一种棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法技术

本发明专利技术属于卫星遥感监测技术领域，提供了一种棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法。本发明专利技术提供的方法包括确定监测区域，获取所述监测区域的卫星遥感影像，对获取的卫星遥感影像进行校正，将校正后的卫星遥感影像进行裁剪，将得到的TGI、IO、GLI、BAI、MNDWI 5个植被指数和SWIR2 1个波段反射率数据通过波段运算代入模型，从而计算得到棉花冠层叶绿色b含量的数据。本发明专利技术的优势是在大面积棉田叶绿素b含量监测时更快速、更省力、更经济，能满足农业生产中对区域尺度的棉田快速获取冠层叶绿素b含量数据的需求，为棉花田间管理的精准管理提供了依据。

A method of monitoring chlorophyll b content in Cotton Canopy by satellite remote sensing

【技术实现步骤摘要】
一种棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法
本专利技术属于卫星遥感监测
，尤其涉及一种棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法。
技术介绍
叶绿素是棉花进行光合作用必不可少的元素，快速获取叶绿素含量信息是监测棉花生长发育及品质保证的前提，也是棉花生长状况观测最可靠的数字依据。叶绿素分为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、叶绿素d、叶绿素f，其中叶绿素b为黄绿色，吸收蓝紫光。叶绿素b比叶绿素a多一个羰基，因此更容易溶于极性溶剂。作为光合作用的天线色素之一吸收并传递光能。因此叶绿素b是一种非常重要的生物化学参数。现有的棉花冠层叶绿素b含量测定方法大致可以分为光谱测量和室内化学分析测定两种技术，其中光谱测定虽然具有环保、快速、无损的优点，但是只适用于田块尺度，而针对于区域尺度的棉花冠层叶绿素b含量的监测来讲，其工作量相较于卫星遥感监测要大很多，导致其在时效性方面具有滞后于农业生产实际需求的弱势。室内化学分析测定方法需要配制化学试剂，测定过程中化学尾液排放对环境造成污染和对人体造成伤害，而且存在操作步骤繁琐，监测时间长的缺陷。而卫星遥感可以快速、经济、环保、无损的监测大面积(县域尺度及以上或1万亩及以上)棉花冠层的叶绿素b含量。但目前关于利用卫星遥感数据应用于棉花冠层叶绿素b含量监测的研究甚少，尤其是缺乏相应的棉花冠层叶绿素b含量反演模型。因此，目前急需一种利用卫星遥感数据应用于大面积棉花冠层叶绿素b含量的监测方法，为棉田化肥的精准施用等农耕措施提供可靠的数字依据，该方法可提高化肥利用率，降低生产成本，提高棉农的收益。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的无法快速获取大面积棉花冠层叶绿素b含量数据的不足，本专利技术提出了一种无污染、操作简便、快速精确的棉花冠层叶绿素b含量的监测方法，该方法实现了棉花冠层叶绿素b含量的快速准确检测，不需要配制任何化学试剂，避免了测定过程中化学尾液排放对环境的污染和对人体的伤害，同时也大大简化了操作步骤，缩短了监测时间，能满足农业生产中区域尺度的棉田快速获取冠层叶绿素b含量数据的需求，为棉花田间管理中化肥的精准施用提供了快速获取施肥量的依据。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法，包括如下步骤：（1）确定监测区域；（2）获取所述监测区域的卫星遥感影像；（3）对获取的卫星遥感影像进行校正；（4）将校正后的卫星遥感影像进行裁剪；（5）将得到的TGI、IO、GLI、BAI、MNDWI5个植被指数和SWIR21个波段反射率数据通过波段运算代入模型：Y=0.000003*TGI+0.080495*IO+0.000082*SWIR2+1.587961*GLI-1467036.652170*BAI+2.110981*MNDWI+0.957633，计算得到棉花冠层叶绿色b含量数据；其中，Y为棉花冠层的叶绿素b含量，单位为mg/g。优选的，步骤（2）中所述卫星遥感影像源于Landsat8卫星。优选的，步骤（3）中所述校正是对获取的卫星遥感影像依次进行几何精校正、辐射校正、大气校正。优选的，所述几何精校正、辐射校正、大气校正均在软件ENVI5.1中完成。优选的，所述大气校正采用FLAASHAtmosphericCorrection方法。优选的，步骤（5）中TGI=-0.5[(λr-λb)(Rr-Rg)-(λr-λg)(Rr-Rb)]；IO=Rr/Rb；GLI=[(Rg-Rr)+(Rg-Rb)]/[(2*Rg)+Rr+Rb]；BAI=1/[(0.1-Rr)2+(0.06-NIR)2]；MNDWI=(Rg-SWIR1)/(Rg-SWIR1)；SWIR2代表Landsat8卫星遥感影像校正裁剪后的TM7波段的反射率，其波长为2.100~2.300μm；其中式中：Rb代表Landsat8卫星遥感影像校正裁剪后的TM2波段的反射率，其波长为0.450~0.515μm；Rg代表Landsat8卫星遥感影像校正裁剪后的TM3波段的反射率，其波长为0.525~0.600μm；Rr代表Landsat8卫星遥感影像校正裁剪后的TM4波段的反射率，其波长为0.630~0.680μm；λr代表Landsat8卫星遥感影像校正裁剪后的TM4波段的中心波长，取值为0.655；λg代表Landsat8卫星遥感影像校正裁剪后的TM3波段的中心波长，取值为0.5625；λb代表Landsat8卫星遥感影像校正裁剪后的TM2波段的中心波长，取值为0.4825；NIR代表Landsat8卫星遥感影像校正裁剪后的TM5波段的反射率，其波长为0.845~0.885μm；SWIR1代表Landsat8卫星遥感影像校正裁剪后的TM6波段的反射率，其波长为1.560~1.660μm。本专利技术的有益效果为：本专利技术实现了区域尺度(县域尺度及以上或1万亩及以上)快速、准确、经济、环保的获取棉花冠层叶绿素b含量的数据，相较于传统的室内化学分析测定方法而言，该专利技术不需要配制任何化学试剂，避免了测定过程中化学尾液排放对环境的污染和对人体的伤害，同时也大大简化了操作步骤，缩短了监测时间。相对于光谱测定方法而言，本专利技术的优势是在大面积棉田叶绿素b含量监测时更快速、更省力、更经济，能满足农业生产中区域尺度的棉田在短时间内获取冠层叶绿素b含量数据的需求，为棉花田间管理中的精准管理提供了快速获取施肥量等农耕措施的依据。附图说明图1为棉花冠层叶绿素b含量实测值与卫星遥感监测值散点图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。实施例1一种棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法，包括以下步骤：（1）确定检测区域：本专利技术的监测区域为新疆生产建设兵团一师10团地域内的大面积棉花种植区。（2）获取所述监测区域的卫星遥感影像：确定监测区域后，查询Landsat8卫星在监测区域的过境时间，卫星过境时如果天气晴朗无云，下载Landsat8卫星在监测区域当日的遥感影像，从而获得监测区域的卫星遥感影像。本实施例的具体实施时间为2018年8月15日。本实例共采集了70个棉花冠层的样品，其中35个样品用于构建棉花冠层叶绿素b含量的反演模型，另外35个用于检验模型的反演精度。样品采集的具体方法为：确定取样单元的面积为30m*30m，以取样单元的对角线交叉点为中心，记录该中心的地理坐标信息，获得样品信息。为了使样品具有代表性，在所述取样单元内采用5点法采集棉花冠层样品，然后混合成一个样，取样时需均匀的采集棉花冠层上中下部位的叶片。采集好的样品带回实验室进行化学分析测定其叶绿素b含量，得到叶绿素b含量的实测值，以该实测值为叶绿素b含量的真实值。（3）对获取的卫星遥感影像进行校正：对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）确定监测区域；/n（2）获取所述监测区域的卫星遥感影像；/n（3）对获取的卫星遥感影像进行校正；/n（4）将校正后的卫星遥感影像进行裁剪；/n（5）将得到的TGI、IO、GLI、BAI、MNDWI 5个植被指数和SWIR2 1个波段反射率数据通过波段运算代入模型：/nY=0.000003*TGI+0.080495*IO+0.000082*SWIR2+1.587961*GLI-1467036.652170*BAI+2.110981*MNDWI+0.957633，计算得到棉花冠层叶绿色b含量数据：/n其中，Y为棉花冠层的叶绿素b含量，单位为mg/g。/n

