水稻生育期及生長參數(shù)的近地面遙感監(jiān)測研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-04 03:22
遙感技術(shù)可以快速、無損、實(shí)時(shí)地獲取作物生長狀態(tài)信息,為精細(xì)農(nóng)業(yè)提供可靠的技術(shù)支撐。近地面遙感平臺(tái)具有操作簡便、靈活多變的特點(diǎn),可為作物生理生化參數(shù)監(jiān)測提供豐富的數(shù)據(jù)資料,顯著提高作物生長監(jiān)測的準(zhǔn)確性和可靠性。本研究以不同年份、品種、種植密度和施氮水平的4個(gè)水稻田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依托,利用兩種地物光譜儀(ASD FieldSpec Pro spectrometer和GreenSeeker)獲取地面冠層反射光譜數(shù)據(jù)和多種無人機(jī)載傳感器(RGB相機(jī),近紅外相機(jī)和多光譜相機(jī))獲取冠層影像數(shù)據(jù),探尋基于地面光譜指數(shù)(歸一化植被指數(shù)NDVI和葉綠素紅邊指數(shù)CIred edge)時(shí)間序列的水稻關(guān)鍵生育時(shí)期快速監(jiān)測方法,比較不同傳感器在水稻葉片和植株氮積累估測上的表現(xiàn),確定估測水稻生物量及植株氮含量的適宜光譜指數(shù)和紋理指數(shù),并結(jié)合利用光譜和紋理信息建立基于無人機(jī)平臺(tái)的水稻地上部生物量和植株氮含量監(jiān)測模型。研究結(jié)果為近地面遙感技術(shù)在作物生長監(jiān)測中應(yīng)用提供理論與技術(shù)支撐。首先,確定了基于植被指數(shù)時(shí)間序列的水稻關(guān)鍵生育時(shí)期的監(jiān)測方法。NDVI時(shí)間序列曲線一階導(dǎo)數(shù)的最大值、零值和最小值分別可以用來估測有效分蘗臨界...
【文章來源】:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:139 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1近紅外波段(800?nm)在水稻拔節(jié)期的八個(gè)基于灰度共生矩陣紋理特征:均值(a),方差(b),均??
移動(dòng)速度慢,在??有風(fēng)的情況下穩(wěn)定性相對(duì)較差,較難獲取到理想的數(shù)據(jù)[83]。直升機(jī)能夠垂直升降、懸??停、橫向飛行,且載荷較大,但操作復(fù)雜,維修護(hù)理費(fèi)高昂,噪聲較大[81,84,85]。多旋??翼無人機(jī)可以原地起飛和降落,可自由懸停,特有的GPS導(dǎo)航作業(yè)使其操作變得簡單??[86_89](圖l-2a)。固定翼無人機(jī)飛行速度快、續(xù)航時(shí)間長,但無法懸停,因此拍到的影??像易模糊,需要使用高快門速度的攝影裝備[9(),91](圖l-2b),目前多旋翼和固定翼無??人機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。??圖1-2多旋翼無人機(jī)(a)和固定翼無人機(jī)(b)??Fig.?1-2?Multi-rotor?UAV?(a)?and?fixed-wing?UAV?(b)??無人機(jī)遙感平臺(tái)成本低、數(shù)據(jù)獲取靈活,可應(yīng)用于復(fù)雜農(nóng)田環(huán)境[92],因此基于無??人機(jī)遙感平臺(tái)的作物生長監(jiān)測已成為當(dāng)前精確農(nóng)業(yè)的研宄熱點(diǎn)。由于無人機(jī)平臺(tái)的載??荷能力有限,因此搭載的傳感器需滿足質(zhì)量輕和尺寸小的要求。目前應(yīng)用較多的傳感??器有RGB數(shù)碼相機(jī)、多光譜相機(jī)、高光譜相機(jī)和熱紅外相機(jī),這些傳感器已廣泛應(yīng)??8??
