作物生長光譜監(jiān)測(cè)

目錄
前言
第1章 作物生長監(jiān)測(cè)概述 1
1.1 作物生長監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵與特點(diǎn) 2
1.1.1 作物生長監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵 2
1.1.2 作物生長監(jiān)測(cè)的特點(diǎn) 3
1.2 作物生長監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段 3
1.2.1 非成像與成像技術(shù) 4
1.2.2 多平臺(tái)與多尺度 5
1.2.3 多元化建模 7
1.3 作物生長監(jiān)測(cè)的技術(shù)流程 7
1.4 作物生長監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用 8
1.4.1 作物生產(chǎn)力的數(shù)字化預(yù)測(cè) 9
1.4.2 作物長勢(shì)的無損化監(jiān)測(cè) 9
1.4.3 作物災(zāi)害的自動(dòng)化監(jiān)測(cè) 10
1.4.4 作物表型的高通量觀測(cè) 11
第2章 作物光譜監(jiān)測(cè)原理 12
2.1 作物光譜反射機(jī)理與特性 12
2.1.1 作物光生物學(xué)與光能利用 12
2.1.2 作物光能吸收、反射和透射特性 19
2.1.3 作物光譜反射特性 21
2.2 作物反射光譜監(jiān)測(cè)的農(nóng)學(xué)機(jī)理 22
2.2.1 作物生化組分的光譜監(jiān)測(cè)機(jī)理 22
2.2.2 作物冠層結(jié)構(gòu)的光譜監(jiān)測(cè)機(jī)理 25
2.2.3 作物生產(chǎn)力的光譜監(jiān)測(cè)機(jī)理 29
第3章 作物光譜獲取與分析 31
3.1 作物光譜獲取原理、方法與規(guī)范 31
3.1.1 作物光譜獲取原理 31
3.1.2 作物光譜獲取方法 39
3.1.3 作物光譜獲取規(guī)范 43
3.2 作物光譜定量分析方法 45
3.2.1 光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理方法 45
3.2.2 光譜處理方法 46
3.2.3 光譜監(jiān)測(cè)模型構(gòu)建 54
第4章 作物反射光譜的動(dòng)態(tài)變化特征 58
4.1 作物反射光譜的時(shí)間變化規(guī)律 58
4.1.1 反射光譜隨生育進(jìn)程的變化 58
4.1.2 反射光譜的日變化 60
4.2 作物反射光譜的空間變化規(guī)律 61
4.2.1 反射光譜隨冠層高度的變化 62
4.2.2 反射光譜隨不同葉位的變化 64
4.3 作物反射光譜隨栽培條件的變化特征 65
4.3.1 反射光譜隨品種類型的變化 65
4.3.2 反射光譜隨栽培措施的變化 66
4.4 作物反射光譜受水土背景的影響及其消除路徑 67
4.4.1 水土背景對(duì)冠層反射光譜的影響 67
4.4.2 水土背景影響的消除路徑 69
第5章 基于光譜的作物葉綠素指標(biāo)監(jiān)測(cè) 72
5.1 基于反射光譜的作物葉綠素含量監(jiān)測(cè) 72
5.1.1 基于光譜指數(shù)與紅邊參數(shù)的作物葉綠素含量監(jiān)測(cè) 72
5.1.2 基于連續(xù)小波變換的作物葉綠素含量監(jiān)測(cè) 74
5.2 基于熒光特性的作物葉綠素含量監(jiān)測(cè) 76
5.2.1 單葉水平下基于SIF和輻射傳輸模型的作物葉綠素含量監(jiān)測(cè) 77
5.2.2 冠層水平下基于SIF和輻射傳輸模型的作物葉綠素含量監(jiān)測(cè) 79
5.3 基于光譜參數(shù)的作物葉綠素密度監(jiān)測(cè) 81
第6章 基于反射光譜的作物氮素營養(yǎng)監(jiān)測(cè) 84
6.1 基于反射光譜的葉片和植株氮積累量監(jiān)測(cè) 84
6.1.1 葉片氮積累量監(jiān)測(cè) 84
6.1.2 植株氮積累量監(jiān)測(cè) 88
6.2 基于反射光譜的葉片和植株氮含量監(jiān)測(cè) 90
6.2.1 葉片氮含量監(jiān)測(cè) 90
6.2.2 植株氮含量監(jiān)測(cè) 93
6.3 基于反射光譜的葉片與植株碳氮比監(jiān)測(cè) 95
