【科研应用】无人机载多光谱遥感在夏玉米长势监测中的应用
转载 2023-04-03 10:40 长光禹辰 来源:长光禹辰山东理工大学农业工程与食品科学学院兰玉彬团队在Agronomy发表了题为“Summer Maize Growth Estimation Based on Near-Surface Multi-Source Data”的研究论文。
此研究采用搭载长光禹辰公司自主研发的 MS600 Pro 多光谱相机的多旋翼无人机,获取了两年间夏玉米多生育期的光谱图像,利用特征筛选对LAI和SPAD敏感特征进行了提取,并采用回归方法和机器学习方法进行模型构建,最终获得了泛化性能较好的夏玉米LAI和SPAD反演模型。
玉米作为重要的粮食和饲料来源,对全球粮食安全至关重要,因此如何高效快速的进行玉米长势监测,提高玉米产量和质量,是目前研究的着力点。随着无人机技术的发展,具有高分辨率、实时性能优越的多光谱遥感设备才能够及时、准确提取玉米的LAI和SPAD特征信息,为玉米田间管理提供数据和技术支持。
本研究利用四旋翼无人机搭载MS600 Pro 多光谱相机采集了两年间玉米地块尺度的光谱影像,结合可见光、高光谱和环境数据,提取了多光谱植被指数、反射率、株高和积温等特征。基于单一数据源和多源数据,利用多元线性回归(Multiple linear regression,MLR)、偏最小二乘法(Partial least-squares regression,PLSR)和随机森林算法(Random forest,RF)构建了LAI和SPAD反演模型,对比各模型在不同数据源下的反演效果,分析发现多源数据下的模型较好的反演了夏玉米的LAI和SPAD,其中RF模型反演效果最佳,在测试集中,RF模型构建的LAI和SPAD模型的R2分别为0.9315和0.7767,RMSE为0.4895和2.8387。
研究表明,利用无人机多光谱影像数据,能够及时、准确提取夏玉米LAI和SPAD信息,科学有效的监测夏玉米LAI和SPAD变化,为夏玉米田间管理提供了一种有效的技术手段。
附:【1】论文信息:by Jing Zhao、Fangjiang Pan、Xiao Xiao、Lianbin Hu、Xiaoli Wang、Yu Yan、 Shuailing Zhang、Bingquan Tian、Hailin Yu、andYubin Lan,Agronomy 2023, 13(2), 532;
【2】论文全文链接:https://www.mdpi.com/2073-4395/13/2/532
【3】上文图片均来源于论文。2019年至今,长光禹辰的产品已经服务了上百位科研工作者,部分研究成果已在EI、SCI等期刊发表。(点击文字,获取长光禹辰科研奖励活动详情)
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长光禹辰成立于2017年,是一家由中国科学院长春光机所和青岛高新区联合成立的高新技术企业,公司核心团队来自长春光机所空间光学部,在光谱遥感、光电探测领域具有深厚的理论基础和丰富的工程经验,掌握完整的光谱仪器系统设计、先进的嵌入式视觉开发、复杂场景定量遥感智能调光、高精度自动辐射校正、光谱数据半定量反演及应用等核心技术,形成了以MS200、MS400、MS600、AQ300、AQ600等系列多光谱相机为代表的无人机载光谱遥感硬件产品线,提供Yusense Fly、Wifi Web、DJI Pilot等多种相机参数设置及控制方式,依托Yusense Map/Map Plus光谱数据预处理及分析软件、Yusense Cloud端云一体化服务平台,在农业、林业、生态、环保、警用等领域开展了深入的行业应用。公司专注于无人机航空遥感与光电探测领域,持续推出革新的软硬件产品,落地更丰富的行业应用场景,致力于用技术和产品推动行业进步。