邏輯曲線擬合|丨字節(jié)?SR?苧蜱丨??J?j?育生^r?氮氮?|?■??光譜指數(shù)時(shí)間序列?!期?物?物?含?含丨??光譜、紋理信息提取???最.量最I?j??光譜指數(shù)?1階導(dǎo)數(shù)|?:?_?_?_?_?__?i?I?光譜、紋^指數(shù)計(jì)g? ̄??|特征匹SB?|?I模型擬合I???4:??+??I?生育期估測模型?|?|?生長參數(shù)估測模型?|??< ̄ ̄I?模型驗(yàn)證?I ̄ ̄>?????*?1?y???|?水稻生育期及生長參數(shù)的近地面遙感監(jiān)測技術(shù)??圖2-1本研究的技術(shù)路線圖??Fig.?2-1?Technical?route?of?this?study??ll7°5r〇"E?II9°42,0"E?mo33,0"F?? ̄^T7kT?i??C?:?^????? ̄ ̄N.......???i?)rthopholo??"7°si.ite?i陳《"e?i"-^Vk-.?\?iB'9SeW^*?1?*?一'??、、、、;:,/f?*'?mi^aW?!?^??I20°45,30ME?l20°45\n”E?I20°45\J2"F.??圖2-2試驗(yàn)區(qū)??Fig.?2-2?Test?site??26??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于無人機(jī)載高光譜空間尺度優(yōu)化的大豆育種產(chǎn)量估算[J]. 趙曉慶,楊貴軍,劉建剛,張小燕,徐波,王艷杰,趙春江,蓋鈞鎰. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]農(nóng)用無人機(jī)多傳感器遙感輔助小麥育種信息獲取[J]. 楊貴軍,李長春,于海洋,徐波,馮海寬,高林,朱冬梅. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(21)
[3]農(nóng)業(yè)遙感研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 趙春江. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2014(12)
[4]Multi-Temporal Detection of Rice Phenological Stages Using Canopy Spectrum[J]. WANG Lin,ZHANG Fu-cun,JING Yuan-shu,JIANG Xiao-dong,YANG Shen-bin,HAN Xiao-mei. Rice Science. 2014(02)
[5]“秈改粳”的生產(chǎn)優(yōu)勢及其形成機(jī)理[J]. 張洪程,張軍,龔金龍,常勇,李敏,高輝,戴其根,霍中洋,許軻,魏海燕. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2013(04)
[6]基于低空無人機(jī)遙感的冬小麥覆蓋度變化監(jiān)測[J]. 李冰,劉镕源,劉素紅,劉強(qiáng),劉峰,周公器. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2012(13)
[7]無人機(jī)遙感監(jiān)測小麥條銹病初探[J]. 冷偉鋒,王海光,胥巖,馬占鴻. 植物病理學(xué)報(bào). 2012(02)
[8]基于無人機(jī)和地面數(shù)字影像的水稻氮素營養(yǎng)診斷研究[J]. 祝錦霞,陳祝爐,石媛媛,王珂,鄧勁松. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版). 2010(01)
[9]利用MODIS數(shù)據(jù)識(shí)別水稻關(guān)鍵生長發(fā)育期[J]. 孫華生,黃敬峰,彭代亮. 遙感學(xué)報(bào). 2009(06)
[10]圖像紋理特征提取方法綜述[J]. 劉麗,匡綱要. 中國圖象圖形學(xué)報(bào). 2009(04)
本文編號(hào):3474897
【文章來源】:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:139 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1近紅外波段(800?nm)在水稻拔節(jié)期的八個(gè)基于灰度共生矩陣紋理特征:均值(a),方差(b),均??
移動(dòng)速度慢,在??有風(fēng)的情況下穩(wěn)定性相對(duì)較差,較難獲取到理想的數(shù)據(jù)[83]。直升機(jī)能夠垂直升降、懸??停、橫向飛行,且載荷較大,但操作復(fù)雜,維修護(hù)理費(fèi)高昂,噪聲較大[81,84,85]。多旋??翼無人機(jī)可以原地起飛和降落,可自由懸停,特有的GPS導(dǎo)航作業(yè)使其操作變得簡單??[86_89](圖l-2a)。固定翼無人機(jī)飛行速度快、續(xù)航時(shí)間長,但無法懸停,因此拍到的影??像易模糊,需要使用高快門速度的攝影裝備[9(),91](圖l-2b),目前多旋翼和固定翼無??人機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。??圖1-2多旋翼無人機(jī)(a)和固定翼無人機(jī)(b)??Fig.?1-2?Multi-rotor?UAV?(a)?and?fixed-wing?UAV?(b)??無人機(jī)遙感平臺(tái)成本低、數(shù)據(jù)獲取靈活,可應(yīng)用于復(fù)雜農(nóng)田環(huán)境[92],因此基于無??人機(jī)遙感平臺(tái)的作物生長監(jiān)測已成為當(dāng)前精確農(nóng)業(yè)的研宄熱點(diǎn)。由于無人機(jī)平臺(tái)的載??荷能力有限,因此搭載的傳感器需滿足質(zhì)量輕和尺寸小的要求。目前應(yīng)用較多的傳感??器有RGB數(shù)碼相機(jī)、多光譜相機(jī)、高光譜相機(jī)和熱紅外相機(jī),這些傳感器已廣泛應(yīng)??8??
