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不同分辨率无人机数码影像的马铃薯地上生物量估算研究

         
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摘要

地上生物量(AGB)是表征作物生命活动的重要参数,对作物长势监测和产量预测尤为关键.因此,快速准确地获取AGB信息,对于监测作物生长状况、指导农业管理和提高产量具有重要的意义.以无人机为平台搭载数码相机传感器,因机动性强、价格低、空间分辨率高的优势,能够及时准确的估算作物AGB,已成为遥感估算研究的热点之一.由于无人机不同飞行高度及其对应不同分辨率数码影像的AGB估算模型精度不同,因此,尝试在马铃薯的块茎增长期,通过设置10,20,30,40和50 m共5种无人机飞行高度,获取不同分辨率的数码影像,探究其对以光谱信息、纹理特征和光谱信息+纹理特征构建AGB模型精度的影响.首先,基于无人机数码影像,分别提取光谱信息和纹理特征,通过光谱信息构建的植被指数和纹理特征,分别结合地面试验获取的实测地上部生物量数据进行相关性分析,分别筛选了相关系数绝对值较大的前10个影像指数和前8个纹理特征.然后,分别以3种输入变量整合方差膨胀因子(VIF)进行主成分分析(PCA)降维处理,获得最佳主成分后以多元线性回归(MLR)构建AGB估算模型.最后,对比不同分辨率的数码影像以3种变量和同种分辨率下以同种变量构建的AGB估测模型效果.结果发现:(1)获得的影像分辨率在0.43～2.05 cm之间变化时,纹理特征与马铃薯AGB相关性弱于植被指数,但都达到极显著相关水平(p<0.01),随着数码影像分辨率降低,二者相关性差异明显.(2)同种分辨率影像下,光谱信息+纹理特征估算AGB的效果最优,其次为单一纹理特征模型,而单一光谱模型表现效果最差.(3)随着数码影像分辨率提高,光谱信息、纹理信息以及光谱+纹理信息估算AGB的精度逐渐变好.

著录项

  • 来源
    《光谱学与光谱分析》 |2021年第5期|1470-1476|共7页
  • 作者

    刘杨; 冯海宽; 孙乾; 杨福芹; 杨贵军;

  • 作者单位

    农业部农业遥感机理与定量遥感重点实验室 北京农业信息技术研究中心 北京 100097;

    山东科技大学测绘科学与工程学院 山东 青岛 266590;

    国家农业信息化工程技术研究中心 北京 100097;

    北京市农业物联网工程技术研究中心 北京 100097;

    农业部农业遥感机理与定量遥感重点实验室 北京农业信息技术研究中心 北京 100097;

    国家农业信息化工程技术研究中心 北京 100097;

    北京市农业物联网工程技术研究中心 北京 100097;

    农业部农业遥感机理与定量遥感重点实验室 北京农业信息技术研究中心 北京 100097;

    国家农业信息化工程技术研究中心 北京 100097;

    北京市农业物联网工程技术研究中心 北京 100097;

    河南工程学院土木工程学院 河南 郑州 451191;

    农业部农业遥感机理与定量遥感重点实验室 北京农业信息技术研究中心 北京 100097;

    国家农业信息化工程技术研究中心 北京 100097;

    北京市农业物联网工程技术研究中心 北京 100097;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 农业航空;
  • 关键词

    马铃薯; 地上生物量; 影像分辨率; 光谱信息; 纹理特征;

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