小麥葉片雙向反射特性的研究.pdf

1、近年來，隨著高光譜和多角度遙感技術(shù)的應(yīng)用，作物冠層光學(xué)特性的研究逐漸成為定量植被遙感的研究熱點(diǎn)。太陽輻射的方向性變化決定了大田作物吸收和反射太陽光譜信息的方向性，通過對這種吸收和反射光譜方向性的研究建立的模型在模擬和反演大田作物冠層結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)及生化含量等方面有著極高的應(yīng)用價(jià)值。作物葉片色素的相對濃度高低對植物葉片的生理學(xué)和光譜學(xué)特征有著重大影響，葉片色素含量不僅影響植物生長周期內(nèi)光合作用、光利用效率、質(zhì)量和能量交換和應(yīng)激反應(yīng)等過程。而

2、且，對色素之間綜合關(guān)系的研究可用于葉片的可視化特征研究，也可用于遠(yuǎn)程遙感中來量化葉片生物化學(xué)組分及結(jié)構(gòu)特征。本文以小麥葉片作為主要研究對象，基于實(shí)驗(yàn)室自設(shè)計(jì)和改進(jìn)的光學(xué)方向特性測量系統(tǒng)，主要對作物葉片光學(xué)方向特性和雙向反射分布進(jìn)行了研究。本研究主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室原有的光學(xué)方向反射采集系統(tǒng)，縮短采集時(shí)間和減少了實(shí)驗(yàn)誤差。改進(jìn)后的光學(xué)方向特性測量裝置可很好地實(shí)現(xiàn)在一個(gè)接收方位角下測量多個(gè)接收天頂角處的反射光分布的

3、功能。同時(shí)，光學(xué)多路復(fù)用器、光譜儀與軸承座同步轉(zhuǎn)動(dòng)可保證接收探頭在測量過程中的相對位置固定，降低實(shí)驗(yàn)過程中光纖擾動(dòng)對實(shí)驗(yàn)造成的影響。因此，該測量裝置測量過程耗時(shí)短，效率高，實(shí)驗(yàn)誤差減小，測量精度高。
　　(2)探究了可見近紅外波段下小麥葉片的雙向反射分布規(guī)律及影響因素。光源以某一固定角度入射時(shí)，其反射光分布集中表現(xiàn)為入射光主平面對稱的微小空間里大致對稱分布。且光源入射天頂角越大，葉片的各向異性指數(shù)越顯著，其原因是鏡面效應(yīng)和前向散射

4、效應(yīng)共同影響了這種變化。同時(shí)，研究表明葉綠素濃度越高，葉片各向異性指數(shù)越低，其原因可能是葉綠素濃度增加會增強(qiáng)葉片光合作用速率，光吸收率增加，導(dǎo)致葉片反射率相對降低，導(dǎo)致葉片各向異性指數(shù)降低。通過對兩種葉片的掃描電鏡圖進(jìn)行分析，得出葉片的微觀結(jié)構(gòu)差異（葉脈間距）或葉片表面葉毛的分布狀況可能是影響葉片的雙向反射分布規(guī)律的因素之一。
　　(3)分析了30°入射條件下的小麥葉片葉綠素光譜模型穩(wěn)定性受接收方向的影響。本文用4種不同的預(yù)處理方

5、法結(jié)合PLS進(jìn)行全波段建模分析，選擇基于MSC方法的PLS建模方案。對144個(gè)接收角度下的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到30°入射條件下葉綠素光譜模型的最佳接收角度為(50°，15°)。通過對該入射條件下的最佳角度下的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征波段建模分析，得出30°入射條件下建立的較優(yōu)模型為BW-MLR模型，模型預(yù)測集相關(guān)系數(shù)Rpre為0.968，剩余預(yù)測偏差RPD為3.848，模型效果較佳。最后，通過對五個(gè)不同接收角度(50°，15°)、(0°，0°)、