葉表面偏振反射測量對冬小麥氮含量高光譜估算的提升

林 沂，劉思遠，晏 磊，馮海寬，趙帥陽，趙紅穎*

1.北京大學地球與空間科學學院空間信息集成與3S工程應用北京市重點實驗室，北京 100871 2.北京農業信息技術研究中心，北京 100097

引 言

氮元素是植被的生命元素，是陸地碳氮循環動力學的基本要素之一，其含量可有效反映陸地生態系統狀況。冬小麥等農作物中的氮含量可作為評估長勢、健康狀況和產量的重要指標，其實時監測有利于提高肥料利用率和減少環境污染[1]。傳統的測氮方法成本較高、耗時耗力，同時對作物具有破壞性，而高光譜遙感為各個生長時期農作物氮含量的監測提供了高效便捷的途徑[2]。

遙感反演植被氮含量的方法可分為三類，即光譜回歸法、植被指數法和輻射傳輸模型法[3]。由于輻射傳輸模型法參數眾多、形式復雜，效率、精度等表現有時反而不如經驗或半經驗類方法；光譜回歸法直接利用植被光譜反射率或其各種變換形式作為自變量，往往表現為構建氮含量的多元回歸模型，常用方法包括逐步回歸法、連續統去除、光譜導數法、偏最小二乘回歸法、小波分析、神經網絡等[3-5]。偏最小二乘回歸可大幅消除高光譜自變量高度共線性的問題，且篩選出的少量潛在因子有效避免了過擬合回歸，因此廣泛應用于植被氮含量高光譜估算[1,4]。植被指數法利用不同波段之間的組合構建植被指數，并利用模型建立氮含量與一個或多個指數的關系，這種方法在地面測量、機載和星載遙感模式[6]均被證明有較好的預測結果?！?br>