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基于高光譜成像的不同花期薇甘菊特征分析及監測模型研究
- 信息來源：彩譜品牌廠家 瀏覽次數：189 發表時間：2023-04-11
- 本研究應用了400-1000nm的高光譜相機，可采用杭州彩譜科技有限公司產
品FigSpec® FS2X系列-成像高光譜相機進行相關研究。FigSpec®系列成像高光譜相機采用高衍射效率的透射式光柵分光模組與高靈敏度面陣列相機、結合內置掃描成像及輔助攝像頭技術，解決了傳統高光譜相機需外接推掃成像機構及調焦復雜等難以操作的問題。可與標準C接口的成像鏡頭或顯微鏡直接集成，實現光譜影像的快速采集。薇甘菊（Mikaniamicrantha）是菊科Compositae 假澤蘭屬（Mikania）的草質藤本植物，是一種危害性極大的惡性入侵雜草.原產于中南美洲，20世紀80年代初，中國華南地區發現薇甘菊，現已擴散到云南、臺灣等地區，并有進一步擴散到其他區域的趨勢，嚴重威脅當地生態系統健康和生物多樣性，造成巨大經濟損失.因此，進一步管控薇甘菊人侵對保護當地生態系統安全具有重要意義.關于薇甘菊的分布情況，最初主要采用傳統的地面調查方式進行判斷，費時費力且效率低，難以完全掌握真實發生面積，后期利用生態位模型預測其實際分布和潛在空間分布區域做了許多相關研究.有學者在基于最大熵生態位模型中，預測了云南省薇甘菊的適生區.由于不能完全了解云南的生態環境因子、森林資源分布等區域尺度信息實際情況，又缺乏準確的薇甘菊特征信息，難以篩選出準確的物種分布圖.鑒于獲取環境等其他因子信息較為困難，因此提取薇甘菊不同生長期特征，對于薇甘菊分布情況調查及進一步開展防控具有至關重要的意義。將高光譜成像技術應用到薇甘菊特征提取的研究較少，本文采用成像光譜儀對不同花期薇甘菊的光譜特征信息進行采集，提取其光譜反射率數據，分析不同花期薇甘菊的光譜特征，建立了薇甘菊高光譜特征信息模型。
本文測定了薇甘菊不同花期的光譜反射率，建立了薇甘菊不同花期監測模型.研究發現∶①盛花期和未開花期光譜反射率存在明顯"綠峰（510~560 nm）”和“紅谷（640～700 nm）”，而枯花期“綠峰”和“紅谷”逐漸消失，整體值大小依次為盛花期、未開花期、枯花期；②一階微分曲線在綠光波段（480～540 nm）和紅邊（670～750 nm），未開花期、盛花期和枯花期均存在明顯波峰，且值大小依次為未開花期、盛花期、枯花期；③在750～900 nm，盛花期和未開花期波峰、波谷出現波段范圍大致相似，枯花期出現3個波峰，峰值依次減小；④薇甘菊不同花期與光譜反射率及光譜一階微分在529~671、734～744、770～786、791～796 nm及833～838 nm極顯著相關，以NDVI、RVI、GI、DVI和HI特征參數構建的多元線性回歸模型的擬合效果最佳（R2=0.974，RMSE=0.503）.研究結果對于后續基于衛星航空航天遙感進行薇甘菊的研究具有重要意義，為研究薇甘菊光譜信息與不同花期的關系奠定了基礎，同時有利于監測、預警薇甘菊的繁殖、入侵擴散能力，對精確、精準防治提供了有力支撐.
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