【摘要】：作為C4作物,玉米具有光合效率較高,產(chǎn)量提升潛力較大,抗逆性較強(qiáng),應(yīng)用領(lǐng)域較寬等優(yōu)勢,在全世界廣泛種植。玉米作為中國糧食領(lǐng)軍作物,在糧食安全保障方有著難以比擬的作用。黃淮海地區(qū)作為我國玉米主要產(chǎn)區(qū)之一,其玉米的生長發(fā)育一直受到農(nóng)學(xué)家的廣泛關(guān)注,其生長長勢一直是玉米監(jiān)測的重點(diǎn)內(nèi)容。隨著無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展,越來越多的人開始利用其對玉米的生長發(fā)育進(jìn)行實(shí)時的動態(tài)監(jiān)測,無人機(jī)遙感成為當(dāng)前玉米生長發(fā)育及進(jìn)行長勢分析的研究熱點(diǎn)。本研究以河南新鄉(xiāng)不同播期不同品種條件下具有生長差異的玉米群體為研究對象,通過多利用旋翼無人機(jī)搭載高清數(shù)碼相機(jī)和多光譜相機(jī)來獲取高清數(shù)碼影像和多光譜影像,通過遙感數(shù)據(jù)合成DEM圖像及植被指數(shù)NDVI圖像,利用圖像信息提取玉米群體高程及各處理NDVI,基于地面株高及生物量數(shù)據(jù),通過對高程數(shù)據(jù)和株高數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化后進(jìn)行相關(guān)分析,同時在分析NDVI和地面生物量相關(guān)性后引入?yún)?shù)進(jìn)行對飽和NDVI進(jìn)行分析。實(shí)現(xiàn)利用無人機(jī)單次監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的可能性,探討夏玉米群體株高差異及生物量在圖像中的表現(xiàn),得到無人機(jī)監(jiān)測夏玉米株高及生物量的可行性,為降低無人機(jī)監(jiān)測株高及生物量成本提供可能。其具體研究結(jié)果如下:(1)在具有株高差異條件的玉米群體中,其RGB和多光譜影像經(jīng)姿態(tài)矯正、圖像拼接、點(diǎn)云生成、空間重構(gòu)等計(jì)算,獲取玉米群體DEM數(shù)據(jù)和各處理冠層群體高程,經(jīng)過冠層高程和人工測量株高進(jìn)行歸一化處理,獲取到不同品種和播期處理下基于無人機(jī)和人工測量株高間的相關(guān)關(guān)系,明確利用玉米冠層DEM數(shù)據(jù)監(jiān)測群體株高差異的可行性。結(jié)果表明,高清RGB相機(jī)和多光譜成像設(shè)備影像獲取的數(shù)字高程信息均能反映玉米群體的高度差異。高清RGB相機(jī)的株高監(jiān)測精度高于多光譜成像設(shè)備。但現(xiàn)成像設(shè)備和處理方法下,株高監(jiān)測精度不足,難以反映玉米群體的較小株高差異。不同生育階段對玉米株高監(jiān)測具有較大影響,生育前期冠層尚未全部覆蓋地表或生育后期植株衰老葉片枯黃下垂時,受裸露地表影響群體株高被嚴(yán)重低估。本研究分析了影響無人機(jī)搭載成像設(shè)備監(jiān)測玉米株高的影響因素,為該方法應(yīng)用于大田生產(chǎn)提供借鑒。(2)通過將多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行校正,配準(zhǔn)后分析兩個時期NDVI變化情況,與地面生物量數(shù)據(jù)建立聯(lián)系,研究發(fā)現(xiàn)隨著生育進(jìn)程的變化,夏玉米由于生長發(fā)育較快,葉片生長迅速,地面封壟較快,NDVI發(fā)生飽和時間較快,難以進(jìn)行后續(xù)分析。為提高精度,通過NDVI和生物量進(jìn)行相關(guān)后,將圖像近紅外反射率ρNIR設(shè)置加權(quán)系數(shù)α,研究發(fā)現(xiàn),在夏玉米高度飽和時,引入加權(quán)系數(shù)α,使得NDVI和生物量相關(guān)系數(shù)更高,為后續(xù)利用NDVI提高反演生物量精度提供依據(jù)。
【圖文】：

第二章 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取及預(yù)處理2.1 試驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)區(qū)位于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院河南新鄉(xiāng)綜合試驗(yàn)站，如圖 2-1 所示，坐落于河南省新鄉(xiāng)七里營鎮(zhèn)，東經(jīng) 113°45′35′′~113°45′49′′，北緯 35°18′32′′~35°18′58′′，海拔 78m，為溫帶季風(fēng)性氣候，四季分明，降水豐沛，日照充足。年均溫度為 14℃，年平均降水量573.4mm，年均日照時數(shù)為 1993h。

圖 2-2 試驗(yàn)小區(qū)示意圖Fig.2-2. Experimental plot植株長勢，評估作物群體生長狀況的重要成部分。為能評價無人機(jī)單次監(jiān)測作物群大面積農(nóng)田進(jìn)行監(jiān)測的可行性，本研究需括可見光（RGB）數(shù)據(jù)，多光譜數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究，評價無人機(jī)對植株高譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，，確定無人機(jī)監(jiān)測的Pro 六旋翼無人機(jī)搭載高清數(shù)碼相機(jī)和多，其規(guī)格如下表：
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S513;S127

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2688012