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基于比值導(dǎo)數(shù)法的棉花蚜害無人機成像光譜監(jiān)測模型研究

2021-05-11 06:00喬紅波趙恒謙張娟娟裴鵬程劉澤龍
光譜學與光譜分析 2021年5期
關(guān)鍵詞:冠層反射率波段

郭 偉,喬紅波,趙恒謙,張娟娟,裴鵬程,劉澤龍

1.河南農(nóng)業(yè)大學信息與管理科學學院,河南 鄭州 450002 2.中國礦業(yè)大學(北京)地球科學與測繪工程學院,北京 100083 3.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室(中國礦業(yè)大學),北京 100083

引 言

棉蚜(Aphis gossypii)是影響棉花產(chǎn)量的主要蟲害之一,其危害程度大,發(fā)生范圍廣,是世界性棉花蟲害,在國內(nèi)外各大棉區(qū)均有分布[1]。棉蚜會通過吸食棉株汁液造成其枯萎,從而造成棉田嚴重減產(chǎn)[2-3]。目前,棉蚜以化學防治為主,即以過量施用農(nóng)藥來控制蚜蟲的發(fā)生和發(fā)展,但造成棉花的生產(chǎn)成本上升,并污染農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。因此,及時、準確對蟲害嚴重度進行調(diào)查和監(jiān)測有助于指導(dǎo)農(nóng)藥精準施用,控制病情蔓延,從而降低生產(chǎn)成本,保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境[4-5]。

傳統(tǒng)的作物病蟲害野外調(diào)查方式以人工方式為主,雖然能取得較好的調(diào)查效果,但費時、費力,時效性較差,不適用于大區(qū)域尺度。利用遙感技術(shù)快速、動態(tài)、無損的特點對作物病蟲害監(jiān)測已經(jīng)成為當前農(nóng)業(yè)遙感領(lǐng)域的研究熱點[4-5]。一些學者利用近地高光譜數(shù)據(jù)在葉片尺度和冠層尺度監(jiān)測棉花生長受到脅迫后的生長情況[6-7],研究結(jié)果表明受不同脅迫程度的棉花光譜特征有所不同,為棉花蟲害嚴重度監(jiān)測奠定了基礎(chǔ)。但近地高光譜數(shù)據(jù)雖然準確,但具有空間上的隨機性,不能反映病蟲害發(fā)生的空間特征。因此,一部分學者開始利用航天航空影像對棉花病蟲害進行區(qū)域范圍內(nèi)的監(jiān)測及預(yù)測[8]。衛(wèi)星獲取的遙感影像雖可以迅速、高效、面狀連續(xù)的對農(nóng)田進行精細監(jiān)測,但受時間、空間、光譜分辨率和天氣等條件限制較多[9]。

近年來,無人機因其數(shù)據(jù)測量時間靈活機動、時空分辨率高、觀測范圍大等優(yōu)勢,許多學者開始將其應(yīng)用于農(nóng)田生態(tài)環(huán)境信息監(jiān)測與獲取[10]。受無人機載荷和數(shù)據(jù)處理能力的限制,選取少量對植株脅迫信息最為敏感的波段,構(gòu)建蟲害嚴重度估測模型,對提高無人機成像光譜數(shù)據(jù)處理效率,應(yīng)用于實際生產(chǎn)有著十分重要的意義[11]。目前在遙感病蟲害光譜特征提取中,如何區(qū)分或消除蟲害以外的其他因素對光譜特征的影響,仍然是一個難題[12]。比值導(dǎo)數(shù)法(derivative of ratio spectroscopy,DRS)是一種特殊的光譜處理方法,它可以去除混合光譜中本底端元的影響,增強光譜反差,得到目標端元相比于本底端元的連續(xù)波段反射率光譜特征,對于特征波段的選擇有非常好的效果[12]。比值導(dǎo)數(shù)法目前主要用于混合礦物成分分析、化學藥物分析等領(lǐng)域[13],尚未有學者將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)作物病蟲害光譜特征提取研究。

本研究利用無人機成像光譜影像結(jié)合地面調(diào)查數(shù)據(jù),獲取不同蚜害嚴重度的棉花冠層成像光譜數(shù)據(jù),利用比值導(dǎo)數(shù)法選取蚜害棉花冠層光譜敏感波段,進而建立基于敏感波段比值導(dǎo)數(shù)值的棉花蚜害嚴重度估測模型,開展田塊尺度上棉花蚜害嚴重度空間反演研究,從而為棉花蚜害田間精準施藥提供有效輔助。

