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基于高光谱的苹果花期果期光谱特征分析及其果量估测——以山东省栖霞市为例

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山东省是苹果生产大省，栖霞市素有苹果之乡的美誉。近年来，国际国内对于进一步提高苹果产量，改善苹果品质有了更高的要求，因此先进的苹果栽培技术在苹果生产中更加重要。随着农业遥感与信息技术的发展应用，遥感技术特别是高光谱技术已较多应用于小麦、玉米、水稻、棉花等大田作物的营养诊断、长势监测与估产，并取得明显效果，但是在苹果方面的应用较少。苹果光谱特征能够很好反应苹果的长势、营养、产量以及品质等状况，果树冠层反射光谱特征的探测对于苹果生产管理具有重要意义。本研究旨在探索苹果花期和果期的光谱特征和敏感波段，并进行果量的预测。
　　 以栖霞市为研究区，利用苹果花期和果期的数码照片进行监督分类，提取苹果花树比、花叶比、果树比等指标信息，通过与同步高光谱探测数据的相关分析，研究苹果树花期和果期的光谱特性，确定其反射光谱特性和敏感的光谱波段，并通过敏感波段与果树比建立回归模型，从而较好预测果树果量。
　　 研究结果表明：
　　 (1)苹果树花期光谱特征主要表现为对蓝光和红光的吸收、对绿光的反射，和对750nm-1300nm近红外的强烈反射,其中可见光波段反射率最高达到0.1，近红外波段反射率最高达到0.35。其光谱特征变化与花叶比和花树比指标呈现较好的相关性，敏感波段范围为400nm-530nm的蓝青光和570nm-700nm的橙红光，以及中等花树比果树760nm-1350nm的近红外。
　　 (2)苹果树果期冠层光谱曲线总体表现为对蓝光和红光的吸收及对绿光的反射，其中可见光波段反射率最高达到0.08，近红外波段反射率最高达到0.6。在近红外750nm-1300nm之间表现为强烈的反射，且在1650nm附近和2200nm附近呈现两个反射峰。相关分析结果表明，435nm、670nm、700nm、940nm、1140nm和1480nm五个波段为苹果果期的敏感波段。
　　 (3)利用这些敏感波段分别构建了差值植被指数、比值植被指数及归一化植被指数，通过分析不同果树比与所构建的植被指数的相关关系筛选最佳光谱参数，进而构建了果量(果树比)估测模型，经筛选验证确定苹果果量的最佳估测模型为：y=0.0086[NDVI(940,730)]2-1.0934NDVI(940,730)+0.3209。本模型为苹果果期果量的精确估测提供了比较快捷的方法途径。
　　 该研究提出了高光谱遥感与数码照相技术相结合的有效方法，初步探明了苹果树花期果期的光谱特征，进行苹果树花期和果期光谱特征分析与比较，进行了果量的估测研究，为苹果果期果量的精确估测提供了比较快捷的方法途径，为苹果园地信息提取、营养诊断和苹果生产管理的实时性与信息化提供了理论依据和技术支撑。

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