【JRS好文推荐】基于无人机的高光谱图像评价倒伏玉米生长恢复等级

文摘   2024-12-13 06:59   湖北  
关注+星标🌟,好文及时看
应众多读者的需求和建议,遥感地理视界创建了学习交流群,想加入交流的可扫描下方二维码添加。请进群后按照群公告备注如“学位-学校(或机构)-昵称”格式(详情请查看公众号置顶推文)。

(一)文章信息
  • 标题:Evaluation of Growth Recovery Grade in Lodging Maize via UAV-Based Hyperspectral Images

  • 期刊:《Journal of Remote Sensing》(IF=8.8)

  • 作者:Qian  Sun, et al.

  • doi:10.34133/remotesensing.0253

(二)研究背景

气候变化对农业生产产生严重影响,特别是在夏季台风引起的强降水事件,与中国玉米的快速生长期相吻合,导致玉米倒伏。倒伏是指作物因自然灾害而从直立位置倒塌,导致植株高度降低和叶片重叠,影响作物群体的冠层结构和生理活动。传统测量作物倒伏的方法依赖农业技术人员进行实地调查,这种方法主观性强、耗时且需要大量人力。农业遥感技术的发展为监测作物倒伏提供了新的机会,具有覆盖范围广、空间和时间分辨率高、监测效率高和成本低等优势。本研究利用无人机高光谱技术,基于熵法构建了玉米倒伏后冠层结构指数(CSI)和生理活动指数(PAI),以评估倒伏玉米的生长恢复情况。

(三)研究数据与方法
研究在三个地点进行,选择了三个不同地点的玉米倒伏控制实验,以确保数据的准确性和可靠性。实验设计包括不同倒伏类型和非倒伏对照组,每个实验地块为3.5m×3.5m,间隔1.2m。使用六旋翼电动无人机搭载UHD185高光谱成像仪获取实验图像,覆盖450至950纳米的125个波段。田间测量了玉米的农艺性状,包括冠层高度(CH)、冠层覆盖度(CC)、叶绿素含量(LCC)和植物水分含量(PWC)。通过分析冠层光谱与农艺性状的关系,使用特征选择算法确定与这些性状相关的敏感波长。利用随机森林(RF)和偏最小二乘(PLS)回归算法构建CH、CC、LCC和PWC的估算模型,并通过确定系数(R2)和平均绝对百分比误差(MAPE)评估模型的准确性。

(四)研究结果

研究结果显示,随着倒伏后天数的增加,CH先增后减,其他农艺性状呈下降趋势。CH、CC、LCC和PWC估算模型的R2值分别为0.75、0.69、0.54和0.49,测试集的MAPE值分别为14.03%、8.84%、16.62%和6.22%。利用基于估计的CSI和PAI的阈值对倒伏玉米的生长恢复进行分类,整体准确率达到77.68%。这表明,使用无人机高光谱图像评估玉米倒伏后生长恢复的方法在监测倒伏损伤方面是有效的。研究还发现,倒伏玉米的冠层结构和生理活动受到严重影响,CSI和PAI的构建有助于全面评估倒伏玉米的生长恢复状态。通过对不同倒伏类型的玉米进行评估,发现倒伏类型和生长阶段对玉米的自我恢复能力有显著影响。在VT和R3阶段,倒伏玉米群体的CSI和PAI分布表明,大多数样本属于中等恢复状态,表明倒伏玉米群体在倒伏后总体上保持了相对稳定的生长水平。

(五)研究结论

本研究提供了一种有效的方法,使用无人机高光谱图像评估倒伏玉米的生长恢复情况。通过构建CSI和PAI,研究能够对倒伏玉米的生长恢复状态进行综合评估。研究结果表明,这种方法在监测倒伏损伤方面具有较高的准确性和效率。研究还发现,倒伏类型和生长阶段对玉米的自我恢复能力有显著影响,其中直立型(SI)表现出最强的恢复能力,而根部倒伏(RL)和茎秆弯曲(SB)类型则显示出较弱的恢复能力。这可能是由于RL和SB类型对根和茎的损伤降低了营养输送效率,影响了玉米的自我恢复能力。研究的结论对于制定有效的农业管理策略和保险理赔具有重要意义,为倒伏玉米的恢复评估提供了科学依据。未来的研究需要考虑更多的环境因素,如土壤类型、温度、降水和耕作管理实践,以提高评估的准确性和普适性。

文章来源 :Sun, Q., Chen, L., Zhang, B., Qu, X., Cui, Y., Shu, M., & Gu, X. (2024). Evaluation of Growth Recovery Grade in Lodging Maize via UAV-Based Hyperspectral Images. Journal of Remote Sensing, 4, 0253.

免责声明 :本公众号发布的内容仅供学习交流使用,内容版权归原作者所有。如有侵犯您的权益,请及时与我们联系。


END

可扫码获取PDF
点击关注

回复1097获取全文

关注后记得加🌟

| 期待下一次相遇


往期推荐

【JAG好文推荐】结合地球观测和地面数据评估河流地形和形态变化:以贾木纳河下游为例

2024-10-25

【RSE好文推荐】基于 ICESat-2 光子计数激光测高法重建青藏高原湖泊水深图

2024-10-24

【ISPRS好文推荐】一种用于高分辨率遥感图像变化检测的分层监督信号引导的多端复合高阶注意力网络

2024-10-23

遥感地理视界
致力于分享遥感科学、地理科学、深度学习相关的最新前沿的顶刊文章。分享数据建模/软件操作/论文绘图等相关知识。文章和科研学术推广欢迎来稿,联系方式:eco_rs_gis@163.com或VX: ECO_RS_GIS 感谢您的关注!
 最新文章