發(fā)布時(shí)間：2020-10-10 03:38

　　 遙感技術(shù)具有快速、大范圍連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì),已成為農(nóng)田重金屬脅迫最重要的監(jiān)測(cè)手段之一。大多數(shù)研究側(cè)重于重金屬脅迫對(duì)作物生理要素或者生理功能單方面的影響,協(xié)同生理要素和生理功能的作物重金屬脅迫監(jiān)測(cè)研究是未來研究的發(fā)展趨勢(shì)。本文研究區(qū)選擇湖南省株洲市,采集了不同生長(zhǎng)期水稻、土壤的重金屬含量數(shù)據(jù)以及地面實(shí)測(cè)高光譜數(shù)據(jù),并獲取了2014-2017年水稻整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)無云的Landsat 8 OLI影像,以及2017年水稻整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)無云的Sentinel-2影像。協(xié)同作物生理要素變化和生理功能變化兩個(gè)方面對(duì)水稻重金屬脅迫進(jìn)行研究,本文的研究工作和主要結(jié)論如下:(1)從生理要素角度,基于Sentinel-2的“紅邊”波段構(gòu)建新型植被指數(shù):重金屬脅迫敏感指數(shù)(HMSSI)。對(duì)比HMSSI和已有指數(shù)在水稻不同生長(zhǎng)期的重金屬脅迫判別精度。同時(shí),基于隨機(jī)森林算法和多時(shí)相HMSSI影像,分別構(gòu)建基于單一生長(zhǎng)期(孕穗期、揚(yáng)花期和成熟期)和基于整個(gè)生長(zhǎng)期的水稻重金屬監(jiān)測(cè)模型并進(jìn)行精度對(duì)比。結(jié)果表明相比于單一生長(zhǎng)期影像,基于整個(gè)水稻生長(zhǎng)期影像構(gòu)建的評(píng)估模型具有更高的判別精度。(2)從生理功能角度,改進(jìn)了光能利用率(LUE)模型中LUE的計(jì)算方法,評(píng)估了連續(xù)三年水稻生長(zhǎng)期不同重金屬脅迫水平下LUE的差異,并探究了LUE指數(shù)(結(jié)構(gòu)不敏感指數(shù)(SIPI)和紅綠比值指數(shù)(RGR))與LUE的關(guān)系。結(jié)果表明,LUE能夠作為判別重度和輕度重金屬脅迫水平的指標(biāo),SIPI和RGR與LUE具有顯著的相關(guān)性。(3)協(xié)同生理要素和生理功能,基于HMSSI和LUE構(gòu)建二維特征空間HMSSI_LUE監(jiān)測(cè)區(qū)域尺度重金屬脅迫。結(jié)果表明,HMSSI_LUE能夠彌補(bǔ)LUE無法區(qū)分中度重金屬脅迫的不足,提高重金屬脅迫的判別精度。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S511;S127
【部分圖文】：

圖 1-1 技術(shù)流程圖1.4 論文結(jié)構(gòu)本文的章節(jié)安排如下：第 1 章緒論。分析目前國內(nèi)重金屬污染研究背景，綜述遙感監(jiān)測(cè)作物重金屬脅迫的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及所存在的問題，陳述本文的研究目標(biāo)、研究思路與技術(shù)路線。第 2 章實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理。選擇研究區(qū)，分析研究區(qū)的土壤污染現(xiàn)狀，地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與遙感影像數(shù)據(jù)的采集及預(yù)處理。第 3 章基于多時(shí)相 Sentinel-2 影像構(gòu)建新型植被指數(shù)監(jiān)測(cè)水稻重金屬脅迫。分析了重金屬脅迫對(duì)水稻生理要素的影響從而導(dǎo)致“紅邊”光譜變化情況，基于“紅邊”波段構(gòu)建重金屬脅迫敏感指數(shù)，利用 Sentinel-2 多時(shí)相特性構(gòu)建監(jiān)測(cè)重

