作物杂志,2023, 第1期: 226232 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2023.01.034
梁永检1(), 吴文志2, 施泽升1, 唐利球1, 宋修鹏3, 颜梅新3, 郭强1, 秦昌鲜1, 何洪良1, 张小秋3(
)
Liang Yongjian1(), Wu Wenzhi2, Shi Zesheng1, Tang Liqiu1, Song Xiupeng3, Yan Meixin3, Guo Qiang1, Qin Changxian1, He Hongliang1, Zhang Xiaoqiu3(
)
摘要:
为快速准确地估测甘蔗不同生育期株高,探讨了无人机RGB系统遥感估算株高的可行性及效果。利用无人机RGB遥感平台,获取苗期、分蘖期、伸长中、后期和工艺成熟期的影像,通过Pix4D mapper生成数字表面模型(digital surface model,DSM),采用Eris Arcmap提取株高,基于DSM提取的株高与实测株高建立各生育期的估测模型,采用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)对模型进行评价。结果表明,基于DSM提取甘蔗各生育期的株高高于实测株高;全生育期模型拟合性最好,预测精度较高(验证集R2、RMSE和MRE分别为0.9611、0.1623和0.1102),苗期株高模型预测精度最高。其他各生育期模型的拟合性不及全生育期和苗期,精度较低,工艺成熟期模型的预测精度最低,拟合性最差。因此,基于无人机RGB遥感平台获取甘蔗不同生育期影像后通过DSM提取株高并运用于甘蔗重要生育期株高的估测时,注意不同生育期模型的适用性。
[1] |
Li Y R, Yang L T. Sugarcane agriculture and sugar industry in China. Sugar Tech, 2015, 17(1):1-8.
doi: 10.1007/s12355-014-0342-1 |
[2] | 陆中华. 甘蔗产量构成因素与产量的关系. 种子, 2002(3):38-39,65. |
[3] | 邓祖湖, 徐良年, 韦先明, 等. 经济遗传值在甘蔗选育种的应用研究Ⅰ. 经济遗传值及性状经济权重的确定. 中国糖料, 2011(1):39-43. |
[4] | 李纯佳, 徐超华, 覃伟, 等. 甘蔗株高相关性状数量研究. 中国糖料, 2015, 37(3):1-3. |
[5] |
张建, 谢田晋, 尉晓楠, 等. 无人机多角度成像方式的饲料油菜生物量估算研究. 作物学报, 2021, 47(9):1816-1823.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2021.04211 |
[6] | 谢国雪, 马灿达, 张秀龙, 等. 无人机精准监测甘蔗长势技术研究与应用. 国土资源信息化, 2021(1):6-11. |
[7] | 张建, 谢田晋, 杨万能, 等. 近地遥感技术在大田作物株高测量中的研究现状与展望. 智慧农业(中英文), 2021, 3(1):1-15. |
[8] | Tirado S B, Hirsch C N, Springer N M. UAV-based imaging platform for monitoring maize growth throughout development. Plant Direct, 2020, 4(6):e00230. |
[9] |
Hu P C, Chapman S C, Wang X M, et al. Estimation of plant height using a high throughput phenotyping platform based on unmanned aerial vehicle and self-calibration:example for sorghum breeding. European Journal of Agronomy, 2018, 95:24-32.
doi: 10.1016/j.eja.2018.02.004 |
[10] |
Malambo L, Popescu S C, Murray S C, et al. Multitemporal field-based plant height estimation using 3D point clouds generated from small unmanned aerial systems high-resolution imagery. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2018, 64:31-42.
doi: 10.1016/j.jag.2017.08.014 |
[11] |
Maesano M, Khoury S, Nakhle F, et al. UAV-based LiDAR for high-throughput determination of plant height and above-ground biomass of the bioenergy grass arundo donax. Remote Sensing, 2020, 12(20):1-20.
doi: 10.3390/rs12010001 |
[12] |
Zhou L, Gu X, Cheng S, et al. Analysis of plant height changes of lodged maize using UAV-LiDAR data. Agriculture, 2020, 10(5):146.
doi: 10.3390/agriculture10050146 |
[13] | 张宏鸣, 谭紫薇, 韩文霆, 等. 基于无人机遥感的玉米株高提取方法. 农业机械学报, 2019, 50(5):241-250. |
[14] | 郭海, 樊江川, 李英伦, 等. 基于RGB-D点云的田间原位玉米株高测量试验研究. 农机化研究, 2021, 43(10):102-109. |
[15] |
付虹雨, 崔国贤, 李绪孟, 等. 基于无人机遥感图像的苎麻产量估测研究. 作物学报, 2020, 46(9):1448-1455.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2020.04020 |
[16] | 郭涛, 颜安, 耿洪伟. 基于无人机影像的小麦株高与LAI预测研究. 麦类作物学报, 2020, 40(9):1129-1140. |
[17] |
Yuan W A, Li J T, Bhatta M, et al. Wheat height estimation using LiDAR in comparison to ultrasonic sensor and UAS. Sensors, 2018, 18(11):3731.
doi: 10.3390/s18113731 |
[18] |
颜安, 郭涛, 陈全家, 等. 基于无人机影像的棉花株高预测. 新疆农业科学, 2020, 57(8):1493-1502.
doi: 10.6048/j.issn.1001-4330.2020.08.014 |
[19] | 王庆, 车荧璞, 柴宏红, 等. 基于无人机可见光与激光雷达的甜菜株高定量评估. 农业机械学报, 2021, 52(3):178-184. |
[20] |
Sumesh K C, Ninsawat S, Som-ard J. Integration of RGB-based vegetation index,crop surface model and object-based image analysis approach for sugarcane yield estimation using unmanned aerial vehicle. Computers and Electronics in Agriculture, 2021, 180:105903.
