[发明专利]氮营养指数估算方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及作物营养诊断领域，具体而言，涉及一种氮营养指数估算方法及装置。

背景技术

氮营养指数(Nitrogen Nutrition Index，NNI)能全面地反应作物氮素营养状况。传统的NNI计算方法需要在田间进行破坏性的取样，但是该方法费时费力，在作物生长过程中进行氮营养诊断过程具有滞后性，不利于在大田环境下实际应用。

目前可以，高光谱遥感以其独特的信息获取优势(时间短、效率高、宏观综合、自动化程度高)正逐渐成为农田信息获取的主要手段，目前普遍采用的是通过选择已有的光谱指数分别反演植株地上部生物量和地上部氮浓度，间接的估算NNI。但是该方法需要选择多个光谱指数计算NNI，增加了预测NNI的误差，而且所选用的光谱指数结构复杂，在实际应用中计算复杂，存在较大的局限性。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种氮营养指数估算方法及装置，所选取的目标光谱指数结构简单，计算方便，极大程度地克服了预测氮营养指数的过程过于复杂并且误差较大的问题，可以快速精确的估测夏玉米的氮营养指数。

为了实现上述目的，本发明较佳实施例采用的技术方案如下：

本发明较佳实施例提供一种氮营养指数估算方法，用于对夏玉米的氮营养指数进行估算，所述方法包括：

获得夏玉米的初始数据，其中，所述初始数据包括各个采样点的冠层光谱反射率、植株地上部生物量以及地上部氮浓度；

根据所述初始数据计算出每个采样点的氮营养指数；

通过多个预设拟合函数分别计算归一化光谱指数与氮营养指数之间的拟合系数，其中，所述预设拟合函数包括幂函数、线性函数、指数函数以及对数函数，所述归一化光谱指数通过一预设光谱波段范围内的任意两个波段组合得到；

选取计算得到的最大的拟合系数对应的目标光谱指数和目标拟合函数；

根据所述目标光谱指数和所述目标拟合函数生成目标氮营养指数估算模型。

在本发明较佳实施例中，所述方法还包括：

采用相对根均方差和相对误差对所述目标氮营养指数估算模型进行评价。

在本发明较佳实施例中，所述根据所述初始数据计算出每个采样点的氮营养指数的步骤，包括：

获取在预设光谱波段范围内的冠层光谱反射率对应的植株地上部生物量以及地上部氮浓度；

将所述植株地上部生物量输入到临界氮浓度稀释模型计算得到对应的临界氮浓度值；

根据所述临界氮浓度值和所述地上部氮浓度计算出每个采样点的氮营养指数。

在本发明较佳实施例中，所述通过多个预设拟合函数分别计算归一化光谱指数与氮营养指数之间的拟合系数的步骤，包括：

将预设光谱波段范围内的预设间隔的任意波段进行组合得到多个归一化光谱指数；

通过多个预设拟合函数分别计算归一化光谱指数与氮营养指数之间的拟合系数的结果集，其中，所述结果集呈矩阵排列；

将所述结果集中的各个波段组合的拟合系数对应的矩阵数据绘制成等高线进行输出。

在本发明较佳实施例中，所述根据所述目标光谱指数和所述目标拟合函数生成目标氮营养指数估算模型的步骤，包括：

将所述目标光谱指数代入到所述目标拟合函数中生成所述目标氮营养指数估算模型。

本发明较佳实施例还提供一种氮营养指数估算装置，用于对夏玉米的氮营养指数进行估算，所述装置包括：

获得模块，用于获得夏玉米的初始数据，其中，所述初始数据包括各个采样点的冠层光谱反射率、植株地上部生物量以及地上部氮浓度；

计算模块，用于根据所述初始数据计算出每个采样点的氮营养指数，并通过多个预设拟合函数分别计算归一化光谱指数与氮营养指数之间的拟合系数，其中，所述预设拟合函数包括幂函数、线性函数、指数函数以及对数函数，所述归一化光谱指数通过一预设光谱波段范围内的任意两个波段组合得到；

选取模块，用于选取计算得到的最大的拟合系数对应的目标光谱指数和目标拟合函数；

生成模块，用于根据所述目标光谱指数和所述目标拟合函数生成目标氮营养指数估算模型。

相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：