邏輯曲線擬合|丨字節(jié)?SR?苧蜱丨??J?j?育生^r?氮氮?|?■??光譜指數(shù)時(shí)間序列?!期?物?物?含?含丨??光譜、紋理信息提取???最.量最I?j??光譜指數(shù)?1階導(dǎo)數(shù)|?:?_?_?_?_?__?i?I?光譜、紋^指數(shù)計(jì)g? ̄??|特征匹SB?|?I模型擬合I???4:??+??I?生育期估測模型?|?|?生長參數(shù)估測模型?|??< ̄ ̄I?模型驗(yàn)證?I ̄ ̄>?????*?1?y???|?水稻生育期及生長參數(shù)的近地面遙感監(jiān)測技術(shù)??圖2-1本研究的技術(shù)路線圖??Fig.?2-1?Technical?route?of?this?study??ll7°5r〇"E?II9°42,0"E?mo33,0"F?? ̄^T7kT?i??C?:?^????? ̄ ̄N.......???i?)rthopholo??"7°si.ite?i陳《"e?i"-^Vk-.?\?iB'9SeW^*?1?*?一'??、、、、;:,/f?*'?mi^aW?!?^??I20°45,30ME?l20°45\n”E?I20°45\J2"F.??圖2-2試驗(yàn)區(qū)??Fig.?2-2?Test?site??26??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于無人機(jī)載高光譜空間尺度優(yōu)化的大豆育種產(chǎn)量估算[J]. 趙曉慶,楊貴軍,劉建剛,張小燕,徐波,王艷杰,趙春江,蓋鈞鎰. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]農(nóng)用無人機(jī)多傳感器遙感輔助小麥育種信息獲取[J]. 楊貴軍,李長春,于海洋,徐波,馮海寬,高林,朱冬梅. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(21)
[3]農(nóng)業(yè)遙感研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 趙春江. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2014(12)
[4]Multi-Temporal Detection of Rice Phenological Stages Using Canopy Spectrum[J]. WANG Lin,ZHANG Fu-cun,JING Yuan-shu,JIANG Xiao-dong,YANG Shen-bin,HAN Xiao-mei. Rice Science. 2014(02)
[5]“秈改粳”的生產(chǎn)優(yōu)勢及其形成機(jī)理[J]. 張洪程,張軍,龔金龍,常勇,李敏,高輝,戴其根,霍中洋,許軻,魏海燕. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2013(04)
[6]基于低空無人機(jī)遙感的冬小麥覆蓋度變化監(jiān)測[J]. 李冰,劉镕源,劉素紅,劉強(qiáng),劉峰,周公器. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2012(13)
[7]無人機(jī)遙感監(jiān)測小麥條銹病初探[J]. 冷偉鋒,王海光,胥巖,馬占鴻. 植物病理學(xué)報(bào). 2012(02)
[8]基于無人機(jī)和地面數(shù)字影像的水稻氮素營養(yǎng)診斷研究[J]. 祝錦霞,陳祝爐,石媛媛,王珂,鄧勁松. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版). 2010(01)
[9]利用MODIS數(shù)據(jù)識(shí)別水稻關(guān)鍵生長發(fā)育期[J]. 孫華生,黃敬峰,彭代亮. 遙感學(xué)報(bào). 2009(06)
[10]圖像紋理特征提取方法綜述[J]. 劉麗,匡綱要. 中國圖象圖形學(xué)報(bào). 2009(04)
本文編號(hào):3474897
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