無人機(jī)載高光譜遙感使作物表型檢測更加高效

糧食短缺、人口增長和全球氣候變化推動了提高作物產(chǎn)量的研究。田間作物表型能為作物生長及其與環(huán)境的關(guān)系提供了重要信息。

然而，傳統(tǒng)的車載平臺用于田間試驗(yàn)采樣和作物性狀參數(shù)的確定費(fèi)時費(fèi)力，且空間覆蓋范圍有限。這限制了作物科學(xué)研究的快速發(fā)展。

以無人機(jī)(UAV)為代表的高通量近地遙感表型平臺靈活、成本低、空間覆蓋廣，已成為獲取田間表型信息的有效途徑。

（利用光譜數(shù)據(jù)評估植物表型特征）

將specim AFX10高光譜成像相機(jī)集成到無人機(jī)上，用于評估中國北方冬小麥的生長潛力。

specim AFX10高光譜成像相機(jī)的工作波長區(qū)間為400 ~ 1000nm，具有高的光譜和空間分辨率、高靈敏度和高信噪比。它特別適用于根據(jù)它反射的光對小麥進(jìn)行光譜分析。光譜數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步分析小麥的表型特征。

通過收集小麥不同時期的光譜數(shù)據(jù)，觀測不同時期小麥歸一化差異植被指數(shù)(NDVI)*和植物衰老反射率指數(shù)(PSRI)**。后期結(jié)合反射指數(shù)、含氮量與籽粒成熟度的關(guān)系，確定施肥量與收獲期。

高光譜成像無人機(jī)遙感系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的保護(hù)和預(yù)測作物生長具有很高的價值和廣闊的應(yīng)用前景。specim AFX高光譜相機(jī)還能夠發(fā)現(xiàn)早期的一些病蟲害，并監(jiān)測其在作物上的演變。

*歸一化植被指數(shù)

歸一化植被指數(shù)(NDVI)反映作物生長和營養(yǎng)狀況。根據(jù)NDVI信息，我們可以知道作物在不同季節(jié)對氮素的需求量。這些信息可以指導(dǎo)氮肥的合理施用。NDVI的計算方法如下。R840是近紅外(NIR)區(qū)域840nm波段的反射率。R668為紅色區(qū)域668nm波段的反射率。

NDVI = (r840 - r668) / (r840 + r668)

**植物衰老指數(shù)

植物衰老指數(shù)(PSRI)可用于植被健康監(jiān)測、植物生理脅迫監(jiān)測、作物生產(chǎn)和產(chǎn)量分析。PSRI的計算方法如下。R800是近紅外(NIR)區(qū)域800nm波段的反射率。R480為類胡蘿卜素和葉綠素共同作用下480nm波段的反射率。R678是反射率波段中葉綠素吸收最大的紅色區(qū)域。

PSRI = (R678-R480) / R800

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