6.3.1 葉片碳氮比監(jiān)測(cè) 95
6.3.2 植株碳氮比監(jiān)測(cè) 96
第7章 基于反射光譜和植-氣溫差的作物水分狀況監(jiān)測(cè) 98
7.1 基于反射光譜的作物水分狀況監(jiān)測(cè) 98
7.1.1 基于葉片反射光譜的作物水分狀況監(jiān)測(cè) 99
7.1.2 基于冠層反射光譜的作物水分狀況監(jiān)測(cè) 106
7.2 基于植-氣溫差的作物水分狀況監(jiān)測(cè) 112
7.2.1 基于葉-氣溫差的作物水分狀況監(jiān)測(cè) 112
7.2.2 基于冠-氣溫差的作物水分狀況監(jiān)測(cè) 115
第8章 基于反射光譜的作物長勢(shì)監(jiān)測(cè)與生產(chǎn)力預(yù)測(cè) 119
8.1 作物長勢(shì)監(jiān)測(cè) 119
8.1.1 作物生育期監(jiān)測(cè) 119
8.1.2 作物葉面積指數(shù)監(jiān)測(cè) 125
8.1.3 作物生物量監(jiān)測(cè) 134
8.2 作物生產(chǎn)力預(yù)測(cè) 138
8.2.1 作物籽粒產(chǎn)量預(yù)測(cè) 138
8.2.2 作物籽粒品質(zhì)預(yù)測(cè) 141
第9章 基于近紅外光譜和高光譜特征的土壤養(yǎng)分監(jiān)測(cè) 153
9.1 不同類型土壤的光譜特征 153
9.1.1 不同類型土壤的近紅外光譜特征 153
9.1.2 不同類型土壤的高光譜特征 154
9.2 土壤有機(jī)質(zhì)含量的光譜監(jiān)測(cè) 155
9.2.1 基于近紅外光譜的土壤有機(jī)質(zhì)含量監(jiān)測(cè) 156
9.2.2 基于高光譜的土壤有機(jī)質(zhì)含量監(jiān)測(cè) 161
9.3 土壤全氮含量的光譜監(jiān)測(cè) 165
9.3.1 基于近紅外光譜的土壤全氮含量監(jiān)測(cè) 165
9.3.2 基于高光譜的土壤全氮含量監(jiān)測(cè) 168
第10章 基于無人機(jī)遙感的作物生長監(jiān)測(cè) 171
10.1 無人機(jī)平臺(tái)的構(gòu)建與無人機(jī)影像處理 171
10.1.1 無人機(jī)平臺(tái)的構(gòu)建 171
10.1.2 無人機(jī)影像處理 174
10.2 基于無人機(jī)遙感的作物長勢(shì)監(jiān)測(cè) 179
10.2.1 基于無人機(jī)遙感的作物生長參數(shù)監(jiān)測(cè) 180
10.2.2 基于無人機(jī)遙感的作物長勢(shì)監(jiān)測(cè)與產(chǎn)量預(yù)測(cè) 183
10.2.3 基于無人機(jī)影像的作物產(chǎn)量預(yù)測(cè) 186
10.3 作物生長無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 189
10.3.1 作物生長無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制 189
10.3.2 作物生長無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建 192
第11章 基于衛(wèi)星遙感的作物生長監(jiān)測(cè) 196
11.1 遙感影像來源與信息提取 196
11.1.1 遙感影像來源 196
11.1.2 遙感信息提取 198
11.2 基于衛(wèi)星遙感的作物監(jiān)測(cè)模型構(gòu)建 200
11.2.1 作物識(shí)別及種植面積估測(cè) 200
11.2.2 作物生長參數(shù)監(jiān)測(cè) 203
11.2.3 作物生產(chǎn)力預(yù)測(cè) 207
11.3 衛(wèi)星遙感區(qū)域應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù) 213
11.3.1 遙感信息的尺度效應(yīng)及誤差校正 214
11.3.2 多源遙感信息融合 216
第12章 基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的作物生長預(yù)測(cè) 221
12.1 遙感與作物生長模型耦合的原理及方法 221
12.1.1 遙感與作物生長模型耦合的原理 221
12.1.2 遙感與作物生長模型耦合的方法 223
