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科研資訊 | 無人機(jī)載多光譜遙感在玉米倒伏信息提取方面取得重要進(jìn)展

2022-03-25 11:23 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：長光禹辰 來源：長光禹辰
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山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院蘭玉彬團(tuán)隊(duì)在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》發(fā)表了題為“基于無人機(jī)多光譜遙感的臺風(fēng)災(zāi)后玉米倒伏信息提取”的研究論文，此研究采用搭載長...

山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院蘭玉彬團(tuán)隊(duì)在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》發(fā)表了題為“基于無人機(jī)多光譜遙感的臺風(fēng)災(zāi)后玉米倒伏信息提取”的研究論文，此研究采用搭載長光禹辰公司自主研發(fā)的MS600 Pro多光譜相機(jī)的四旋翼無人機(jī)，獲取了臺風(fēng)災(zāi)后玉米倒伏田塊的多光譜圖像，利用特征篩選和機(jī)器學(xué)習(xí)對玉米倒伏信息進(jìn)行了提取。

圖1 論文首頁截圖

近年來，臺風(fēng)天氣偏多，暴風(fēng)雨不時(shí)發(fā)生，對玉米產(chǎn)量影響極大，輕則會對玉米造成15%～20%的減產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)可能造成一半以上的減產(chǎn)，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，具有高分辨率、實(shí)時(shí)性能優(yōu)越的無人機(jī)遙感能夠及時(shí)、準(zhǔn)確提取玉米倒伏信息，能夠?yàn)闉?zāi)后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、政府決策及保險(xiǎn)理賠提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

圖2 研究區(qū)目標(biāo)區(qū)域和驗(yàn)證區(qū)域劃分示意

通過利用四旋翼無人機(jī)搭載MS600 Pro多光譜相機(jī)采集臺風(fēng)災(zāi)后的玉米地塊尺度多光譜影像，提取影像的多光譜植被指數(shù)、反射率和紋理等特征。將提取的所有特征作為全特征集，利用 ReliefF、支持向量機(jī)遞歸（Support Vector Machines-Recursive Feature Elimination ，SVM-RFE）和套索算法（Least Absolute Shrinkage and Selection Operator，Lasso）三種特征篩選方法創(chuàng)建數(shù)據(jù)子集，采用5種監(jiān)督分類模型對4種特征集進(jìn)行分類提取研究區(qū)內(nèi)玉米倒伏信息。通過特征篩選方法可大幅減少參與分類的特征數(shù)量，且可取得較高分類精度。采用KNN和ANN模型能有效識別土壤背景、正常玉米和倒伏玉米，K最鄰近模型結(jié)合 SVM-RFE特征篩選方法分類精度最高，達(dá)93.49%，Kappa系數(shù)為0.9，并得到采用KNN模型結(jié)合SVM-RFE特征篩選方法分類結(jié)果最好。

表1 驗(yàn)證區(qū)域不同特征子集的混淆矩陣、總體分類精度及 Kappa 系數(shù)

圖3 驗(yàn)證區(qū)域支持向量機(jī)、K 最近鄰、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類結(jié)果及真值

研究表明，采用無人機(jī)多光譜影像數(shù)據(jù)，利用特征篩選和機(jī)器學(xué)習(xí)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確提取災(zāi)后玉米倒伏信息，為臺風(fēng)災(zāi)后農(nóng)作物倒伏信息提供了一種有效的技術(shù)手段。

附：

[1] 論文信息：趙靜,閆春雨,楊東建,溫昱婷,黎文華,魯力群,蘭玉彬.基于無人機(jī)多光譜遙感的臺風(fēng)災(zāi)后玉米倒伏信息提取[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2021,37(24):56-64.

[2] 論文下載（PDF格式）：

http://www.tcsae.org/nygcxb/article/pdf/20212407?st=article_issue

關(guān)于我們

長光禹辰成立于2017年，是一家由中國科學(xué)院長春光機(jī)所和青島高新區(qū)聯(lián)合成立的高新技術(shù)企業(yè)，公司核心團(tuán)隊(duì)來自長春光機(jī)所，形成了以MS600多光譜相機(jī)為代表的無人機(jī)載光譜遙感硬件產(chǎn)品線、以Yusense Map/Map Plus為依托的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理及分析軟件和以Yusense Cloud為依托的端云一體化服務(wù)平臺，并在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)、環(huán)保、警用等領(lǐng)域開展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專注于無人機(jī)航空遙感與光電探測領(lǐng)域，持續(xù)推出革新的軟硬件產(chǎn)品，落地更豐富的行業(yè)應(yīng)用場景，致力于用技術(shù)和產(chǎn)品推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。


長光禹辰成立于2017年，是一家由中國科學(xué)院長春光機(jī)所和青島高新區(qū)聯(lián)合成立的高新技術(shù)企業(yè)，公司核心團(tuán)隊(duì)來自長春光機(jī)所空間光學(xué)部，在光譜遙感、光電探測領(lǐng)域具有深厚的理論基礎(chǔ)和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，掌握完整的光譜儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、先進(jìn)的嵌入式視覺開發(fā)、復(fù)雜場景定量遙感智能調(diào)光、高精度自動(dòng)輻射校正、光譜數(shù)據(jù)半定量反演及應(yīng)用等核心技術(shù)，形成了以MS200、MS400、MS600、AQ600等系列多光譜相機(jī)為代表的無人機(jī)載光譜遙感硬件產(chǎn)品線、以Yusense Map/Map Plus為依托的光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理及分析軟件和以Yusense Cloud為依托的端云一體化服務(wù)平臺，并在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)、環(huán)保、警用等領(lǐng)域開展了深入的行業(yè)應(yīng)用。公司專注于無人機(jī)航空遙感與光電探測領(lǐng)域，持續(xù)推出革新的軟硬件產(chǎn)品，落地更豐富的行業(yè)應(yīng)用場景，致力于用技術(shù)和產(chǎn)品推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。


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