成像高光譜相機(jī)是一種能夠同時(shí)獲取高分辨率圖像和光譜信息的儀器，可以用于研究不同植物在不同生長(zhǎng)條件下的光學(xué)特性和光譜反射率。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
通過(guò)采用成像高光譜相機(jī)對(duì)薇甘菊不同花期的反射光譜進(jìn)行測(cè)量，以獲取其在不同波長(zhǎng)下的光學(xué)特性和光譜反射率。通過(guò)對(duì)比不同花期的光譜反射率數(shù)據(jù)，以探究薇甘菊不同花期的光學(xué)特性和光譜反射率變化。
實(shí)驗(yàn)方法
采用成像高光譜相機(jī)在不同波長(zhǎng)下獲取薇甘菊不同花期的反射光譜，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過(guò)對(duì)比不同花期的光譜反射率數(shù)據(jù)，分析不同波長(zhǎng)下的光學(xué)特性和光譜反射率變化。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析，發(fā)現(xiàn)薇甘菊不同花期的光學(xué)特性和光譜反射率存在差異。在可見(jiàn)光和近紅外光譜范圍內(nèi)，花期較早的薇甘菊具有更高的光譜反射率，而花期較晚的薇甘菊具有更低的光譜反射率。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
成像高光譜相機(jī)可以用于測(cè)量薇甘菊不同花期的光學(xué)特性和光譜反射率，對(duì)于研究薇甘菊生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中光學(xué)特性和光譜反射率的變化具有重要意義。在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)成像高光譜相機(jī)對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以了解其生長(zhǎng)狀態(tài)和適應(yīng)性情況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境管理提供支持。
本研究應(yīng)用了400-1000nm的高光譜相機(jī)，可采用廣州保來(lái)發(fā)儀器有限公司產(chǎn)
? ? ? 品SineSpec?SCX系列成像高光譜相機(jī)進(jìn)行相關(guān)研究。SineSpec?SCX系列成像高光譜相機(jī)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(jī)、結(jié)合內(nèi)置掃描成像及輔助攝像頭技術(shù)，解決了傳統(tǒng)高光譜相機(jī)需外接推掃成像機(jī)構(gòu)及調(diào)焦復(fù)雜等難以操作的問(wèn)題。可與標(biāo)準(zhǔn)C-Mount接口的成像鏡頭或顯微鏡直接集成，實(shí)現(xiàn)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(zhì)藤本植物，是一種危害性極大的惡性入侵雜草.原產(chǎn)于中南美洲，20世紀(jì)80年代初，中國(guó)華南地區(qū)發(fā)現(xiàn)薇甘菊，現(xiàn)已擴(kuò)散到云南、臺(tái)灣等地區(qū)，并有進(jìn)一步擴(kuò)散到其他區(qū)域的趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)健康和生物多樣性，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失.因此，進(jìn)一步管控薇甘菊人侵對(duì)保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)安全具有重要意義.關(guān)于薇甘菊的分布情況，最初主要采用傳統(tǒng)的地面調(diào)查方式進(jìn)行判斷，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效率低，難以完全掌握真實(shí)發(fā)生面積，后期利用生態(tài)位模型預(yù)測(cè)其實(shí)際分布和潛在空間分布區(qū)域做了許多相關(guān)研究.有學(xué)者在基于最大熵生態(tài)位模型中，預(yù)測(cè)了云南省薇甘菊的適生區(qū).由于不能完全了解云南的生態(tài)環(huán)境因子、森林資源分布等區(qū)域尺度信息實(shí)際情況，又缺乏準(zhǔn)確的薇甘菊特征信息，難以篩選出準(zhǔn)確的物種分布圖.鑒于獲取環(huán)境等其他因子信息較為困難，因此提取薇甘菊不同生長(zhǎng)期特征，對(duì)于薇甘菊分布情況調(diào)查及進(jìn)一步開展防控具有至關(guān)重要的意義。將高光譜成像技術(shù)應(yīng)用到薇甘菊特征提取的研究較少，本文采用成像光譜儀對(duì)不同花期薇甘菊的光譜特征信息進(jìn)行采集，提取其光譜反射率數(shù)據(jù)，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(cè)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(jiān)測(cè)模型.研究發(fā)現(xiàn)∶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(xiàn)波段范圍大致相似，枯花期出現(xiàn)3個(gè)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(guān)，以NDVI、RVI、GI、DVI和HI特征參數(shù)構(gòu)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(jié)果對(duì)于后續(xù)基于衛(wèi)星航空航天遙感進(jìn)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(guān)系奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)有利于監(jiān)測(cè)、預(yù)警薇甘菊的繁殖、入侵?jǐn)U散能力，對(duì)精確、精準(zhǔn)防治提供了有力支撐.
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