據(jù)進(jìn)行一階微分處理得到一階微分光譜；
[0060] S3:將一階微分光譜的最大值代入光合性狀預(yù)測(cè)模型，得到所需的光合性狀參數(shù)。
[0061] 本實(shí)施例根據(jù)上述檢測(cè)光合性狀的方法隨機(jī)選取了三棵蘋果樹的36個(gè)光照區(qū)域 (每棵蘋果樹有三個(gè)試驗(yàn)處理處理樣本，每個(gè)處理樣本中包含四個(gè)光照區(qū)域，那么每棵蘋果 樹有12個(gè)光照區(qū)域，三棵蘋果樹一共有36個(gè)光照區(qū)域）中的20個(gè)光照區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)， 對(duì)所述光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行一階微分得到一階微分光譜，將紅光范圍（680nm-760nm)內(nèi)的一階微 分光譜的最大值代入光合性狀預(yù)測(cè)模型中得到所需的光合性狀參數(shù)。為了驗(yàn)證光合性狀預(yù) 測(cè)模型的有效性，對(duì)光合性狀參數(shù)的實(shí)際測(cè)量值與相應(yīng)的預(yù)測(cè)值進(jìn)行了相關(guān)性分析。
[0062] 本實(shí)施例根據(jù)上述方法構(gòu)建了以下三個(gè)光合性狀預(yù)測(cè)模型，并分別對(duì)每個(gè)光合性 狀預(yù)測(cè)模型的有效性進(jìn)行了相關(guān)性分析：
[0063] (1)光化學(xué)效率預(yù)測(cè)模型
[0064] 構(gòu)建了基于光譜特性的光化學(xué)效率預(yù)測(cè)模型，如圖5所示，即：y = -2X 106x3+5641 2x2-612. 51x+2. 8738,其中，X為一階微分光譜的最大值，y為根據(jù)所述光化學(xué)效率預(yù)測(cè)模型 得到的光化學(xué)效率預(yù)測(cè)值。一元三次多項(xiàng)式預(yù)測(cè)模型的相關(guān)系數(shù)R2為0. 7497。
[0065] 為驗(yàn)證光化學(xué)效率預(yù)測(cè)模型的有效性，將得到的預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行相關(guān)分 析，其一元線性相關(guān)關(guān)系如圖6所示，線性方程為：y = 0. 7666x+0. 169,其中，X為光化學(xué)效 率的實(shí)際測(cè)量值，y為光化學(xué)效率的預(yù)測(cè)值。一元線性方程的相關(guān)系數(shù)R2為〇. 6646,均方 根誤差（RMSE)值為0. 057,平均絕對(duì)誤差（MAPE)值為0. 0478,平均平方誤差（MFE)值為 0.0170,相對(duì)誤差（RE) %值為12. 538%，預(yù)測(cè)模型精度為87. 462%。
[0066] (2)最大光化學(xué)量子效率預(yù)測(cè)模型
[0067] 構(gòu)建了基于光譜特性的最大光化學(xué)量子效率預(yù)測(cè)模型，如圖7所示，即：y = 6X 106x3-201837x2+2212. 4x-7. 0607,其中，X為一階微分光譜的最大值，y為根據(jù)所述最大 光化學(xué)量子效率預(yù)測(cè)模型得到的最大光化學(xué)量子效率預(yù)測(cè)值。一元三次多項(xiàng)式預(yù)測(cè)模型的 相關(guān)系數(shù)R2為0.8722。
[0068] 為驗(yàn)證最大光化學(xué)量子效率預(yù)測(cè)模型的有效性，將得到的預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)量值進(jìn) 行相關(guān)分析，其一元線性相關(guān)關(guān)系如圖8所示，線性方程為：y = 0. 6926x+0. 2144,其中，X 為最大光化學(xué)量子效率的實(shí)際測(cè)量值，y為最大光化學(xué)量子效率的預(yù)測(cè)值。一元線性方程 的相關(guān)系數(shù) R2為 〇. 7249, RMSE 值為 0. 04923, MAPE 值為 0. 0565, MFE 值為 0. 0390, RE%值 為13. 502%，預(yù)測(cè)模型精度為86. 498%。
[0069] (3)表觀光合量子傳遞效率預(yù)測(cè)模型
[0070] 構(gòu)建了基于光譜特性的表觀光合量子傳遞效率預(yù)測(cè)模型，如圖9所示，即：y = 2E+ 0. 9x3-6E+0. 7x2+601307x-2046. 5,其中，X為一階微分光譜的最大值，y為根據(jù)所述表觀光 合量子傳遞效率預(yù)測(cè)模型得到的表觀光合量子傳遞效率預(yù)測(cè)值。一元三次多項(xiàng)式預(yù)測(cè)模型 的相關(guān)系數(shù)R2為0. 721。
[0071] 為驗(yàn)證表觀光合量子傳遞效率預(yù)測(cè)模型的有效性，將得到的預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)量值 進(jìn)行相關(guān)分析，其一元線性相關(guān)關(guān)系如圖10所示，線性方程為：y = 〇. 861X+4. 7092,其中， X為表觀光合量子傳遞效率的實(shí)際測(cè)量值，y為表觀光合量子傳遞效率的預(yù)測(cè)值。一元線性 方程的相關(guān)系數(shù) R2為 〇. 887, RMSE 值為 0. 5745, MAPE 值為 0. 2595, MFE 值為-0. 2475, RE% 值為18. 633%，預(yù)測(cè)模型精度為81. 367%。
[0072] 通過采用本發(fā)明所公開的構(gòu)建光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法，可以得到各種光合性狀 預(yù)測(cè)模型，再通過本發(fā)明所公開的光合性狀檢測(cè)方法，可以快速獲取不同光照區(qū)域的光合 能力，為整形修剪、改善栽培措施、提高果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)等提供了有力的依據(jù)。
