无人机多角度成像方式的饲料油菜生物量估算研究

• 作者: 张建 谢田晋 尉晓楠 王宗铠 刘崇涛 周广生 汪波
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 无人机 生物量 倾斜摄影 作物体积模型 饲料油菜
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 研究简报
• 页码范围: 1816-1823
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04211

摘要

旨在探索并评估一种通过无人机平台搭载可见光相机提取饲料油菜生物量的新方法。试验于2018年在华中农业大学油菜试验基地展开, 利用无人机搭载五相机倾斜摄影系统同时从多个角度获取油菜终花期的可见光图像, 试验共设置3种无人机飞行高度(40、60和80 m)和3种播种密度(3.00×105、5.25×105和7.50×105株 hm2), 并评估和对比了多角度和单相机垂直2种成像方式的生物量预测结果。试验首先通过无人机图像提取油菜冠层覆盖度和株高信息; 然后通过株高在覆盖面积上进行累加获得作物体积模型; 最后基于作物体积模型与实测生物量建立线性回归模型预测油菜干物质重量。结果表明, (1) 在本试验设置的3个飞行高度中, 随着无人机飞行高度下降, 生物量预测精度呈上升趋势, 其中飞行高度为40 m时, 油菜生物量估算精度最佳(校正集: r = 0.792, RMSE = 125.0 g m2, RE = 13.2%; 验证集: r = 0.752, RMSE = 139.1 g m2, RE = 15.3%)。(2) 种植密度越高, 其实际生物量越小, 通过作物体积模型预测生物量的效果更好。(3) 多角度成像方式与单相机垂直成像方式在油菜生物量估测精度上没有显著差异, 两者皆在40 m高度下具有最好的生物量预测效果, 相关系数r分别为0.772和0.742。以上结果表明, 基于无人机低成本可见光成像建模技术提取饲料油菜生物量是可行的, 本研究可为大田作物地上生物量信息的无损高效监测提供易于实施的解决方案和技术参考。