无人机多角度成像方式的饲料油菜生物量估算研究

旨在探索并评估一种通过无人机平台搭载可见光相机提取饲料油菜生物量的新方法.试验于2018年在华中农业大学油菜试验基地展开,利用无人机搭载五相机倾斜摄影系统同时从多个角度获取油菜终花期的可见光图像,试验共设置3种无人机飞行高度(40、60和80 m)和3种播种密度(3.00×105、5.25×105和7.50×105株hm-2),并评估和对比了多角度和单相机垂直2种成像方式的生物量预测结果.试验首先通过无人机图像提取油菜冠层覆盖度和株高信息;然后通过株高在覆盖面积上进行累加获得作物体积模型;最后基于作物体积模型与实测生物量建立线性回归模型预测油菜干物质重量.结果表明,(1)在本试验设置的3个飞行...

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Published in作物学报 Vol. 47; no. 9; pp. 1816 - 1823
Main Authors 张建, 谢田晋, 尉晓楠, 王宗铠, 刘崇涛, 周广生, 汪波
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 华中农业大学资源与环境学院/宏观农业研究院,湖北武汉 430070%华中农业大学植物科学技术学院/农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室,湖北武汉 430070 12.09.2021
Subjects
无人机
倾斜摄影
作物体积模型
饲料油菜
生物量
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ISSN0496-3490
DOI10.3724/SP.J.1006.2021.04211

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Summary:旨在探索并评估一种通过无人机平台搭载可见光相机提取饲料油菜生物量的新方法.试验于2018年在华中农业大学油菜试验基地展开,利用无人机搭载五相机倾斜摄影系统同时从多个角度获取油菜终花期的可见光图像,试验共设置3种无人机飞行高度(40、60和80 m)和3种播种密度(3.00×105、5.25×105和7.50×105株hm-2),并评估和对比了多角度和单相机垂直2种成像方式的生物量预测结果.试验首先通过无人机图像提取油菜冠层覆盖度和株高信息;然后通过株高在覆盖面积上进行累加获得作物体积模型;最后基于作物体积模型与实测生物量建立线性回归模型预测油菜干物质重量.结果表明,(1)在本试验设置的3个飞行高度中,随着无人机飞行高度下降,生物量预测精度呈上升趋势,其中飞行高度为40 m时,油菜生物量估算精度最佳(校正集:r=0.792,RMSE=125.0 g m-2,RE=13.2％;验证集:r=0.752,RMSE=139.1 g m-2,RE=15.3％).(2)种植密度越高,其实际生物量越小,通过作物体积模型预测生物量的效果更好.(3)多角度成像方式与单相机垂直成像方式在油菜生物量估测精度上没有显著差异,两者皆在40 m高度下具有最好的生物量预测效果,相关系数r分别为0.772和0.742.以上结果表明,基于无人机低成本可见光成像建模技术提取饲料油菜生物量是可行的,本研究可为大田作物地上生物量信息的无损高效监测提供易于实施的解决方案和技术参考.
ISSN:0496-3490
DOI:10.3724/SP.J.1006.2021.04211