1 實驗部分

1.1 研究區(qū)概況與試驗設(shè)計

試驗于新疆中部庫爾勒地區(qū)的中國農(nóng)科院植保所庫爾勒試驗站(41°44′59″N,85°48′30″E)開展。棉花是當?shù)刂饕N植作物,規(guī)模大,種植結(jié)構(gòu)簡單,蚜蟲是該地區(qū)主要棉花蟲害。數(shù)據(jù)采集于2018年6月27日棉花蕾期,選擇田間蚜蟲發(fā)生嚴重的試驗小區(qū),試驗區(qū)域長100 m,寬30 m。試驗期間不施任何抑制蚜蟲生長的農(nóng)藥,在試驗小區(qū)正中間選取20壟為數(shù)據(jù)采集區(qū)(使用GPS將4個角定位),該區(qū)域長100 m,寬30 m,周邊棉花作為保護行。供試棉花為農(nóng)科院植保所棉蟲組試驗品種,4月中下旬播種,膜上點播,膜下滴灌,棉蚜脅迫棉花行為為田間自然發(fā)生。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

1.2.1 蚜害地面調(diào)查

2018年6月27日正值棉花蕾期,為蚜蟲盛發(fā)期。由于無人機獲取的為棉株冠層數(shù)據(jù),因此田間調(diào)查取樣調(diào)查病害嚴重度時,所選樣點全部位于棉株頂部冠層。棉蚜為害程度分級標準參照國家標準(GB/T 15799—2011),見表1。根據(jù)蚜害分級標準,選取樣點共76個,其中健康植株16個,蚜害嚴重度1~4級每級選取15個,同時保證76個樣點均勻分布于棉花種植區(qū)域,使用天寶Trimble GeoExplorer 6000 Series設(shè)備連接RTK終端,使用千尋位置服務(wù)記錄每個樣點的GPS信息,誤差小于2 cm。調(diào)查點分布情況見圖1。

表1 棉蚜為害分級標準Table 1 Severity grading standards for cotton aphid

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Location of study area

1.2.2 無人機成像光譜數(shù)據(jù)獲取與處理

實驗于2018年6月27日11:00—14:00與地面蟲害調(diào)查實驗同步進行。患蚜害的棉花冠層光譜數(shù)據(jù)采用天途公司的八旋翼無人機(AZUP-T8)搭載Cubert公司生產(chǎn)的成像光譜儀(UHD185)獲取。實驗當天研究區(qū)晴朗無云,風速較小。無人機獲取數(shù)據(jù)時,飛行高度為50m,航速為6 m·s-1,航向重疊度和旁向重疊度均為80%。成像光譜儀UHD 185 Firefly(UHD 185)是一種新型凝視成像光譜傳感器,其特點是曝光采集時間短。傳感器重0.47 kg,尺寸為195 mm×67 mm×60 mm。它可以獲得從可見光到近紅外光譜的輻射反射。該傳感器可以捕獲450~950 nm的波長,同時保持合理的圖像平衡和良好的光譜分辨率(4 nm)。在將UHD 185圖像拼接在一起之后,獲得1cm的地面分辨率的成像光譜圖像。

使用ENVI ROI(ENVI,ITT Visual Information Solutions,Boulder,CO,USA)工具計算每個樣點在450~950 nm波段對應(yīng)的ROI的平均冠層光譜反射率,經(jīng)過處理,得到76個樣點對應(yīng)的冠層高光譜反射率數(shù)據(jù)。

1.3 基于比值導(dǎo)數(shù)法的蟲害光譜特征提取

比值導(dǎo)數(shù)法是一種基于線性混合模型提出的特殊的光譜處理方法,它可以去除本底端元影響,得到連續(xù)譜段比值導(dǎo)數(shù)光譜。該方法首先將兩條連續(xù)光譜進行逐波段比值運算,得到二者的一條比值光譜,然后對這條比值光譜進行求導(dǎo)運算,便得到二者的比值導(dǎo)數(shù)光譜曲線[13]。該方法可以消除多個地物中其他地物的影響而直接得到目標物與多個地物的混合光譜變化之間的對應(yīng)關(guān)系,提取出對于目標物光譜信息較為敏感的波段。式(1)為含有m個組分的線性光譜混合模型。

(1)

