2025/01/22
Stima del tenore di azoto nel baldacchino di una noce con una telecamera iperspettrale UAV
La noce è un importante albero da frutto di noci e una specie di albero a olio legnoso in Cina.Lo stadio di espansione del frutto è il primo stadio di sviluppo del frutto di noce, come l'insufficiente nutrizione in questa fase influenzerà direttamente la qualità e il rendimento dei frutti successivi.Il monitoraggio e la diagnosi del tenore di azoto dei frutti di noce nella fase di espansione sono di grande importanza per controllare la crescita degli alberi e adeguare tempestivamente il piano di gestione..
In questo studio, è stata applicata una telecamera iperspettrale da 400-1000 nm, e FS60, un prodotto della Hangzhou Color Spectrum Technology Co., LTD., potrebbe essere utilizzato per ricerche correlate.,la risoluzione della lunghezza d'onda è migliore di 2,5 nm e possono essere raggiunti fino a 1200 canali spettrali; la velocità di acquisizione può raggiungere i 128 FPS in tutto lo spettro,e il massimo dopo la selezione della banda è 3300Hz (supporto alla selezione della banda multi-regione).
一、Preparazione preliminare
Per stimare il contenuto di azoto del baldacchino di una noce con una telecamera iperspettrale UAV, è necessario prima raccogliere dati.e effettuare operazioni di volo secondo il percorso e l'altezza predeterminati sopra il Walnut GardenDurante il volo, la telecamera iperspettrale grafica il baldacchino della noce ad un certo intervallo di tempo o spazio per ottenere una grande quantità di dati di immagine iperspettrale.per garantire l'accuratezza e l'affidabilità dei dati, è inoltre necessario raccogliere simultaneamente sul terreno alcuni dati di riferimento, quali il tenore di azoto delle foglie di noce e i parametri di struttura del baldacchino determinati con metodi tradizionali.
二、 Risultati e analisi
Determinazione dell'intervallo del canopy, estrazione dello spettro del canopy e verifica della precisionesovrapposizione del suolo e dell'ombra in una certa misura nell'intero intervallo di banda dell'immagine di telerilevamento della foresta di noci di 5 anniNella banda di 520-600 nm, la riflettività spettrale delle ombre è inferiore a 0.10: la differenza di riflettività spettrale della noce e del suolo non si sovrappone ovviamente, e la riflettività spettrale di entrambi è superiore a 0,10 in questo intervallo.la riflettività spettrale della noceLa riflettività spettrale della noce è superiore a 0,7 nell'intervallo 740-900 nm,e la riflettività spettrale di altre piante non bersaglio è inferiore a 0.7Dato che la riflettività spettrale della noce può essere distinta da quella di altre piante non bersaglio nella luce verde e nella banda infrarossa vicina, ma non in una o in alcune bande, non può essere calcolata in ENVI5.3 softwarePertanto, al fine di agevolare il processo di estrazione agevole della varietà di canopy di noce,la riflettività spettrale massima del baldacchino della noce nella luce verde e nella banda infrarossa vicina è selezionata in questo studio Bw(550.7) e B ((779.4) sono stati classificati e identificati per determinare l'intervallo del baldacchino.7) è inferiore o uguale a 0.10 e la riflettività spettrale a B ((779.4) è inferiore o uguale a 0.20, l'ombra viene identificata ed eliminata. Quando la riflettività spettrale a B ((550.7) è maggiore di 0,10 e B; Quando la riflettività spettrale a (779.4) è inferiore o uguale a 0.70, viene identificato come terreno e rimosso; quando la riflettività spettrale a B ((550.7) è maggiore di quella a.0.10, la riflettività spettrale a B ((779.4) è maggiore di 0.70, l'albero di noce è identificato come vegetazione bersaglio.
Inoltre, è stata utilizzata una macchina vettoriale di supporto con una buona precisione di generalizzazione e classificazione per estrarre l'intervallo del baldacchino,e l'accuratezza dell'estrazione della gamma di canopy basata sulle caratteristiche spettrali è stata confrontataInnanzitutto, nel software ENVI5.3, gli oggetti a terra nelle immagini di telerilevamento sono divisi in alberi di noce e altri due tipi (figura 4), in cui la zona rossa è il baldacchino di noce,e la zona verde è l'altraLa separabilità tra i due tipi di campioni era pari a 1.998, e successivamente è stato selezionato il classificatore SVM per la classificazione sotto controllo per ottenere i risultati di classificazione originali (Fig. 5a).I risultati della classificazione hanno spesso avuto alcune piccole lacune., e la sua precisione era difficile per raggiungere lo scopo dell'applicazione finale.e sono stati ottenuti i risultati di classificazione che soddisfano i requisiti effettivi (figura 5b)L'accuratezza dei risultati di classificazione è stata verificata e il coefficiente Kappa è stato pari a 0.997, e l'accuratezza di mappatura della vegetazione bersaglio è stata del 99,65%.Il software Matab2014b è stato utilizzato per sovrapporre la gamma di canopy determinata in base alle caratteristiche spettrali in questo studio con i pixel della gamma di canopy identificati dal metodo della macchina vettoriale di supportoNel canopy range sono presenti 4257 pixel sovrapposti e il numero di pixel del canopy range selezionati in base alle caratteristiche spettrali è pari a 96.77% del numero di pixel nella macchina vettoriale di supporto, con un'accuratezza di mappatura del 96,43%, elevata precisione, risultati sovrapposti sono mostrati nella figura 6
Attualmente, l'applicazione della telecamera iperspettrale UAV per la stima del tenore di azoto del baldacchino delle noci è ancora in fase di continuo sviluppo e miglioramento.con il continuo progresso della tecnologia, le prestazioni delle telecamere iperspettrali saranno ulteriormente migliorate, la risoluzione spettrale e la qualità delle immagini saranno maggiori,e i metodi di elaborazione e analisi dei dati saranno più intelligenti e automatizzatiAllo stesso tempo, lo sviluppo della tecnologia di fusione di dati multi-fonti, come la combinazione di dati iperspettrali con dati lidar e dati infrarossi termici,sarà in grado di ottenere informazioni più complete e accurate sulla crescita degli alberi di noceInoltre, con la promozione approfondita del concetto di agricoltura di precisione, la Commissione ha deciso di promuovere l'agricoltura di precisione.La tecnologia delle telecamere iperspettrali UAV dovrebbe essere più ampiamente utilizzata nel campo della coltivazione di noci, fornendo un forte sostegno tecnico allo sviluppo sostenibile dell'industria delle noci.
In sintesi, la telecamera iperspettrale UAV, in quanto tecnologia avanzata di monitoraggio del telerilevamento, ha un'ampia prospettiva e un grande potenziale nell'applicazione della stima del tenore di azoto del baldacchino delle noci.Una stima accurata e rapida del tenore di azoto del baldacchino della noce può fornire ai coltivatori di noce una base scientifica per prendere decisioni di concimazione, ottenere una concimazione accurata, migliorare l'utilizzo dei fertilizzanti, ridurre lo spreco di risorse e l'inquinamento ambientale e promuovere lo sviluppo di alta qualità dell'industria delle noci.
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