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【科研應(yīng)用】無人機(jī)多光譜遙感在間作模式下棉花長勢監(jiān)測中的應(yīng)用

2024-11-30 09:23 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)院趙靜團(tuán)隊在《Agronomy》發(fā)表了題為“Estimation of Cotton SPAD Based on Multi-Source Feature Fusion and Votin...

山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院趙靜團(tuán)隊在《Agronomy》發(fā)表了題為“Estimation of Cotton SPAD Based on Multi-Source Feature Fusion and Voting Regression Ensemble Learning in Intercropping Pattern of Cotton and Soybean”的研究論文。

論文online截圖

此研究采用多旋翼無人機(jī)搭載“長光禹辰公司自主研發(fā)的MS600 Pro V1多光譜相機(jī)”，獲取了山東省濱州市部分地區(qū)的棉花多光譜圖像。通過提取棉花不同波段的光譜反射率并計算多個植被指數(shù)，為研究提供了豐富的植被信息。

M210無人機(jī)搭載MS600 Pro V1多光譜相機(jī)

棉花作為重要的經(jīng)濟(jì)作物和棉紡織工業(yè)原料，隨著人口密集區(qū)的增加，棉花、糧食和油料作物的土地爭奪問題愈加嚴(yán)峻，采用棉糧間作能夠有效緩解棉花與糧食作物的種植矛盾，可提高作物生產(chǎn)力和保護(hù)生態(tài)多樣性等。因此快速、準(zhǔn)確監(jiān)測間作模式下棉花的長勢情況具有重要意義。

研究區(qū)域圖

在這項研究中，作者以不同間作比例模式下的棉花為研究對象，通過無人機(jī)搭載多光譜（MS600 Pro V1）和RGB傳感器獲取棉花三個生育期的多光譜及可見光影像，提取其光譜特征和影像特征，結(jié)合地面棉花株高，提出了一種投票回歸集成學(xué)習(xí)（Voting Regression Ensemble，VRE）估測棉花SPAD，并與隨機(jī)森林回歸（Random Forest Regressor，RFR）、梯度提升樹回歸（Gradient Boosting Regressor，GBR）、支持向量機(jī)回歸（Support Vector Machine Regressor，SVR）3種模型進(jìn)行了比較。評價不同估測模型對棉花葉綠素相對含量（SPAD）的估測精度，分析棉花和大豆間作的不同比例對棉花長勢的影響，為棉花與大豆間作比例的選擇及棉花SPAD的高精度估測提供依據(jù)。

該研究發(fā)現(xiàn)：與RFR、GBR、SVR模型相比，VRE模型在估測棉花SPAD時表現(xiàn)出最好的估測效果?；赩RE估測模型，以多光譜影像特征、可見光影像特征和株高融合為輸入的模型精度最高，測試集R2、RMSE和RPD分別為0.916、1.481和3.53。

不同特征類型與不同模型下棉花SPAD估測精度

(a)R2，(b)RMSE，(c)RPD

研究表明多源數(shù)據(jù)融合與投票回歸集成算法相結(jié)合，為棉花SPAD估測提供了一種新的有效方法。

附：

[1] 論文信息：by Xiaoli Wang、Jingqian Li、Junqiang Zhang、Lei Yang、Wenhao Cui、Xiaowei Han、Dulin Qin、Guotao Han、Qi Zhou、Zesheng Wang、Jing Zhao、 andYubin Lan.Agronomy 2024, 14(10), 2245。

[2] 論文全文鏈接：https://www.mdpi.com/2073-4395/14/10/2245


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，掌握完整的光譜儀器系統(tǒng)設(shè)計、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)品推動行業(yè)進(jìn)步。


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