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第３５卷，第７期光谱学与光谱分析Vol.３５，No.７，
pp
２０１５年７月SpectroscopyandSpectralAnalysisJuly，２０１５
利用多角度光谱数据探测冬小麦氮素含量垂直分布方法研究
杨绍源１，２，３１*２，３２，３４２，３５
，黄文江，梁栋，黄林生，杨贵军，张东彦，蔡淑红
１.中国科学院遥感与数字地球研究所，数字地球重点实验室，北京１０００９４
２.安徽大学，计算机智能与信号处理教育部重点实验室，安徽合肥２３００３９
３.安徽大学电子信息工程学院，安徽合肥２３００３９
４.北京农业信息技术研究中心，北京１０００９７
５.河北省农业技术推广总站，河北石家庄０５００００
摘要作物氮素具有随植株高度层垂直分布的特性，快速、无损探测作物氮素垂直分布状况，对于指导合
理施肥、提高肥料利用率和减少环境污染具有重要意义。本文提出了利用偏最小二乘（artialleastsquare，
p
PLS）算法，运用多角度光谱数据估计冬小麦氮素含量垂直分布的方法。分别选用前向和后向不同观测角度
组合形成的光谱数据组建植被指数，建立不同高度层的叶片氮素含量探测模型，其中选用±５０和°±６０的组°
合，建立了冬小麦上层叶位叶片氮密度反演模型；选用±３０和°±４０的组°合，建立了中层叶位叶片氮密度反
演模型；选用±２０和°±３０的组°合，建立了下层叶位叶片氮密度反演模型。针对氮素反演容易受到作物背景
土壤（、作物残渣）影响的问题，引入R／R比值，改进七种常见的植被指数，利用改进了的植被指数建立
７００６７０
了冬小麦上层、中层、下层叶片氮密度垂直分布模型。建模实验结果改进了叶片氮密度上层、中层、下层垂
直分布估算结果，验证实验选取建模实验中表现最好的三个植被指数进行进一步研究，结果表明改进后的
绿光归一化植被指数（reennormalizeddifferencevegetationindex，GNDVI）在反演上层、中层、下层叶片氮
g
密度时效果最好，达到了极显著的水平，可用于植被氮素含量的垂直分布探测。
关键词冬小麦；氮密度；冠层光谱；多角度；垂直分布；偏最小二乘
中图分类号：S１２７文献标识码：ADOI：１０.３９６４.issn.１０００‐０５９３／（２０１５）
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Daughtry等提出了改进的叶绿素吸收比指数modified（chlo‐
引言rophyllabsorptionratioindex，MCARI），用来减少叶面积指
数和土壤背景在反演作物氮素含
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