基于光谱知识库的TM影像冬小麦条锈病监测研究.pdf

第30卷，第6期 光谱学与光谱分析 201 and June，2010 0年6月 SpectroscopySpectralAnalysis 基于光谱知识库的TM影像冬小麦条锈病监测研究 张竞成1一，李建元z．3，杨贵军2，黄文江2，罗菊花2，王纪华1’2。 1．浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所。浙江杭州 310029 2．国家农业信息化工程技术研究中心．北京100097 3．同济大学电子与信息工程学院，上海201800 摘要基于高光谱信息的冬小麦条锈病严重度反演模型通常不能直接应用在宽波段卫星影像|：，而拥有 高光谱波段信息的航空遥感影像又因数据尺度小、成本高难以应用于大规模监测。文章提出一种通过构建 冬小麦条锈病光谱知识库，利用TM影像实现病情识别和监测的方法。该方法以包含各种不同病情严重度 的试验田的三幅小麦关键生育期PHI航窄遥感影像为媒介，利用病情指数DI的经验反演模型和基于波谱 响应函数的TM波段模拟，建市DI和TM波段模拟反射率间的光谱知识库。在此基础卜，通过马氏距离法 和光谱角度填图(sAM)法将待检象元的光谱信息与光谱知识库进行匹配分析从而实现对病情识别和监测。 监测的精度利用模拟TM象元进行评价，识别的效果利用TM影像象兀进行检验。结果表明，该方法在一定 生育期范围内具有较佳的监测精度和识别效果。其中，使用模拟TM象元在小麦灌浆期精度最佳，评价的 殿达到0．93，乳熟期次之，拔节期最差，基本不能用于监测。使用TM影像象元在灌浆期和乳熟期叮较好 地识别染病象元，在拔节期尤法有效识别染病象元。匹配方法马氏距离法略优于光谱角度匹配法。 关键词条锈病；推扫成像光谱仪(PHI)；专题绘图仪(TM)；马氏距离；光谱角度填图(SAM) 1000-0593(2010)06—1579—07 中图分类号：0657．3；S127文献标识码：AⅨ)I：10．3964／j．issm 于如Land．satTM等广泛用于农情监测的卫星遥感平台，从 引 言 而无法在较大的空间尺度上对冬小麦条锈病病情进行监测。 相比航天遥感，航空遥感平台由于飞行高度低、传感器 条锈病(striperust)由于能够导致小麦大幅减产并严重搭载灵活，可同时兼有高空间分辨率和高波谱分辨率的特 影响其品质【l3。，已在我1日乃至伞球范围内引起研究者们的 点，近年来在多个领域得到广泛应用[1¨3]。航空遥感数据尺 广泛关注[46。。如何时小麦条锈病进行有效地监测成为研究 度小、成本高的特点决定r其不适合作为大范围监测的数据 的焦点。近年来，高光谱遥感技术在小麦条锈病识别及病情 源。但与地面光谱相比，航卒遥感具有光谱成像的优势，能 监测的研究方面得到应用并且收效显著。蒋金豹等对条锈病 获取一定区域内连续的面状光谱信息。因此，如能充分利用 胁迫下的叶片色素含屠”1及氮索含蟹[sj变化进行了高光谱遥航李遥感影像的这一特点，将其作为“媒介”，一方面结合地 in— 面实测数据建立基于高光谱信息的病情指数DI(disease 感估测；罗菊花等【9J利用归一化植被指数(NDVI)和光化学 植被指数(PRI)构成的特征空问对冬小麦条锈病和其他胁迫dex)反演模型，将离散的“点”状信息扩展为连续的“面”状信 进行r区分和识别；王海光等利用高光谱信息结合SVM息；一方面基于波谱响应Fj自数RSR(relativespectral廿 vector (supportmachine