12.2 基于遙感與模型耦合的作物生長預(yù)測(cè) 225
12.2.1 基于初始參數(shù)反演策略的作物生長預(yù)測(cè) 225
12.2.2 基于遙感與模型分區(qū)耦合的作物生長預(yù)測(cè) 230
12.2.3 基于時(shí)序性遙感信息同化的作物生長預(yù)測(cè) 235
第13章 基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的作物生長診斷 240
13.1 作物生長診斷方法 240
13.1.1 作物生長診斷指標(biāo) 240
13.1.2 作物生長診斷調(diào)控路徑 243
13.2 作物生長指標(biāo)的定量診斷 245
13.2.1 適宜生長指標(biāo)動(dòng)態(tài) 246
13.2.2 常用診斷調(diào)控方法 251
13.2.3 診斷調(diào)控技術(shù)應(yīng)用評(píng)價(jià) 256
第14章 基于光譜的作物生長監(jiān)測(cè)裝備研制 260
14.1 作物生長傳感器檢測(cè)原理 260
14.2 便攜式作物生長監(jiān)測(cè)儀 261
14.2.1 被動(dòng)光源式作物生長監(jiān)測(cè)儀的研制 261
14.2.2 主動(dòng)光源式作物生長監(jiān)測(cè)儀的研制 266
14.3 車載式與機(jī)載式作物生長監(jiān)測(cè)儀 275
14.3.1 車載式作物生長監(jiān)測(cè)儀 275
14.3.2 機(jī)載式作物生長監(jiān)測(cè)儀 279
14.4 作物生長監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng) 283
14.4.1 作物生長無線傳感節(jié)點(diǎn)研制 283
14.4.2 作物生長無線傳感節(jié)點(diǎn)部署 284
第15章 作物生長監(jiān)測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 289
15.1 作物光譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 289
15.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)與開發(fā)方法 289
15.1.2 系統(tǒng)的主要功能模塊 290
15.1.3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與示例 292
15.2 作物生長遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 293
15.2.1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯與架構(gòu)設(shè)計(jì) 294
15.2.2 系統(tǒng)的主要功能模塊 294
15.2.3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與評(píng)價(jià) 296
15.3 農(nóng)田感知與智慧管理系統(tǒng) 299
15.3.1 系統(tǒng)架構(gòu)與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 300
15.3.2 系統(tǒng)的主要功能模塊 303
15.3.3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與評(píng)價(jià) 304
第16章 作物生長監(jiān)測(cè)研究展望與應(yīng)用前景 307
16.1 作物生長監(jiān)測(cè)研究展望 307
16.1.1 監(jiān)測(cè)手段 307
16.1.2 監(jiān)測(cè)機(jī)理 314
16.1.3 監(jiān)測(cè)技術(shù) 316
16.1.4 監(jiān)測(cè)平臺(tái) 322
16.2 作物生長監(jiān)測(cè)應(yīng)用前景 324
16.2.1 生長監(jiān)測(cè)與精確診斷 325
16.2.2 生長監(jiān)測(cè)與智能裝備 327
16.2.3 生長監(jiān)測(cè)與表型分析 330
16.2.4 生長監(jiān)測(cè)與糧食安全 332
參考文獻(xiàn) 335