Dualex是一款源自于法国国家科学院 (CNRS)及巴黎第十一大学技术，由奥地利PESSL公司生产（原法国Force-A公司）开发的新型多功能叶片测量仪。它可同时准确测量叶片的叶绿素含量、叶片表层的类黄酮和花青素含量，适用于植物生理学和农学（如水稻叶绿素浓度，玉米氮素状况，葡萄藤等）相关研究。其测量对象可以是单子叶植物，双子叶植物或多年生植物。这款设备简单易用，可进a行实时和非破坏性测量。由于不需要校准标定和事先的样品制备，测量工作可在实验室或现场完成。此外，该设备在各种温度的和环境光照条件下均可进行简单、快速、无损测量叶片中的叶绿素、多酚以及花青素。

摘要

冠层散射系数（CSC）是双向反射系数（BRF）与定向面积散射系数（DASF）的比值，已成功应用于校正冠层结构的影响。计算CSC的关键是计算DASF，DASF由BRF和BRF之间的线性关系的截距b和斜率kλ（Ω）ωλ（特定视角方向上的高光谱BRF与叶片反照率（ωλ）的比率）决定。然而，由于多光谱波段的限制，如何利用多光谱无人机数据准确计算整个生长期的作物DASF仍然是一个亟待解决的问题。在本研究中，小麦冠层多角度（0◦,−30◦,−45◦) 连续三年获得了包括近地高光谱数据、无人机多光谱数据和PROSAIL模拟数据在内的数据集。提出了基于多光谱传感器的DASFk-b模型，通过相对累积生长度天数（RAGDD）和BRF来估计b和k。将先前开发的DASFg-NIR模型和植被指数（VI）模型与DASFk-b模型在不同视角（VZAs）下进行比较，以评估它们在校正冠层结构效应、基于广义加性模型（GAM）估计叶片氮含量（LNC）和叶绿素含量（LCC）方面的性能。结果表明，适用于估算小麦DASF的高光谱波段范围为710–760nm。参数b随着施氮量的增加而降低，并随着RAGDD的增加而先激活后抑制；k、DAFHy的趋势相反。与CSCg-NIR（根据DASFg-NIR模型计算）和VIs相比，CSCk-b（根据DASFk-b模型计算）在不同VZA下对冠层结构的校正效果最好。与CSCg-NIR相比，使用CSCk-b的LNC和LCC的估计精度有所提高VIs，RRMSE值分别为9.2%和7.0%，建议的VZA为−45◦ 对于两种型号。

abstract

Canopy scattering coefficient (CSC) is the ratio of bidirectional reflectance factor (BRF) to directional area scattering coefficient (DASF), and has been successfully applied to correct the effect of canopy structure. The key to calculate CSC is to calculate DASF, which is determined by the intercept b and slope k of the linear relationship between BRF and BRFλ(Ω)ωλ(the ratio of hyperspectral BRF in certain view direction to leaf albedo (ωλ). However,due to the limitation of multispectral bands, how to accurately calculate crop DASF during the whole growth period using multispectral UAV data is still an urgent problem to be solved. In this study, wheat canopy multiangular (0◦, − 30◦, − 45◦) datasets including near-ground hyperspectral data, UAV multispectral data, and PROSAIL simulation data were obtained for three consecutive years. The DASFk-b model was proposed to estimate b and k based on multispectral sensors by relative accumulated growing degree days (RAGDD) and BRF.

The previously developed DASFg-NIR model and vegetation index (VI) model were compared with DASFk-b model under different view angles (VZAs), to evaluate their performances in correcting canopy structural effect, estimating leaf nitrogen content (LNC) and leaf chlorophyll content (LCC) based on generalized additive model

(GAM). The results showed that the hyperspectral band range suitable for estimating wheat DASF was 710–760 nm. Parameter b decreased with increased N application rates, and activated first and then inhibited with increased RAGDD; the tendency of k, DASFHy were opposite. Compared with CSCg-NIR (calculated from DASFg-NIR model) and VIs, CSCk-b (calculated from DASFk-b model) had the best correction effect on canopy structure under different VZAs. The estimation accuracy of LNC and LCC using CSCk-b was improved compared with CSCg-NIR and VIs, with RRMSE values of 9.2% and 7.0%, respectively, and the recommended VZA was − 45◦ for both models.

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