式(1)中,i=1,2,…,n為光譜波段,j=1,2,3,…,m為端元組分,F(xiàn)j為各端元在混合像元所占比例。不考慮誤差項的情況下,當每個像元只包含兩種物質(zhì)時,線性光譜混合模型可以簡化為

γ(λ)=F1×γ1(λ)+F2×γ2(λ)

(2)

當式(2)兩側(cè)同時除以第2種物質(zhì)的光譜時,等式變?yōu)?/p>

(3)

對式(3)兩邊求導(dǎo),則有

(4)

從式(4)可以看出,此時導(dǎo)數(shù)光譜已經(jīng)與第2種物質(zhì)所占比例無關(guān),也就是說,求導(dǎo)之后的光譜值只與第1種物質(zhì)的比例線性相關(guān),而與作為除數(shù)的物質(zhì)所占比例無關(guān)。

本研究中,無人機成像光譜數(shù)據(jù)中的每個像元可以看作是本底植株與蟲害脅迫植株冠層光譜的混合像元,其中本底植株是未受蟲害影響的標準植株,即地塊中相對比較健康的植株。在本研究中,蚜害是最主要的脅迫,為了去除本底信息的干擾,選出健康植株的光譜作為本底端元,以其為分母對成像光譜數(shù)據(jù)逐像元進行比值導(dǎo)數(shù)光譜處理,從而去除非蟲害脅迫本底因素的影響,得到僅反映植株蟲害脅迫程度的光譜特征。此外,還將對反射率通過與嚴重度計算相關(guān)性的方法提取有效波段,與本研究方法的結(jié)果進行對比。

1.4 模型構(gòu)建和精度評價

本研究將采用偏最小二乘回歸(partial least squares regression,PLSR)的方法構(gòu)建棉花蚜害嚴重度估測模型。該方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到農(nóng)作物生理參數(shù)估測中[14]。針對單個敏感波段光譜值構(gòu)建的估測模型并不一定能夠很好的反映蚜害嚴重度的問題,因此選擇PLSR這種多變量的回歸分析方法建模。

采用決定系數(shù)(coefficient of determination,R2)、均方根誤差(root mean square error,RMSE)和平均絕對誤差(mean absolute error,MAE)作為蚜害嚴重度值與敏感波段的光譜反射率和光譜比值導(dǎo)數(shù)值所建模型的的穩(wěn)定性和預(yù)測能力的評價標準。其中R2越大,表示參與評價的變量相關(guān)性越高、模型的擬合效果越好;RMSE越小,表示對蚜害嚴重度的估算精度越高,模型預(yù)測能力越強。MAE是將每次的測量值的絕對誤差取絕對值后再求平均值,可以更好的反映預(yù)測值誤差的實際情況,同時使用RMSE和MAE有助于更好的分析誤差,避免個別誤差造成RMSE過大。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同蚜害嚴重度的棉花冠層光譜特征分析

2.1.1 不同蚜害嚴重度的棉花冠層光譜曲線特征

棉蚜威脅棉株,一方面以刺吸口器插入棉葉背面或嫩頭部分,吸食汁液,導(dǎo)致葉片的活性、葉綠素和含水量發(fā)生變化,從而受害葉片向背面卷縮;另一方面,葉表有蚜蟲排泄的蜜露,滋生霉菌,影響光合作用。為了明確棉花受到棉蚜危害后的光譜變化,本研究分析比較了不同蚜害嚴重度的棉花冠層光譜曲線特征,如圖2所示。

圖2 不同蚜害嚴重度棉花冠層光譜曲線Fig.2 The response of canopy spectral reflectance to cotton aphid

在可見光(visible,VIS)波段(450~670 nm),受葉綠素的吸收作用,健康棉花的冠層光譜反射率較低,隨著棉花蚜害嚴重度的升高,冠層光譜反射率逐漸增加,這是因為遭受棉蚜侵染后,棉花葉片的色素、水分和活性降低,導(dǎo)致可見光區(qū)域光譜反射率增加;在紅邊區(qū)域(670~730 nm),隨著蚜害嚴重度的增加向短波方向移動,即“藍移”;在近紅外 (near infrared,NIR)波段(760~950 nm),這是由于健康植株受葉片內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、水分含量和冠層結(jié)構(gòu)控制,反射率較高,隨著蚜害嚴重度的增加,冠層光譜反射率逐漸減小,這是由于一方面棉蚜危害破壞了葉片組織結(jié)構(gòu),葉片含水量降低,葉片蜷縮,造成近紅外波段反射率減小,另一方面蚜蟲喜歡干旱環(huán)境,受脅迫植株相對矮小稀疏空間密閉性差,更有利于蚜蟲繁殖與生存。因此,蚜害嚴重度越高,蚜蟲密度越高,危害越嚴重,近紅外波段的反射率也就越低。