圖 2-1 實(shí)驗(yàn)區(qū)位置分布示意圖2.2 地面數(shù)據(jù)采集2.2.1 冠層光譜測(cè)定與預(yù)處理本研究采用美國分析光譜設(shè)備（ASD）公司的便攜式光譜儀 Field Spec 3 進(jìn)行水稻葉片光譜的采集。ASD Field Spec 3 型光譜儀可以連續(xù)獲取可見光到近紅外波段 350-2500nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)地物波譜。在不同的光譜區(qū)間設(shè)置了不同的采樣間隔，其中波長(zhǎng)在 350-1000nm 之間采樣間隔為 1.4nm。光譜采集工作集中在每年的7月-9月，選擇在風(fēng)力小于3級(jí)光照穩(wěn)定的天氣，于上午 11:30~14:30 進(jìn)行。光譜測(cè)量前，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)提前設(shè)定并標(biāo)記好采樣點(diǎn)的位置，光譜采集點(diǎn)要求均勻分布光譜測(cè)量的目標(biāo)要具有代表性，能真實(shí)反映實(shí)

Sen2Cor大氣校正大氣校正完成后，利用SNAP軟件打開大氣校正前和大氣校正后的影像，對(duì)

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張路;王利華;桂和榮;王華森;;土壤重金屬脅迫與植物相關(guān)miRNA的研究進(jìn)展[J];北方園藝;2017年18期

2 姚慧;蔡慶生;;緩解植物重金屬脅迫傷害的途徑及其機(jī)理[J];浙江農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年01期

3 王興娜;王惠芬;鹿小詩;矯強(qiáng);;小球藻對(duì)重金屬脅迫的響應(yīng)研究[J];種子科技;2019年13期

4 高鴻鵬;杜賡;李文強(qiáng);董小龍;蘇超;張敏娟;;外源硫化氫緩解桑樹重金屬脅迫的效應(yīng)分析[J];北方蠶業(yè);2019年04期

5 梅磊;李玲;Daud MK;陳進(jìn)紅;何秋伶;祝水金;;棉花對(duì)重金屬脅迫的應(yīng)答反應(yīng)與抗性機(jī)理研究進(jìn)展[J];棉花學(xué)報(bào);2018年01期

6 聶勝委;黃紹敏;張水清;郭斗斗;張巧萍;程秀洲;;重金屬脅迫對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響及閾值研究[J];華北農(nóng)學(xué)報(bào);2012年06期

7 高婭妮;李愛軍;劉倩;柳旭;王Oz珍;;重金屬脅迫下草類植物響應(yīng)的研究進(jìn)展[J];家畜生態(tài)學(xué)報(bào);2017年06期

8 呂偉德;邱春英;曹方彬;;重金屬脅迫對(duì)寬葉澤苔草生長(zhǎng)、重金屬及養(yǎng)分吸收的影響[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2012年06期

9 蒲曉亞;吳燁;安建平;王廷璞;鄒亞麗;袁毅君;杜旭升;;不同重金屬脅迫對(duì)小麥金屬硫蛋白同源性的影響[J];食品工業(yè)科技;2011年05期

10 蔡海林;李帆;曾維愛;楊紅武;唐仲;;一氧化氮在植物響應(yīng)重金屬脅迫中的作用[J];湖北農(nóng)業(yè)科學(xué);2016年13期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張平;陳永亨;姚焱;齊劍英;王春霖;;鉈脅迫水稻的原位紅外光譜分析[A];中國化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)環(huán)境化學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

2 孫健;鐵柏清;錢湛;楊佘維;青山勛;羅榮;;單一重金屬脅迫對(duì)燈心草生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)的影響[A];第三屆全國環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2005年

3 柴團(tuán)耀;張玉秀;;DnaJ-like蛋白cDNA的克隆及其在重金屬脅迫下的表達(dá)研究[A];全國植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2000年

4 侯明;張興龍;鄧富;;V、Cr單一和復(fù)合脅迫對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)和生理影響[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)摘要集[C];2011年

5 婁玉霞;郭水良;于晶;曹同;;離體培養(yǎng)兩種蘚類植物對(duì)重金屬脅迫的生理響應(yīng)[A];2012年全國苔蘚植物學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2012年