[0073] 雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求 所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法，其特征在于，包括： 獲取多個(gè)光照區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)以及獲取相應(yīng)光照區(qū)域的光合性狀參數(shù)，所述光譜數(shù)據(jù) 為反射率隨波長(zhǎng)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 對(duì)每個(gè)光照區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行一階微分處理得到一階微分光譜； 根據(jù)所述一階微分光譜的最大值和對(duì)應(yīng)光照區(qū)域的所述光合性狀參數(shù)擬合形成光合 性狀預(yù)測(cè)模型。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法，其特征在于，所述 不同光照區(qū)域，包括光照強(qiáng)度< 30%的光照區(qū)域、光照強(qiáng)度>30%且< 60%的光照區(qū)域，光 照強(qiáng)度>60%且< 85%的光照區(qū)域和光照強(qiáng)度>85%的光照區(qū)域。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法，其特征在于，所述 光合性狀參數(shù)包括光化學(xué)效率、最大光化學(xué)量子效率和表觀光合量子傳遞效率。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法，其特征在于，所述 一階微分光譜的最大值為紅光在680nm-760nm范圍內(nèi)的一階微分光譜的最大值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法，其特征在于，所述 根據(jù)所述一階微分光譜的最大值和對(duì)應(yīng)光照區(qū)域的所述平均光合性狀參數(shù)擬合形成光合 性狀預(yù)測(cè)模型，包括隨機(jī)選取若干個(gè)不同光照區(qū)域，將所述若干個(gè)不同光照區(qū)域的實(shí)際測(cè) 量值和預(yù)測(cè)值進(jìn)行擬合，驗(yàn)證光合性狀預(yù)測(cè)模型的有效性。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法，其特征在于，所述 光合性狀預(yù)測(cè)模型，包括光化學(xué)效率預(yù)測(cè)模型，所述光化學(xué)效率預(yù)測(cè)模型為y =-2 X 106x3+5 6412x2-612. 51x+2. 8738,其中，X為一階微分光譜的最大值，y為根據(jù)所述光化學(xué)效率預(yù)測(cè) 模型得到的光化學(xué)效率預(yù)測(cè)值。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法，其特征在于，所述 光合性狀預(yù)測(cè)模型，包括最大光化學(xué)量子效率預(yù)測(cè)模型，所述最大光化學(xué)量子效率預(yù)測(cè)模 型為y= 6X 106x3-201837x2+2212. 4x-7. 0607,其中，X為一階微分光譜的最大值，y為根據(jù) 所述最大光化學(xué)量子效率預(yù)測(cè)模型得到的最大光化學(xué)量子效率預(yù)測(cè)值。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法，其特征在于，所述 光合性狀預(yù)測(cè)模型，包括表觀光合量子傳遞效率預(yù)測(cè)模型，所述表觀光合量子傳遞效率預(yù) 測(cè)模型為y= 2X 109x3-6X 107x2+601307x-2046. 5,其中，X為一階微分光譜的最大值，y為 根據(jù)所述表觀光合量子傳遞效率預(yù)測(cè)模型得到的表觀光合量子傳遞效率預(yù)測(cè)值。9.一種檢測(cè)光合性狀的方法，其特征在于，包括： 獲取待檢測(cè)光照區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)； 對(duì)所述光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行一階微分處理得到一階微分光譜； 將所述一階微分光譜的最大值代入根據(jù)權(quán)利要求1-8其中任一項(xiàng)的方法構(gòu)建的光合 性狀預(yù)測(cè)模型，得到所需的光合性狀參數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法及檢測(cè)光合性狀的方法。構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法包括獲取多個(gè)光照區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)以及獲取相應(yīng)光照區(qū)域的光合性狀參數(shù)，所述光譜數(shù)據(jù)為反射率隨波長(zhǎng)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系；對(duì)每個(gè)光照區(qū)域的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行一階微分處理得到一階微分光譜；根據(jù)一階微分光譜的最大值和對(duì)應(yīng)光照區(qū)域的光合性狀參數(shù)擬合形成光合性狀預(yù)測(cè)模型。根據(jù)本發(fā)明所公開的構(gòu)建樹木冠層光合性狀預(yù)測(cè)模型的方法以及檢測(cè)光合性狀的方法，可以快速獲取不同光照區(qū)域的光合能力，為整形修剪、提高果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)等提供了有力的依據(jù)。
【IPC分類】G01N21/25
【公開號(hào)】CN104914053
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510250117
【發(fā)明人】劉剛, 馬曉丹, 郭彩玲, 張雪, 張麗嬌
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月15日