PDF《田块尺度作物辐射温度获取方法对比研究》

2 0

0 8 年5月28日、

5 月30日、

6 月1日、

6 月29日及

7 月7日5天两种测温仪器的观 测数据.其中

5 月28日、 5月30日及 6月 1日的玉 米处于生长初期, 植株矮小, 行结构明显;

而 6月

2 9 日、

7 月 7日接近玉米生长末期, 玉米基本封垄.热 像仪所选的采样点均匀分布在 4块玉米地中, 距离冠 层的拍摄高度在

5 月28日及

6 月1日约为

1 .

2 0m ,

5 月30日约为

1 .

1 0m ,

6 月29日为

0 .

4 0m ,

7 月7日为

0 . 5m , 且均为垂直向下拍摄;

手持式红外辐射计选用 两种采样方式的数据, 前3天及 7月 7日采用垂直垄 的条带采样方式, 而 6月

2 9日采用顺垄的条带采样 方式.同时, 在上述观测日期当天或者近期一两天内 均有植被覆盖度的观测数据.

5 8

7 第7期康国婷等: 田块尺度作物辐射温度获取方法对比研究

3 数据处理及分析

3 .

1 热像仪数据处理

3 .

1 .

1 组分温度提取方法 在研究农作物热辐射方向特性中, F r a n c o i s 等[

6 ] 将目标分为土壤与植被两个类别.本次实验采用的 样区是盈科灌区的

4 块玉米地, 也将热红外图像分为 玉米植株和背景土壤两组分进行提取.提取方法分 为以下两种: (

1 )手动提取法: 利用热像仪配套软件 T h e r m a C A MR e s e a r c h e r

2 0

0 1 , 在热红外图像上直接提取, 即参考光学相片手工勾勒出玉米植株 包络线 ( 图2).提取玉米组分时, 尽量避开受土壤影响较大的叶 片;

除玉米外的其余部分均默认为背景土壤.植被的 结构在热红外图像上表现得比较明显, 同时热像仪对 温度的探测精度高, 因此可以在图上只选择典型区域 分别代表玉米和土壤, 然后记录每张图像各组分的最 大值、 最小值及平均辐射温度. (

2 )阈值提取法: 阈值法分为两步完成, 第一步 确定每张图像的玉米及背景温度的最大值及最小值. 利用 T h e r m a C A MR e s e a r c h e r

2 0

0 1 中提取的相应组分 的温度最大值和最小值来确定组分温度的初值, 然后 用自行编写的图像温度提取程序查看效果, 最后进行 局部温度调整, 以实现温度的全面提取, 图3(a)所示 红色部分为提取的玉米组分, 图3(b)淡红色为提取 的背景土壤.第二步根据最值提取各图像组分温度 并计算相应组分的平均值. 最后, 根据热像仪黑体定标公式: y =

1 .

0 0

6 1 x -

0 .

3 5

3 , R

2 =

0 .

9 9

9 9 ( 来源于实验室定标) 对热像仪进 行辐射定标并计算各组分定标后的真实辐射温度值.

3 .

1 .

2 田块平均辐射温度计算 利用热像仪得到玉米和背景的平均组分温度后, 计算田块平均辐射温度还需要知道植被覆盖度这一 参数.植被覆盖度是指植被( 包括叶、 茎、 枝) 在单位 面积内植被的垂直投影面积所占总面积的百分 比[

7 ~

1 0 ] , 即从目标地域上方垂直向下观测到的植被 覆盖面积与观测区域总面积的比率. 本文首先求算各样地的平均植被覆盖度.即利 用数码相机从目标地域上方获取植物冠层照片, 结合 布设的标志物与影像分类技术提取照片视场范围的 总面积与植被面积, 并最终分别获得样区中 4块玉米 地的植被覆盖度.其具体过程可分为野外拍照和计 算机数字图像处理( 真彩色照片进行 L A B彩色空间 变换) 两部分. (