【目的】为探究无人机数码影像监测水稻叶面积指数(Leaf area index,LAI)的可行性,明确利用无人机数码影像监测水稻LAI的最佳时期,构建基于无人机数码影像的水稻LAI监测模型。【方法】本研究基于不同品种和施氮量的水稻田间试验,于分蘖...【目的】为探究无人机数码影像监测水稻叶面积指数(Leaf area index,LAI)的可行性,明确利用无人机数码影像监测水稻LAI的最佳时期,构建基于无人机数码影像的水稻LAI监测模型。【方法】本研究基于不同品种和施氮量的水稻田间试验,于分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期测定水稻LAI,同步使用无人机搭载数码相机获取水稻无人机数码影像并提取颜色指数及纹理特征,分析其在不同生育时期与水稻LAI之间的相关性,构建定量监测模型,并用独立试验数据对所建模型进行检验。【结果】无人机数码影像中颜色指数及纹理特征与水稻LAI之间的相关性在生育前期(分蘖期+拔节期)最高,高于所有单生育期、生育后期(孕穗期+抽穗期+灌浆期)和全生育期,可确定为监测的最佳时期;在颜色指数和纹理特征当中,纹理特征方差(Variance,VAR)在监测水稻生育前期LAI时表现最优,可构建监测模型LAI=1.1656×exp^((0.0174×VAR))实现监测,模型构建时的决定系数(Determination coefficient,R^(2))为0.7980,模型检验时的相对均方根误差(Relative root mean square error,RRMSE)和偏差(bias,θ)分别为0.1658和0.1306。【结论】与人工测量LAI相比,基于无人机数码影像的水稻LAI监测方法可提高作业效率,降低成本,在水稻长势快速准确监测和丰产高效栽培中具有应用价值。展开更多
叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development,SPAD)是评价水稻健康状况的重要农学参数,为了解决传统监测方法工作量大,效率低的问题,以东北粳稻为研究对象,采用不同施肥处理开展小区试验,利用无人机低空遥感技术分别获取水稻...叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development,SPAD)是评价水稻健康状况的重要农学参数,为了解决传统监测方法工作量大,效率低的问题,以东北粳稻为研究对象,采用不同施肥处理开展小区试验,利用无人机低空遥感技术分别获取水稻分蘖期、拔节孕穗期、抽穗灌浆期水稻冠层高清数码影像,同时利用叶绿素仪测量水稻冠层SPAD值,并对无人机高清数码影像反演SPAD的可行性及方法进行研究。结合k-means聚类和阈值分割的方法去除背景提取出水稻叶片的RGB值,构建出R、G、B及G/R、G/B、B/R、R-B、G-R、NRI、NGI、NBI共11种颜色参数,并分别用11种参数和水稻叶片SPAD做相关性分析,分析结果表明NRI、B/R、R-B 3种参数和SPAD值高度相关。分别采用一元线性回归分析法和BP神经网络法对3种参数和SPAD的关系进行建模并对建模精度进行分析。结果表明:无人机高清影像反演SPAD是可行的,其中一元线性回归分析中,NRI和SPAD的建模精度高于B/R和R-B,均方根误差(RMSE)为1.51;基于NRI、B/R和R-B的多特征输入的BP神经网络预测粳稻SPAD的RMSE为1.354,相比基于NRI的一元线性回归分析模型精度提升11%,BP模型能较好地对东北粳稻的SPAD进行反演,能为无人机低空遥感反演粳稻SPAD提供理论依据和实现方法。展开更多
文摘【目的】为探究无人机数码影像监测水稻叶面积指数(Leaf area index,LAI)的可行性,明确利用无人机数码影像监测水稻LAI的最佳时期,构建基于无人机数码影像的水稻LAI监测模型。【方法】本研究基于不同品种和施氮量的水稻田间试验,于分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期测定水稻LAI,同步使用无人机搭载数码相机获取水稻无人机数码影像并提取颜色指数及纹理特征,分析其在不同生育时期与水稻LAI之间的相关性,构建定量监测模型,并用独立试验数据对所建模型进行检验。【结果】无人机数码影像中颜色指数及纹理特征与水稻LAI之间的相关性在生育前期(分蘖期+拔节期)最高,高于所有单生育期、生育后期(孕穗期+抽穗期+灌浆期)和全生育期,可确定为监测的最佳时期;在颜色指数和纹理特征当中,纹理特征方差(Variance,VAR)在监测水稻生育前期LAI时表现最优,可构建监测模型LAI=1.1656×exp^((0.0174×VAR))实现监测,模型构建时的决定系数(Determination coefficient,R^(2))为0.7980,模型检验时的相对均方根误差(Relative root mean square error,RRMSE)和偏差(bias,θ)分别为0.1658和0.1306。【结论】与人工测量LAI相比,基于无人机数码影像的水稻LAI监测方法可提高作业效率,降低成本,在水稻长势快速准确监测和丰产高效栽培中具有应用价值。
基金国家高技术研究发展计划项目(2013AA102303)河南省智慧中原地理信息技术协同创新中心开放课题项目(2016A002)资助+1 种基金the National Technology Research and Development Program of China(2013AA102303)the Open Project of Henan Provincial Central Plains Geographic Information Technology Cooperative Innovation Center(2016A002)
