基于高光谱和数据挖掘的油菜植株含水率定量监测模型

文献类型： 中文期刊

第一作者： 潘月

作者： 潘月;曹宏鑫;齐家国;吴菲;韩旭杰;丁昊迪;葛道阔;张玲玲;张伟欣;张文宇

作者机构： 南京农业大学农学院/亚洲农业研究中心;江苏省农业科学院农业经济与信息研究所;江苏省农业科学院农业信息研究所

关键词： 高光谱;油菜;连续投影算法;竞争自适应加权算法;BP神经网络

期刊名称： 江苏农业学报

ISSN： 1000-4440

年卷期： 2022 年 006 期

页码： 1550-1558

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 为了构建监测效果更好、更具普适性的油菜植株含水率（Plant water content,PWC）定量监测模型，以油菜品种浙杂903、宁油22和宁杂1818为试验材料，设置2个施肥水平和3个水分处理，基于2019-2020年和2020-2021年生长季田间试验资料，在PWC的高光谱响应敏感波段范围采用逐步回归（Stepwise regression, SR）分析、连续投影算法（Successive projection algorithm, SPA）、竞争自适应加权算法（Competitive adaptive reweighted sampling, CARS）以及减量精细采样法（Reduced precise sampling method, RPSM）深度挖掘高光谱数据，通过筛选最优波段组合与光谱指数，基于线性回归（Linear regression, LR）、BP神经网络（Back-propagation neural network, BPNN）和支持向量机回归（Support vector regression, SVR）方法构建并比较油菜植株含水率监测模型。结果表明，针对油菜PWC监测，SR分析筛选的最优波段组合为730 nm、986 nm和1 071 nm, SPA法分析筛选的最优波段组合为686 nm、695 nm、707 nm、746 nm、964 nm、1 065 nm和1 069 nm, CARS法分析筛选的最优波段组合为694 nm、695 nm、696 nm、863 nm、864 nm、893 nm、973 nm、986 nm、1 050 nm和1 071 nm。RPSM筛选的最优光谱指数是归一化差值光谱指数（R981,R894）和比值光谱指数（R981,R894）,其利用的波段均位于近红外波段。前述3个方法筛选的波段变量更多，蕴含的信息更全面，估测精度普遍优于光谱指数。建模分析结果表明，SPA-LR模型、SPA-BP模型、SPA-SVR模型均能实现油菜PWC的精确监测，经检验，其估测值和实测值的R~2分别为0.693、0.940、0.841,均方根误差（RMSE）分别为1.623%、1.836%和1.227%。结果证明高光谱数据具备深度挖掘价值，运用全波段光谱分析方法能够在降维的同时保留有效信息，利用筛选出的波段组合构建线性或非线性模型，均能实现大田条件下全生育期油菜植株含水率的定量监测。

分类号： S565.4%TP751

  • 相关文献

[1]基于高光谱的水稻叶片氮素营养诊断研究. 杨红云,周琼,杨珺,孙玉婷,路艳,殷华. 2019

[2]基于随机森林的高寒草地地上生物量高光谱估算. 高宏元,侯蒙京,葛静,包旭莹,李元春,刘洁,冯琦胜,梁天刚,贺金生,钱大文. 2021

[3]基于高光谱和BP神经网络的棉花冠层叶绿素含量联合估算. 依尔夏提·阿不来提,白灯莎·买买提艾力,买买提·沙吾提,安申群. 2019

[4]基于特征光谱参数的苹果叶片叶绿素含量估算. 冯海宽,杨福芹,杨贵军,李振海,裴浩杰,邢会敏. 2018

[5]基于高光谱的山区耕地土壤有机质含量估测. 张永亮,汪泓,肖玖军,李可相,王宇,邢丹. 2024

[6]基于光谱预处理和机器学习算法的烤烟叶绿素含量预测. 王韦燕,冯文强,常乃杰,刘青丽,李志宏,陈玉蓝,黎昌明,陈曦,张云贵. 2023

[7]玉米中伏马毒素B污染高光谱快速检测模型研究. 康孝存,沈广辉,徐剑宏,马桂珍,史建荣. 2023

[8]花后浅地下水埋深对小麦高光谱特征的影响及叶绿素估算模型. 吴启侠,晏军,朱建强,李东伟,周新国,郭树龙. 2018

[9]基于高光谱的油菜叶片SPAD值估测模型比较. 王克晓,周蕊,李波,欧毅,黄祥,虞豹. 2021

[10]近红外光谱的苹果内部品质在线检测模型优化. 郭志明,黄文倩,陈全胜,彭彦昆,赵杰文. 2016

[11]基于近红外光谱的大豆叶片可溶性蛋白含量快速检测（英文）. 张亚坤,罗斌,宋鹏,潘大宇,路文超,周亚男,王成,赵春江. 2018

[12]胡杨叶片水分含量的近红外光谱检测. 白铁成,王亚明,张楠楠,姚娜,喻彩丽,王兴鹏. 2017

[13]基于SPA和PLS的南疆绿洲区土壤盐分的近红外光谱分析. 张楠楠,张晓,施明登,范泽华,王涛,白铁成. 2018

[14]基于可见-近红外光谱技术的水稻穗颈瘟染病程度分级方法研究. 吴迪,曹芳,张浩,孙光明,冯雷,何勇. 2009

[15]基于连续投影算法的油菜蜜近红外光谱真伪鉴别的研究. 单杨,尹永,周孜. 2012

[16]基于改进SPA算法的高效降维方法. 崔颖,王雪婷,刘述彬,陆忠军. 2018

[17]基于PROSAIL模型和无人机高光谱数据的冬小麦LAI反演. 李天驰,冯海宽,田坤云,杨福芹,杨佳琪. 2022

[18]小麦籽粒蛋白质光谱特征变量筛选方法研究. 李栓明,郭银巧,王克如,谢瑞芝,戴建国,肖春华,李静,李少昆. 2015

[19]基于近红外光谱和SPA算法的棉花叶面积指数定量分析. 张树艳,王有武,白铁成,张晓,石鲁珍. 2018

[20]基于组合模拟波段的油菜菌核病早期诊断方法研究. 刘飞,冯雷,楼兵干,孙光明,王连平,何勇. 2010

作者其他论文 更多>>

微信小程序