高洪燕，毛罕平，张晓东

江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，江苏 镇江 212013

光谱技术结合BiPLS-GA-SPA和ELM算法的生菜冠层氮素含量检测研究

高洪燕，毛罕平*，张晓东

江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，江苏 镇江 212013

氮素是影响生菜产量和品质的重要因素，光谱技术是检测作物氮素含量最有效的手段之一。通过获取不同氮素水平下生菜冠层的反射光谱，对其进行FDSGF(first-order derivative based savitzky-golay filt)滤波后，利用后向区间偏最小二乘算法(BiPLS)、遗传算法(GA)及连续投影算法(SPA)对特征波长进行梯度提取，最终从2 151个波长点中提取了8个与生菜氮素最为相关的特征波长。分别利用多元线性回归(MLR)、径向基函数神经网络(RBFNN)及极限学习机(ELM)三种算法建立了基于特征波段或特征波长的8个生菜冠层氮素含量检测模型。结果表明： BiPLS-GA-SPA-ELM模型(RMSEC=0.241 6%，Rc=0.934 6，RMSEP=0.284 2%，Rp=0.921 8)的预测结果优于其他模型，为指导合理施肥和开发便携式仪器提供了理论基础。

反射光谱； 后向区间偏最小二乘； 遗传算法； 连续投影算法； 径向基函数神经网络； 极限学习机

引 言

生菜是叶菜类蔬菜的典型代表，是无土栽培的主要作物。氮素是维持生菜生长、参与其各项生理活动所需的大量元素之一，是体内核酸、蛋白质、叶绿素等物质的组成部分[1]。Abdel-Rahman等[2]研究表明早期发现作物氮素缺乏并及时补充，可避免对作物生长产生不可逆的影响。光谱技术具有方便快速、环境友好、信息量丰富等优点，已成为检测作物营养最有效的技术之一[3-7]。光谱数据所含信息丰富，如何从众多波长中提取特征波长并建立高精度的检测模型是研究的两个重点方向[8]。……