南疆红枣病虫害的理化参数高光谱遥感监测识别及预测模型的研究

南疆是中国最大的红枣生产基地，红枣病虫害成为制约南疆红枣产业发展的主要因素。鉴于高光谱遥感监测的显著特性，利用南疆红枣资源地区优势，运用系统分析原理、数据挖掘技术和回归分析技术，采用相关系数法、主成分分析法和聚类分析法，根据南疆红枣病虫害高光谱数据和实测的理化参数数据，构建红枣病虫害等级识别模型和危害指标估算模型。确定最佳识别和估测精度的研究方法，建立南疆红枣病虫害高光谱遥感监测系统。.以南疆红枣病虫害识别过程和识别模型研究为突破口，来开展南疆红枣病虫害高光谱遥感监测预警，探讨红枣病虫害诊断识别机理及内在规律，为研制南疆红枣病虫害检测仪及传感器设计提供理论依据。并在此基础上扩展到吐鲁番葡萄、哈密瓜、库尔勒香梨、红富士苹果等新疆特色果品病虫害的监测识别，促进与推动监测识别模型的发展与应用，为新疆特色果品树立品牌，增强市场竞争力，对发展地方经济具有重要意义。

南疆是中国最大的红枣生产基地，红枣病虫害制约枣类特产品质提升，影响红枣产业发展的主要因素。采用相关系数法、主成分分析法和聚类分析法，运用系统分析原理和回归分析技术，主要研究：（1）完成南疆红枣病虫害数据采集和测试工作，筛选对南疆红枣病虫害胁迫响应敏感的光谱区域和波段，完成南疆红枣病虫害高光谱特征谱段选择模式，为研制南疆红枣病虫害检测仪提供理论依据。（2）利用主成分分析、光谱特征参量化和光谱植被指数等方法进行南疆红枣病虫害高光谱特征参数提取，筛选南疆红枣枣锈病、枣疯病、黑斑病、缩果病高光谱特征参数，完成光谱特征参数提取，构建南疆红枣病虫害胁迫指数信息数据库，为建立红枣病虫害等级识别和危害指标估算模型提供技术支撑。（3）完成红枣相关特征与植被指数等高光谱特性参数，揭示枣锈病叶片色素含量与光谱特征参数相关性。完成光谱特征参数与红枣危害等级识别相关度分析，揭示高光谱特征参数对红枣危害等级识别的影响因素规律。（4）提出基于凝聚K-means决策簇分类模型，构建南疆红枣病虫危害等级识别支持向量机模型。完成南疆红枣枣锈病、枣疯病、黑斑病、缩果病等红枣叶面积指数的遥感估算模型，确定最佳估测精度研究方法。完成枣锈病LAI与高光谱特征变量线性和非线性回归分析，揭示枣锈病叶片色素含量与微分光谱相关性。（5）完成南疆红枣病虫害物理参数(叶面积指数、叶片重量、叶片含水率）和化学参数(叶绿素、类胡萝卜素、纤维素、蛋白质和糖分含量）测定和估算，揭示南疆红枣病虫害生化参数与多光谱变量的相关性，建立基于高光谱遥感监测的南疆红枣病虫害等级识别模型，揭示红枣病虫害诊断识别机理及内在规律。（6）利用线性与非线性和逐步回归技术建立南疆红枣病虫害生化参数光谱遥感估算模型，进行参数模型比较。建立类胡萝卜素、纤维素、蛋白质和糖分含量估算模型和拟合精度分析，构建南疆红枣危害指标的高光谱遥感监测估算模型，完成南疆红枣病虫害理化参数的光谱遥感估算模型精度分析。（7）运用聚类分析、概率神经网络、学习矢量量化和支持向量分类机等分类方法，对南疆红枣枣锈病、枣疯病、黑斑病、缩果病的危害等级进行识别和精度分析。结合病虫害胁迫指数数据库和等级识别、监测估算模型构建南疆红枣病虫害高光谱遥感监测系统。建立南疆红枣病虫害高光谱遥感监测预警和评价模型，为南疆特色果品等级识别和健康状况评价，从源头上追溯果品长势调控提供技术支撑。