【目的】探究无人机(UAV)高光谱在自然分布区进行新疆野苹果(Malussieversii)冠层叶绿素含量(SPAD)无损快速反演,解决传统监测方法监测新疆野苹果冠层叶绿素含量效率低、成本高、难以大面积推广应用的难点问题。【方法】以新疆野苹果的落花期为研究时段,获取冠层高光谱遥感影像,采用卷积平滑(SG)、多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)、移动平均平滑(MA)及一阶导数变换(D1)进行光谱预处理,系统构建任意两波段组合的差值光谱指数(DSI)、比值光谱指数(RSI)、归一化光谱指数(NDSI),并采用随机森林回归(RFR)、XGBoost、梯度优化决策树(GBDT)、K最近邻回归(KNN)4种机器学习方法,分别构建叶绿素含量(SPAD值)反演模型。【结果】(1)SG-D1预处理对噪声有较好的降噪和光谱增强效果,光谱特征化处理效果较好,MA-DA-NDSI(580.43,447.92)与SPAD值相关系数较高(r=0.75,P<0.01),敏感波为红边区和近红外平台区;(2)RFR效果较好,SG-D1-RFR模型在测试集上的精度为R2=0.818,RMSE=2.419,较GBDT、KNN精度提高了16.5%以上;(3)基于最优模型获得的研究区野苹果冠层SPAD空间分布图显示,冠层叶绿素含量在研究区空间分布为东南高、西北低。【结论】本文基于无人机高光谱数据,并结合机器学习方法对新疆野苹果冠层叶绿素含量进行反演,为新疆野苹果资源精准调查、保护和管理提供了技术支撑。



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