[发明专利]估测大豆产量和地上部干重的一套两波段高光谱指数和预测模型

说明书

技术领域

本发明属于农业遥感应用领域，涉及一种两波段光谱指数测定大豆产量和地上部干重的估测模型以及利用该模型估算大豆产量和地上部干重的方法。

技术背景

近年来，中国从过去的大豆净出口国变成现在世界最大的大豆进口国，过分地依赖外国进口。造成这种不利局面的原因主要有两个方面，一是受国外转基因大豆在中国市场低价倾销的影响，国内大豆价格走向低迷，严重挫伤了国内豆农的种植积极性，造成国内大豆种植面积逐年递减，导致大豆总产量持续降低，无法满足国内日益增长的大豆需求量；二是国内大豆单产水平不高仍然是制约大豆产量提高的重要因素，而大豆单产反映了单位面积内大豆生产水平的高低。若要增加国内大豆总产量，在种植面积提高有限的情况下，提高单产水平显得尤为重要。因此，高产优质大豆品系的选育是提高大豆单产能力的主要改良方式。

高产是作物育种的主要目标之一，但作物产量受自身复杂的遗传背景影响，在高产品系选择过程中容易产生不准确的结果。传统的产量评估方式主要是通过试验小区的实测产量，该方法虽然经典、可靠，但费工费时，严重地阻滞了大豆育种的规模化进程，从而影响育种效率。前人曾有研究作物生理学性状与产量的关系，并将其作为间接选择工具，能够在育种生育期里实现对高产品系的初步选择，但效果不甚理想。高光谱遥感技术为实时、快速、无损伤地监测田间作物长势和估测产量潜势提供了有效的技术手段，进而为实现大豆规模化育种提供有力的技术支持。

植被遥感可以识别植物类型并进行判别，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生物物理参量。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，Normalized Difference Vegetation Index)和比值植被指数(Ratio Vegetation index)是植被遥感应用中最广泛的两个经典光谱指数。主要涉及近红外波段和可见光红光波段两个波段组合的反射率，即：NDVI＝(R_i-R_j)/(R_i+R_j)和RVI＝R_i/R_j，式中，R_i和R_j分别为波段i和j相对应的光谱反射率。

但是大豆冠层高光谱数据的信息量巨大，如何在全光谱范围350-2500nm内，充分挖掘以NDVI和RVI为构建形式的光谱指数，获得对目标性状预测效果更好的波段组合是当前研究者遇到的难题。

发明内容

本发明目的是解决现有技术中对大豆产量和地上部干重预测工程浩大，预测结果不准确，提供一种基于两波段光谱指数的估测模型，从而能够准确预测大豆产量和地上部干重。

本发明的目的通过以下技术方案实现

1.本发明提供一种基于两波段光谱指数测定大豆产量的估测模型，共4个模型，分别为基于大豆R2、R4、R5期的指数模型基于大豆R4和R5期的指数模型基于大豆R5期的指数模型y＝2.57e^7.88x和幂函数模型y＝6280.97x^6.78，y为大豆产量，x1、x2、x3分别为基于大豆R2、R4、R5期冠层冠层光谱的两波段归一化植被指数即NDVI＝(R_i-R_j)/(R_i+R_j)得到，x为基于大豆R5期冠层光谱的两波段归一化植被指数NDVI＝(R_i-R_j)/(R_i+R_j)得到，其中，R_i为波段i在波长范围为928nm≤λ≤948nm时的冠层光谱反射率，R_j为波段j在波长范围为632nm≤λ≤652nm时的冠层光谱反射率。

其中，R2期为大豆盛花期、R4为大豆盛荚期、R5期为大豆鼓粒始期。