[发明专利]冬小麦冠层SPAD值综合光谱监测模型建立方法

权利要求书

1.一种冬小麦冠层SPAD值综合光谱监测模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、测量冬小麦冠层的光谱反射率和SPAD值；

S2、通过光谱反射率构建光谱参量；所述光谱参量包括光谱变换形式和“三边”参数；

所述光谱变换形式为对光谱反射率进行变换，包括除以R_450-750、除以R₉₃₀、倒数、倒数的对数、倒数的对数的一阶微分、倒数的一阶微分、对数、对数的一阶微分、吸收深度670nm和一阶微分；

所述R_450-750为450nm-750nm波段反射率的平均值，所述R₉₃₀为930nm波段的反射率值，所述吸收深度670nm的计算公式为：

上式中，A₅₆₀为吸收特征起始点560nm处的光谱反射率，B₆₇₀为吸收特征中心点670nm处的光谱反射率，C₇₆₀为吸收特征结束点760nm处的光谱反射率；

所述“三边”参数包括红边幅值Dr、红边位置λr、蓝边幅值Db、蓝边位置λb、黄边幅值Dy、黄边位置λy、绿峰幅值Rg、绿峰位置λg、红谷幅值Rr、红谷位置λv、红边面积SDr、蓝边面积SDb、黄边面积SDy、(Rg-Rr)/(Rg+Rr)、Rg/Rr、SDr/SDb、SDr/SDy、(SDr-SDb)、(SDr-SDb)/(SDr+SDb)、(SDr-SDy)/(SDr+SDy)；

所述红边幅值Dr为红光范围680～760nm内一阶导数光谱中的最大值，所述红边位置λr为红边幅值Dr相对应的波长位置，所述蓝边幅值Db为蓝光范围490nm～530nm内一阶导数光谱中的最大值，所述蓝边位置λb为蓝边幅值Db相对应的波长位置，所述黄边幅值Dy为黄光范围560～640nm内一阶导数光谱中的最大值，所述黄边位置λy为黄边幅值Dy相对应的波长位置，所述绿峰幅值Rg为绿光范围510～560nm内的最大波段反射率，所述绿峰位置λg为绿峰幅值Rg相对应的波长位置，所述红谷幅值Rr为红光范围640～680nm内的最小波段反射率，所述红谷位置λv为红谷幅值Rr相对应的波长位置；

S3、对冬小麦冠层SPAD值与光谱变换形式和“三边”参数进行相关性分析，选择各生育期相关性显著的光谱参量，对其进行主成分分析，通过主成分分析结果分别构建各生育时段综合光谱参量的SPAD值监测模型，将各生育时段综合光谱参量的SPAD值监测模型组合作为全生育时段综合光谱参量的冠层SPAD值监测模型；所述生育期包括拔节-抽穗期、抽穗-灌浆期和灌浆-成熟期；

所述SPAD值监测模型的综合光谱参量以各生育时段冬小麦冠层SPAD值与相应的光谱变换形式及“三边”参数相关性显著为标准选取，其中拔节-抽穗期的光谱参量包括：(SDr-SDb)/(SDr+SDb)、倒数的一阶微分、倒数的对数的一阶微分、一阶微分、除以R₉₃₀、对数的一阶微分、原始反射率、红谷幅值Rr、蓝边面积SDb；抽穗-灌浆期的光谱参量包括：一阶微分、红谷幅值Rr、原始反射率、SDr/SDy、绿峰幅值Rg、除以R₉₃₀、(SDr-SDb)/(SDr+SDb)、对数的一阶微分、蓝边面积SDb；灌浆-成熟期的光谱参量包括：倒数的对数的一阶微分、除以R_450-750、一阶微分、对数的一阶微分、(SDr-SDy)/(SDr+SDy)、绿峰位置λg、黄边面积SDy、黄边幅值Dy、SDr/Sdy；

所述冠层SPAD值监测模型为：

上式中，Y为冬小麦冠层SPAD值，M₁为拔节-抽穗期的第一主成分，M₂为拔节-抽穗期的第二主成分，M₃为拔节-抽穗期的第三主成分，N₁为抽穗-灌浆期的第一主成分，N₂为抽穗-灌浆期的第二主成分，N₃为抽穗-灌浆期的第三主成分，L₁为灌浆-成熟期的第一主成分，L₂为灌浆-成熟期的第二主成分，L₃为灌浆-成熟期的第三主成分；

M₁＝-0.3415X₁+0.3405X₂+0.3477X₃+0.2892X₄+0.3433X₅+0.3104X₆+0.3472X₇+0.3462X₈+0.3292X₉

M₂＝0.1385X₁-0.0059X₂-0.0558X₃+0.7693X₄-0.1809X₅+0.4466X₆-0.2268X₇-0.2499X₈-0.1975X₉

M₃＝-0.0095X₁-0.2564X₂-0.2561X₃+0.5098X₄-0.1260X₅-0.5984X₆+0.1919X₇+0.1398X₈+0.4241X₉

上式中，X₁为(SDr-SDb)/(SDr+SDb)，X₂为倒数的一阶微分，X₃为倒数的对数的一阶微分，X₄为一阶微分，X₅为除以R₉₃₀，X₆为对数的一阶微分，X₇为原始反射率，X₈为红谷幅值Rr，X₉为蓝边面积SDb；

N₁＝0.3229Q₁+0.3403Q₂+0.3403Q₃+0.3253Q₄+0.3385Q₅+0.3389Q₆-0.3380Q₇-0.3201Q₈+0.3349Q₉

N₂＝0.5334Q₁+0.0623Q₂+0.0598Q₃+0.4272Q₄-0.0154Q₅-0.1173Q₆+0.1811Q₇+0.6878Q₈-0.0790Q₉

N₃＝0.4325Q₁+0.0414Q₂+0.0537Q₃-0.7492Q₄+0.2392Q₅-0.1967Q₆+0.0841Q₇+0.1130Q₈+0.3644Q₉

上式中，Q₁为一阶微分，Q₂为红谷幅值Rr，Q₃为原始反射率，Q₄为SDr/SDy，Q₅为绿峰幅值Rg，Q₆为除以R₉₃₀，Q₇为(SDr-SDb)/(SDr+SDb)，Q₈为对数的一阶微分，Q₉为蓝边面积SDb；

L₁＝-0.3402Z₁+0.3779Z₂+0.2567Z₃+0.1478Z₄+0.3892Z₅+0.3507Z₆-0.3862Z₇+0.3287Z₈+0.3366Z₉

L₂＝-0.2936Z₁+0.3188Z₂+0.5018Z₃+0.4570Z₄-0.3314Z₅-0.0923Z₆+0.3875Z₇-0.0737Z₈-0.2786Z₉

L₃＝0.1934Z₁+0.1001Z₂+0.3912Z₃-0.6198Z₄-0.2475Z₅+0.4526Z₆+0.0163Z₇+0.2440Z₈-0.2985Z₉

上式中，Z₁为倒数的对数一阶微分，Z₂为除以R_450-750，Z₃为一阶微分，Z₄为对数的一阶微分，Z₅为(SDr-SDy)/(SDr+SDy)，Z₆为绿峰位置λg，Z₇为黄边面积SDy，Z₈为黄边幅值Dy，Z₉为SDr/SDy。