棉花叶面积指数冠层反射率光谱响应及其反演

【目的】研究棉花冠层光谱对不同叶面积指数(LAI)的响应,建立棉花LAI光谱反演模型。【方法】利用2003～2004年采集的棉花光谱与LAI的246组数据,分析LAI与冠层反射率光谱和反射率一阶微分光谱间的定量关系。【结果】当LAI大于2.5后不同LAI棉花群体光谱反射率在可见光波段趋于饱和;LAI与可见光波段和短波红外波段(水分吸收带除外)光谱反射率呈显著负相关,与近红外波段高光谱反射率呈显著正相关;LAI与棉花反射率一阶微分光谱主要在蓝边(523～531nm)、黄边(570～576nm)、红边(700～755nm)形成3个相关系数高台区,均达极显著水平,其中红边区的相关性最高。棉花红边位置固定,分别在718nm和723nm,且以723nm处对LAI更敏感。在反演棉花LAI的高光谱参数中VI(660、800)、VI(550、800)、VI(500、800)、VI(670、800)、Sdy(570～573nm)、SDr(714～755nm)、D723、Dr估算LAI相对误差低于30%,RSME小于0.6,其中VI(600、800)、VI(550、800)两个参数估算水平最高,相对误差分别为21.7%与21.0%,RMSE分别为0.416与0.419;利用SDr与SDr/SDb分别对LAI大于1.0与小于1.0的棉花群体反演,能显著提高LAI的估算水平。【结论】应用高光谱分析方法能够提取棉花冠层特征光谱信息,构建LAI高光谱反演参数,建立估算模型,并且利用包含不同光谱参数的分段模型可以进一步提高LAI反演精度。