6 郎明林;柴團(tuán)耀;張玉秀;;印度芥菜重金屬脅迫差異表達(dá)基因的分離與初步鑒定[A];中國的遺傳學(xué)研究——中國遺傳學(xué)會(huì)第七次代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要匯編[C];2003年

7 吳林春;李江遐;馬友華;王陳絲絲;陳亮妹;崔俊義;;施用硅肥緩解水稻重金屬脅迫的研究進(jìn)展[A];土壤科學(xué)與生態(tài)文明（上冊(cè)）——中國土壤學(xué)會(huì)第十三次全國會(huì)員代表大會(huì)暨第十一屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會(huì)論文集[C];2016年

8 符志友;楊元根;閉向陽;李非里;莫昌莉;劉濤澤;吳豐昌;;土法煉鋅尾礦區(qū)典型野生植物對(duì)Zn、Cu脅迫的適應(yīng)機(jī)制初探[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第12屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

9 鄭直;劉超;張敏娟;董小龍;;重金屬脅迫對(duì)桑樹種子萌發(fā)的影響分析[A];全國桑樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

10 王云彪;侯曉麗;;溫度對(duì)Pb、Cd、Hg、Cu脅迫下線蟲毒性及HSP90表達(dá)的影響[A];中國生理學(xué)會(huì)第九屆全國青年生理學(xué)工作者學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉天嬌;基于遙感物候與數(shù)據(jù)挖掘算法的水稻重金屬脅迫識(shí)別研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2019年

2 金銘;水稻重金屬脅迫生理功能變化遙感分析方法研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

3 李旭青;水稻重金屬脅迫多源遙感協(xié)同反演方法研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

4 史剛榮;耐重金屬脅迫的能源植物篩選及其適應(yīng)性研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

5 陳偉;重金屬脅迫對(duì)草坪草生長(zhǎng)發(fā)育及生理特性的影響[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

6 陳潔;重金屬鉛脅迫下玉米苗期根系miRNA的鑒定及相關(guān)miRNA的表達(dá)分析[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

7 柴民偉;外來種互花米草和黃頂菊對(duì)重金屬和鹽堿脅迫的生態(tài)響應(yīng)[D];南開大學(xué);2013年

8 趙美花;農(nóng)業(yè)廢物中木質(zhì)素酶解影響因素及其機(jī)理研究[D];湖南大學(xué);2013年

9 孟杰;牡蠣重金屬脅迫的組學(xué)響應(yīng)及MTF-1轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制研究[D];中國科學(xué)院研究生院(海洋研究所);2013年

10 歐秀芳;重金屬脅迫誘導(dǎo)水稻發(fā)生可遺傳的表觀遺傳變異及其可能作用于水稻提高抗重金屬能力的機(jī)制的研究[D];東北師范大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張致江;基于水稻生理要素與生理功能遙感評(píng)估的重金屬脅迫監(jiān)測(cè)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2019年

2 段成嬌;重金屬脅迫下土壤酶活性空間分布特征的原位研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2018年

3 陳菲;鹽堿脅迫對(duì)文冠果幼苗生理生化特征的影響[D];大連工業(yè)大學(xué);2017年

4 田令文;基于長(zhǎng)時(shí)序LAI和EEMD方法提取水稻重金屬脅迫特征[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2018年

5 劉姝媛;不同重金屬脅迫水稻物候特征差異遙感分析[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2018年

6 劉明;基于監(jiān)測(cè)指標(biāo)和同化策略優(yōu)化的水稻重金屬脅迫評(píng)估[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

7 王淼鑫;基于物候分段同化的水稻重金屬脅迫遙感監(jiān)測(cè)時(shí)間尺度優(yōu)化[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

8 楊小勇;重金屬脅迫對(duì)水稻傷害機(jī)理及水稻耐性機(jī)制的研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2002年

9 陳俊任;重金屬脅迫下毛竹根系耐性響應(yīng)特征及其活化機(jī)制[D];浙江農(nóng)林大學(xué);2016年

10 張慧;脫落酸對(duì)幾種水生植物重金屬脅迫的緩解效應(yīng)[D];南京師范大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2834669