立能反映葉綠素a和b、β-胡蘿蔔素、葉黃素和花青素含量變化的PROSPECT模型，並進行模型的敏感性分析和精度驗證；最後，利用改進的PROSPECT模型進行葉片多色素定量遙感反演。

結題摘要

①在國際上獲得首套細分葉片葉綠素a、葉綠素b、胡蘿蔔素、花青素含量和對應光譜數據集，為開展植物葉片多色素遙感反演機理研究打下良好基礎；同時採集了基於偏振光遙感的葉片光譜數據集、凍害條件下的油菜葉片色素含量動態變化數據集及其對應的光譜。 ②使用高斯-洛倫茨（G-L）函式定義葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿蔔素和花青素吸收係數中的每個吸收峰，解決PROSPECT模型不能分離綠素a、葉綠素b類胡蘿蔔素和花青素吸收係數問題；基於LOPEX_ZJU資料庫，率定葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿蔔素類胡蘿蔔素和花青素吸收係數及葉片折射係數；構建能夠反演葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿蔔素和花青素含量的模型PROSPECT-MP+,並與PROSPECT-D比較驗證該模型的光譜模擬與色素反演精度。 ③葉片鏡面反射對色素含量反演的干擾及去除方法研究：主要包括利用葉片偏振觀測，估算並去除葉片鏡面反射，再建立葉片色素估算模型，提高葉片色素反演精度；比較了輻射傳輸模型、混合模型、植被指數等專門考慮了葉片鏡面反射和鏡面效應的方法，並重點研究了小波變換技術。結果表明，利用小波變換可以較好消除葉片鏡面反射的影響，提高葉片色素含量的反演精度。 ④油菜葉片凍害高光譜回響機理及色素含量監測方法研究：首次系統研究了油菜葉片在正常、過冷卻、受凍、融化後的葉片光譜特徵，建立了受凍條件下油菜葉片色素含量最佳光譜監測模型。