2.1.2 不同蚜害嚴重度的棉花冠層比值光譜曲線特征

按照1.3中式(3)對各光譜以健康棉花植株光譜作為除數(shù)進行光譜比值處理,得到比值光譜圖(圖3)。以健康棉花植株光譜反射率作為除數(shù),受脅迫的棉花植株的強光譜特征得到突出,可以看出蚜害嚴重度越高,其光譜特征越突出,蚜害嚴重度越低,光譜特征越平緩,趨于健康植株光譜;總之,光譜比值處理能夠?qū)⒆鳛槌龜?shù)的組分光譜特征作為背景壓制,而突出其他組分對于混合光譜的影響。

圖3 不同嚴重度受脅迫棉花植株與健康植株比值光譜圖Fig.3 The ratio spectra between healthy cotton spectrum and cotton aphid spectra of different grades

2.1.3 不同蚜害嚴重度棉花冠層比值導(dǎo)數(shù)光譜曲線特征與敏感波段提取

按照1.3中式(4)分別對圖3中的光譜求導(dǎo),得到圖4所示的比值導(dǎo)數(shù)光譜圖。如前所述,求導(dǎo)之后的光譜只與一種物質(zhì)的比例線性相關(guān),而與作為除數(shù)的物質(zhì)無關(guān)。也就是說,通過比值導(dǎo)數(shù)法處理混合光譜,可以消除本底端元物質(zhì)的影響,從而使得光譜值與目標物質(zhì)線性相關(guān)。圖4是為以健康棉花植株光譜為除數(shù)的光譜進行求導(dǎo)后得到的比值導(dǎo)數(shù)光譜圖,此時的比值導(dǎo)數(shù)光譜曲線已經(jīng)與健康植被信息無關(guān),只留下植被受脅迫的信息。從圖中可以看出,不同蚜害嚴重度的比值光譜曲線均在表征植被光譜特征常用的“三邊”區(qū)域:藍邊、黃邊和紅邊區(qū)域出現(xiàn)了三個波峰,此前已有大量研究表明表征植被光譜特征波段位置的“三邊”在診斷植被受病蟲害和重金屬污染等脅迫研究中發(fā)揮了很大作用。隨著蚜害嚴重度越高,脅迫信息越強,比值導(dǎo)數(shù)光譜的絕對值越高,峰值分別出現(xiàn)在514,566和698 nm波段,如表2所示。

圖4 不同蚜害嚴重度棉花冠層光譜的比值導(dǎo)數(shù)值圖Fig.4 The derivative ratio spectra of cotton plants with different aphid grades

表2 基于比值導(dǎo)數(shù)法提取的蚜害嚴重度敏感波段一覽表Table 2 Selected sensitive bands for quantifying cotton aphid based on derivative of ratio spectroscopy

利用比值導(dǎo)數(shù)法提取的三個敏感波段,分別出現(xiàn)在了藍邊、黃邊和紅邊區(qū)域與此相符。為了進一步驗證通過比值導(dǎo)數(shù)法篩選出的三個敏感波段,對選取76個樣點的蚜害嚴重度等級值與450~950 nm波段的比值導(dǎo)數(shù)光譜值進行相關(guān)性分析,其系數(shù)相關(guān)圖如圖5所示,藍邊區(qū)域的大部分波段、黃邊區(qū)域以及紅邊區(qū)域的所有波段的比值導(dǎo)數(shù)光譜值與蚜害嚴重度的相關(guān)系數(shù)均達到極顯著相關(guān)關(guān)系,均為蚜蟲的敏感波段區(qū)域,其中514,566和698 nm波段在這三個區(qū)域的相關(guān)性均為最強,這與上述結(jié)論一致。

圖5 蚜害嚴重度與比值導(dǎo)數(shù)光譜值的相關(guān)性Fig.5 The correlation coefficients between the derivative of ratio spectra and cotton aphid grades

2.2 蚜害嚴重度估測模型構(gòu)建和精度分析

在綜合以上分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,將76個樣點分為建模組和驗證組,其中構(gòu)建模型所用樣本為51個,驗證樣本為25個,構(gòu)建蚜害嚴重度估測模型。

