【技術(shù)文章】無(wú)人機(jī)高光譜遙感實(shí)現(xiàn)高效作物表型分析
發(fā)布時(shí)間：2024-08-22
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糧食短缺、人口增長(zhǎng)和全球氣候變化推動(dòng)了提高農(nóng)作物產(chǎn)量增長(zhǎng)的研究。大田作物表型分析為解釋作物生長(zhǎng)及其與環(huán)境的關(guān)系提供了重要信息。
然而，用于田間試驗(yàn)采樣和作物性狀參數(shù)測(cè)定的傳統(tǒng)車載平臺(tái)費(fèi)力、耗時(shí)，且空間覆蓋范圍有限。這限制了作物科學(xué)研究的快速發(fā)展。
以無(wú)人機(jī)（UAV）為代表的高通量、近地遙感表型分析平臺(tái)憑借靈活、成本低、空間覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，成為獲取田間表型信息的有效途徑。
用光譜數(shù)據(jù)評(píng)估植物表型特征
Specim AFX10 高光譜成像系統(tǒng)集成到北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司制造的 Ecodrone? UAS-8 平臺(tái)中，用于評(píng)估華北地區(qū)冬小麥的生長(zhǎng)潛力。
Specim AFX10 工作波長(zhǎng)范圍為 400 至 1000 nm，具有高光譜和空間分辨率、高靈敏度和高信噪比。它特別適合根據(jù)小麥反射的光對(duì)小麥進(jìn)行光譜分析。光譜數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步分析小麥的表型特征。
通過(guò)采集不同時(shí)期小麥的光譜數(shù)據(jù)，觀測(cè)不同時(shí)期小麥的歸一化植被指數(shù) (NDVI)* 和植物衰老反射指數(shù) (PSRI)**。后期可結(jié)合反射指數(shù)、含氮量、籽粒成熟度之間的關(guān)系確定施肥量和收獲時(shí)期。
高光譜成像無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保護(hù)和預(yù)測(cè)作物生長(zhǎng)方面具有較高的價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。Specim AFX 的高光譜分辨率還可以提前發(fā)現(xiàn)一些病蟲害并監(jiān)測(cè)作物上的病蟲害演變。
* 歸一化植被指數(shù)差異
歸一化植被指數(shù) (NDVI) 參數(shù)反映了作物生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)信息。根據(jù) NDVI 參數(shù)，我們可以得知作物在不同季節(jié)的需氮量。這些信息可以指導(dǎo)氮肥的合理施用。NDVI 計(jì)算如下。R840 是近紅外 (NIR) 區(qū)域 840nm 波段的反射率。R668 是紅色區(qū)域 668nm 波段的反射率。
NDVI = (R840 – R668) / (R840 + R668)
** 植物衰老反射指數(shù)
植物衰老反射指數(shù) (PSRI) 可用于植被健康監(jiān)測(cè)、植物生理脅迫監(jiān)測(cè)、作物生產(chǎn)和產(chǎn)量分析。PSRI 計(jì)算方法如下。R800 是近紅外 (NIR) 區(qū)域 800nm 波段的反射率。R480 是受類胡蘿卜素和葉綠素影響的 480nm 波段的反射率。R678 是紅色區(qū)域葉綠素吸收最大值波段的反射率。
PSRI=（R678-R480）/R800
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