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【科研應(yīng)用】無(wú)人機(jī)載多光譜遙感數(shù)據(jù)在向日葵出苗率估測(cè)中的應(yīng)用

2024-12-14 10:01 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：長(zhǎng)光禹辰 來源：長(zhǎng)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(duì)在《Agronomy》發(fā)表了題為“Combining UAV Multi-Source Remote Sensing Data with CPO-SVR to Estimate ...

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(duì)在《Agronomy》發(fā)表了題為“Combining UAV Multi-Source Remote Sensing Data with CPO-SVR to Estimate Seedling Emergence in Breeding Sunflowers”的研究論文。

論文首頁(yè)截圖

此研究采用搭載“長(zhǎng)光禹辰公司自主研發(fā)的 MS600 Pro V1多光譜相機(jī)”的多旋翼無(wú)人機(jī)，獲取了2023年向日葵幼苗期的多光譜圖像，利用顏色特征和特征篩選對(duì)幾何特征、植被指數(shù)和紋理特征進(jìn)行了提取，并采用回歸方法和機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行模型構(gòu)建，最終獲得了泛化性能較好的向日葵株數(shù)估測(cè)模型。

M210無(wú)人機(jī)搭載MS600 Pro V1多光譜相機(jī)

向日葵是中國(guó)五大油料作物之一，具有耐瘠、耐旱的特點(diǎn)，適宜于生長(zhǎng)在光照長(zhǎng)、降雨量少的地區(qū)且其適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的能力較強(qiáng)，是改良中、輕度鹽堿地的首選作物。出苗率是衡量種子質(zhì)量、土壤條件和播種管理水平的重要指標(biāo)，計(jì)算向日葵的出苗率有助于優(yōu)化種植密度，評(píng)估土壤與環(huán)境條件的適宜性，指導(dǎo)合理的灌溉和水分管理，同時(shí)為育種工作提供科學(xué)依據(jù)。

研究區(qū)域圖

通過利用四旋翼無(wú)人機(jī)搭載MS600 Pro V1多光譜相機(jī)采集了2023年向日葵幼苗期的多光譜影像，結(jié)合可見光數(shù)據(jù)，提取了多光譜植被指數(shù)、幾何特征和紋理特征?；趩我粩?shù)據(jù)源和多源數(shù)據(jù)，利用決策樹（Decision tree regression，DTR）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸算法（back propagation neural network，BPNN）、支持向量機(jī)回歸算法（support vector regression，SVR）和冠豪豬優(yōu)化支持向量機(jī)算法（crested porcupine optimizer support vector regression，CPO-SVR）構(gòu)建了向日葵株數(shù)估測(cè)模型，對(duì)比各模型在不同數(shù)據(jù)源下的反演效果，分析發(fā)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)下的模型較好的估測(cè)了向日葵出苗數(shù)量，其中CPO-SVR模型估測(cè)精度最好，在測(cè)試集中，CPO-SVR模型的R2為0.94，RMSE為5.16，MAE為3.03。

表1 不同數(shù)據(jù)源下的模型反演效果

研究表明，利用無(wú)人機(jī)多光譜影像數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確提取向日葵出苗數(shù)量，可為向日葵育種專家篩選品種提供技術(shù)支持。

附：

[1] 論文信息：by Shuailing Zhang,Hailin Yu,Bingquan Tian,Xiaoli Wang,Wenhao Cui,Lei Yang,Jingqian Li,Huihui Gong,Junsheng Zhao,Liqun Lu,Jing Zhao and Yubin Lan.Agronomy 2024, 14(10), 2205.

[2] 論文全文鏈接：https://www.mdpi.com/2073-4395/14/10/2205


長(zhǎng)光禹辰成立于2017年，是一家由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)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(zhǎng)春光機(jī)所空間光學(xué)部，在光譜遙感、光電探測(cè)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(chǎng)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(wú)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(tái)，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(wú)人機(jī)航空遙感與光電探測(cè)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(chǎng)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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