①構(gòu)建三個敏感波段反射率和比值導(dǎo)數(shù)值以棉花所受蚜害嚴重度為因變量,以三個敏感波段的反射率(記為R514,R566,R698)和比值導(dǎo)數(shù)光譜值(記為DR514,DR566,DR698)為自變量,構(gòu)建單變量的一元線性回歸模型,研究表明棉花蚜害嚴重度與R514,R566,R698和DR514,DR566,DR698都具有極顯著的線性回歸關(guān)系,見表3。其中基于三個敏感波段反射率所構(gòu)建的蚜害嚴重度估測模型,達到了極顯著相關(guān)。其中利用514 nm波段所構(gòu)建的線性回歸模型y=34.188x-1.944 7,決定系數(shù)R2=0.415 6,估算精度最高;基于三個敏感波段比值導(dǎo)數(shù)光譜值所構(gòu)建的蚜害嚴重度估測模型也均達到了極顯著相關(guān),其中利用698 nm波段比值導(dǎo)數(shù)光譜值所構(gòu)建的線性回歸模型y=-90.734x+0.894 2,R2=0.600 5,估算精度最高。對比表3不難看出,利用三個敏感波段的比值導(dǎo)數(shù)光譜值所構(gòu)建的蚜害嚴重度估測模型的相關(guān)性均優(yōu)于利用三個敏感波段的反射率所構(gòu)建模型的相關(guān)性。進一步驗證了比值導(dǎo)數(shù)法可以提高目標信息的提取精度。

表3 基于不同光譜特征參量的棉花蚜害嚴重度估測模型Table 3 Cotton aphid grading estimation models based on different spectral feature parameters

②利用比值導(dǎo)數(shù)法所篩選的514,566和698 nm三個波段正好位于表征植被光譜特征波段的位置“三邊“,為探討多元線性回歸模型對棉花蚜害嚴重度的估測精度,本研究利用偏最小二乘回歸分析(PLSR)的方法,選取與單個敏感波段相同的建模和驗證樣本,將三個敏感波段的反射率和比值導(dǎo)數(shù)光譜值為自變量構(gòu)建蚜害嚴重度估測模型,得到偏最小二乘回歸模型如圖6所示。蚜害嚴重度估測的最佳模型為利用三個敏感波段的比值導(dǎo)數(shù)光譜值所構(gòu)建的PLSR模型y=0.844 858 569-34.201 599 51DR514+141.481 723 7DR566-31.669 479 29DR698,R2為0.611 7,其相關(guān)性不僅優(yōu)于由三個敏感波段光譜反射率所構(gòu)建的PLSR模型y=-0.336 589 121+93.102 612 85R514-79.359 740 92R566+24.614 049 36R698,也優(yōu)于有三個敏感波段的反射率以及比值導(dǎo)數(shù)光譜值所建的線性回歸模型。利用25個檢驗樣本的實測值和兩個模型的估測值進行擬合分析,使用擬合方程的決定系數(shù)R2,均方根誤差(RMSE),平均絕對誤差(MAE)檢驗?zāi)P凸罍y能力和精度,R2越高說明擬合的效果越好,RMSE,MAE越小說明模型的精度越高。通過獨立驗證數(shù)據(jù)集對該模型進行驗證,得到模型預(yù)測值與實測值的驗證精度,見圖7(R2=0.693,RMSE=0.8,MAE=0.703,n=25)。

圖6 基于PLSR和光譜反射率(514,566,698 nm)的蚜害嚴重度估測模型(a):建模數(shù)據(jù)集;(b):驗證數(shù)據(jù)集Fig.6 Estimated and measured aphid damage grades using PLSR and canopy spectral reflectance at bands 514, 566, 698 nm(a):Calibration;(b):Validation

圖7 基于PLSR和比值導(dǎo)數(shù)光譜值(514,566,698 nm)的蚜害嚴重度估測模型(a):建模數(shù)據(jù)集;(b):驗證數(shù)據(jù)集Fig.7 Estimated and measured aphid damage grades using PLSR and canopy derivative spectrum at bands 514, 566, 698 nm(a):Calibration;(b):Validation

綜上所述,基于光譜比值導(dǎo)數(shù)值所構(gòu)建的單變量模型和多變量模型的精度均高于基于光譜反射率所構(gòu)建的回歸模型。而多變量的比值導(dǎo)數(shù)光譜值所構(gòu)建的模型又高于單個波段比值導(dǎo)數(shù)光譜值作變量所構(gòu)建的估測模型。因此,基于比值導(dǎo)數(shù)光譜值所構(gòu)建的PLSR模型為最優(yōu)模型。

