基于高光谱的不同类型植被叶绿素监测研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

意义：植被叶片叶绿素是参与植被光合作用并直接吸收光能的物质，对植被的光能利用有直接关系，与植被光合能力、生长发育、氮素状况有较强相关性，是植被衰老的指示器，监测植被叶片叶绿素含量在植物学、园艺学、农学等领域中具有重要应用前景。

叶绿素常规测定使用分光光度计法，此种方法要对植被叶片进行破坏性取样提取，耗时时间长，且从取样到将样品带进实验室的过程中易损失叶绿素导致叶绿素含量发生变化，而通过利用高光谱数据与植被叶片叶绿素含量的对应关系建立监测模型，可以在不伤害植被叶片的情况下获取植被叶片叶绿素含量的信息。

目前国内外研究中针对单一植被叶绿素含量的高光谱定量反演研究已有一定的进展，但是所建立的高光谱数据模型对于叶片结构有差异的其他类型植被并不适用，是以对任何未确立可靠的监测模型的植被，都需要重新建立特异的高光谱数据监测模型，分析步骤繁琐。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：1.探寻不同类型植被叶片反射光谱、叶绿素含量变化、含水量变化的差异。

2.分析高光谱范围内不同植被指数适宜波段的组合。

3.寻找用于不同类型叶片叶绿素监测的适宜光谱指数及敏感波段，消除叶片含水量、叶片茸毛和叶片反射率的影响，并寻找其他影响较大的因素。

3. 研究的方法与方案

研究方法：1. 以不同结构类型植被叶片为研究对象，采集相应植被反射光谱数据，构建标准光谱数据库，为不同植被叶绿素的光谱监测机理研究、估算模型的构建及模型的测试检验等提供系统的试验设置及翔实的观测资料。

2.综合运用作物光谱监测理论、生理生化原理和高光谱海量信息智能处理方法，提取能明确指示不同类型植被叶片叶绿素含量、筛选对叶绿素含量敏感的核心光谱波段和光谱指数，进一步解析不同类型植被叶片叶绿素含量的光谱监测机理。

3.将定性解析与定量建模相结合，运用动态建模方法，构建基于光谱指数的植被叶片叶绿素含量监测模型。

4. 研究创新点

1.以校内常见景观植物及行道树叶片为研究对象，实验样本分布广泛。

2.系统分析不同类型植被叶片的高光谱数据差异，找到高光谱敏感波段及监测指数。

3.尝试建立具有普适性的植被叶片叶绿素监测指数。

5. 研究计划与进展

2017年7月8月以校园内不同类型的植被为研究对象，构建不同植被类型的光谱数据库，获取不同生长时期的叶片高光谱反射率，同步测定叶片的叶绿素含量、叶鲜重、叶干重等必要信息。

2017年9月至12月定量分析高光谱参数与叶片表面茸毛、叶面反射率、叶片叶绿素含量等参数之间的定量关系，运用新型高光谱信息分析和提取技术提取不同植被的核心敏感波段，构建准确性较好的叶绿素含量监测模型。

2017年1月至4月整理研究数据，补充相关资料，进一步完善校准叶绿素含量检测模型，完成相关论文的草稿及定稿。