【技术特征摘要】
1.一种棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）确定监测区域；
（2）获取所述监测区域的卫星遥感影像；
（3）对获取的卫星遥感影像进行校正；
（4）将校正后的卫星遥感影像进行裁剪；
（5）将得到的TGI、IO、GLI、BAI、MNDWI5个植被指数和SWIR21个波段反射率数据通过波段运算代入模型：
Y=0.000003*TGI+0.080495*IO+0.000082*SWIR2+1.587961*GLI-1467036.652170*BAI+2.110981*MNDWI+0.957633，计算得到棉花冠层叶绿色b含量数据：
其中，Y为棉花冠层的叶绿素b含量，单位为mg/g。


2.如权利要求1所述的棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法，其特征在于，步骤（2）中所述卫星遥感影像源于Landsat8卫星。


3.如权利要求1所述的棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法，其特征在于，步骤（3）中所述校正是对获取的卫星遥感影像依次进行几何精校正、辐射校正、大气校正。


4.如权利要求3所述的棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法，其特征在于，所述几何精校正、辐射校正、大气校正均在软件ENVI5.1中完成。


5.如权利要求3或4所述的棉花冠层叶绿素b含量的卫星遥感监测方法，其特征在于，所述大气校正采用FLAASHAtmosphericCorrection方法。


6.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家强，蔡海辉，张冬冬，彭杰，柳维扬，蒋青松，殷彩云，王俊珍，
申请(专利权)人：塔里木大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65