從校正拼接處理后的無人機高光譜影像(圖8)中提取51個樣點在514,566和698 nm波段的光譜反射率,計算其比值導(dǎo)數(shù)光譜值,以構(gòu)建棉花蚜害嚴重度估測模型,并應(yīng)用于無人機成像光譜影像,依據(jù)病害分級標準,按照棉花蚜害嚴重度(Y0—Y5)進行劃分,通過ArcGIS軟件空間計算得到研究區(qū)域棉花蚜害嚴重度空間分布圖(圖9)。從圖中可以看出,該地塊受蚜害脅迫的程度差異較大,地塊西北部與東南部區(qū)域受蚜害脅迫較為嚴重,需要重點噴藥,其他區(qū)域受蚜害脅迫較輕或者未受脅迫,可以適量噴藥進行預(yù)防即可滿足棉花正常生長的需要,整體情況與無人機成像光譜圖一致??梢姡绻摰貕K按統(tǒng)一標準噴藥,則受蚜蟲脅迫嚴重的區(qū)域得不到充分防治,而其他地塊會因過量噴藥帶來污染,增加生產(chǎn)成本。因此,本棉花蚜害嚴重度估測模型有較好的應(yīng)用效果。

圖8 無人機成像光譜影像及采樣點分布Fig.8 Hyperspectral imagery and samples in study area

圖9 研究區(qū)棉花蕾期蚜害嚴重度分布Fig.9 Distribution of aphid damage grades

3 結(jié) 論

以搭載高光譜分辨率成像光譜儀的低空無人機作為遙感平臺,以感染蚜蟲的棉株為研究對象,在田塊尺度上開展棉花蚜害嚴重度反演研究。首先分析了不同蚜害嚴重度的棉花冠層光譜特征,然后利用比值導(dǎo)數(shù)法篩選了對蚜蟲敏感的光譜波段,最后利用敏感波段的比值導(dǎo)數(shù)值構(gòu)建了蚜害嚴重度估測模型,并得出以下結(jié)論:

(1)蚜害對棉花冠層光譜反射率有顯著影響。隨著蚜害嚴重度的增加,棉花冠層光譜反射率在可見光區(qū)域冠層光譜反射率逐漸增加,紅邊區(qū)域“藍移”,近紅外波段反射率降低。

(2)比值導(dǎo)數(shù)法可以有效的消除背景干擾,輔助提取目標信息。利用比值導(dǎo)數(shù)法分別在植被“三邊”區(qū)域,即藍邊、黃邊和紅邊區(qū)域中篩選出了三個敏感波段514,566,698 nm,這與利用相關(guān)系數(shù)法所篩選出的敏感波段保持一致。

(3)比值導(dǎo)數(shù)值法能夠定量化棉花蚜蟲脅迫信息,其結(jié)合PLSR可以構(gòu)建高精度的蚜害嚴重度估測模型。本研究分別構(gòu)建了(1)基于敏感波段的光譜反射率和比值導(dǎo)數(shù)值構(gòu)建蚜害嚴重度的一元線性回歸模型,(2)基于三個波段的光譜反射率和比值導(dǎo)數(shù)光譜PLSR回歸模型。結(jié)果表明,三個敏感波段的比值導(dǎo)數(shù)光譜值和PLSR回歸模型的精度最高(建模:R2=0.612,RMSE=0.89,MAE=0.702;驗證:R2=0.693,RMSE=0.8,MAE=0.703)。

(4)結(jié)合無人機和高光譜遙感技術(shù)可以提供棉花蕾期蚜害嚴重度分布,從而有助于指導(dǎo)農(nóng)藥精準施用,控制病情蔓延,從而降低生產(chǎn)成本,保護農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。

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近岸水體異源遙感反射率產(chǎn)品的融合方法研究
基于低空遙感的果樹冠層信息提取方法研究
具有顏色恒常性的光譜反射率重建
基于激光雷達的樹形靶標冠層葉面積探測模型研究
安徽省淮南森林冠層輻射傳輸過程的特征
施氮水平對冬小麥冠層氨揮發(fā)的影響
M87的多波段輻射過程及其能譜擬合
日常維護對L 波段雷達的重要性
煉焦原料煤鏡質(zhì)組的反射率及分布