一种估测小麦冠层氮含量的新高光谱指数

提出了一种估测小麦冠层氮含量的新高光谱指数--微分归一化氮指数(fd-ndni)。以fieldspecprofr地物光谱仪采集拔节后至孕穗前小麦的冠层光谱190份,随机抽取142份作为训练集,其余48份作为预测集。将光谱以小波阈值去噪法去噪后,利用其525、570与730nm处的一阶导数值,采用差值、比值以及归一化的方法构建了12种光谱指数以实现小麦冠层氮含量的估测,并与mndvi705、msr以及ndvi705等22种常用指数进行了比较分析。发现指数fd-ndni对小麦冠层氮含量的估测结果最佳,其估测模型(指数形式)校正集决定系数(c-r2)与预测集决定系数(p-r2)分别达0.818与0.811,优于mndvi705等常用指数。进一步分析表明,在各指数中,fd-ndni对叶面积系数最不敏感,可最有效地避免冠层郁闭度等因素对氮含量估测的影响。为优化结果,采用最小二乘支持向量回归算法(ls-svr)对模型进行了改进,当模型惩罚系数c与rbf核函数参数g取得最优解6.4与1.6时,其c-r2与p-r2分别提高至0.846与0.838,具有比指数模型更高的精度。结果表明:fd-ndni是小麦冠层氮含量估测的优选指数,ls-svr为建模的优选算法。