doi: 10.1016/j.compag.2020.105903 |
[21] | 杨琦, 叶豪, 黄凯, 等. 利用无人机影像构建作物表面模型估测甘蔗LAI. 农业工程学报, 2017, 33(8):104-111. |
[22] |
Sofonia J, Shendryk Y, Phinn S, et al. Monitoring sugarcane growth response to varying nitrogen application rates:A comparison of UAV SLAM LiDAR and photogrammetry. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2019, 82:101878.
doi: 10.1016/j.jag.2019.05.011 |
[23] | 牛庆林, 冯海宽, 杨贵军, 等. 基于无人机数码影像的玉米育种材料株高和LAI监测. 农业工程学报, 2018, 34(5):73-82. |
[24] |
Weiss M, Baret F. Using 3D point clouds derived from UAV RGB imagery to describe vineyard 3D macro-structure. Remote Sensing, 2017, 9(2):111.
doi: 10.3390/rs9020111 |
[25] | 李燕强, 张娟娟, 熊淑萍, 等. 不同冬小麦品种株高的高光谱估算模型. 麦类作物学报, 2012, 32(3):523-529. |
[26] | 鲁冬冬, 邹进贵. 三维激光点云的降噪算法对比研究. 测绘通报, 2019(增2):102-105. |
[27] |
Bendig J, Bolten A, Bennertz S, et al. Estimating biomass of barley using crop surface models (CSMs) derived from UAV- based RGB imaging. Remote Sensing, 2014, 6(11):10395-10412.
doi: 10.3390/rs61110395 |
[28] | 毛智慧, 邓磊, 赵晓明, 等. 利用无人机遥感提取育种小区玉米倒伏信息. 中国农学通报, 2019, 35(3):62-68. |
[29] | 赵立成, 段玉林, 史云, 等. 基于无人机DSM的小麦倒伏识别方法. 中国农业信息, 2019, 31(4):36-42. |
[1] | 苏利荣, 谭裕模, 秦芳, 李琴, 曾成城, 李忠义, 韦彩会, 董文斌, 梁俊, 何铁光. 绿豆/黑豆压青还田下减量施肥对宿根甘蔗产量和主要农艺性状的影响[J]. 作物杂志, 2022, (6): 105110 |
[2] | 闫鹏, 董学瑞, 卢霖, 房孟颖, 李毅杰, 王维赞, 董志强. NAA/KT浸种对新植蔗产量、根系发育及抗倒伏能力的影响[J]. 作物杂志, 2022, (4): 99106 |
[3] | 谭秦亮, 程琴, 潘成列, 朱鹏锦, 李佳慧, 宋奇琦, 农泽梅, 周全光, 庞新华, 吕平. 干旱胁迫对甘蔗新品种桂热2号生理指标的影响[J]. 作物杂志, 2022, (3): 161167 |
[4] | 程琴, 谭秦亮, 李佳慧, 朱鹏锦, 周全光, 欧克纬, 卢业飞, 吕平, 庞新华. 不同宿根年限甘蔗品种内源激素及酶活性分析[J]. 作物杂志, 2022, (3): 181186 |
[5] | 刘丽敏, 刘红坚, 李傲梅, 何为中. 光温处理对甘蔗试管苗光合自养生根的影响[J]. 作物杂志, 2022, (2): 153157 |
[6] | 罗含敏, 熊发前, 丘立杭, 刘菁, 段维兴, 高轶静, 覃夏燕, 吴建明, 李杨瑞, 刘俊仙. 性状相关的分子标记在甘蔗分子育种中的应用研究[J]. 作物杂志, 2022, (2): 3543 |
[7] | 李佳慧, 程琴, 欧克纬, 谭秦亮, 庞新华, 周全光, 吕平, 宋奇琦, 唐毓玮, 朱鹏锦. 不同蔗区甘蔗品种(系)分蘖性状比较及其对产量和产量构成因子的影响[J]. 作物杂志, 2021, (5): 7986 |
[8] | 郭强, 马文清, 秦昌鲜, 施泽升, 彭崇, 闭德金, 何洪良, 梁永检, 唐利球. 甘蔗新品系的DTOPSIS法综合评价[J]. 作物杂志, 2021, (4): 3237 |
[9] | 范业赓, 陈荣发, 闫海锋, 周慧文, 翁梦苓, 黄杏, 罗霆, 周忠凤, 丘立杭, 吴建明. 甘蔗轮作青饲玉米和花生对甘蔗生长和土壤性状的影响[J]. 作物杂志, 2021, (1): 104111 |
[10] | 徐林, 吴凯朝, 庞天, 邓智年, 张荣华, 黄成丰, 黄海荣, 李毅杰, 刘晓燕, 覃文宪, 王维赞. 促根剂对甘蔗单芽种茎的生长及产量影响[J]. 作物杂志, 2020, (6): 132136 |
[11] | 纪景纯, 刘建立, 牛玉洁, 宣可凡, 蒋一飞, 邓皓东, 李晓鹏. 基于全波段高光谱的冬小麦生长参数估算方法比较[J]. 作物杂志, 2020, (6): 180188 |
[12] | 田婷, 张青, 张海东. 无人机遥感在作物监测中的应用研究进展[J]. 作物杂志, 2020, (5): 18 |
[13] | 谢金兰, 林丽, 李长宁, 罗霆, 莫璋红. 氮肥减量条件下间作绿豆压青对甘蔗生长及氮代谢的影响[J]. 作物杂志, 2020, (4): 164169 |
[14] | 王猛, 隋学艳, 梁守真, 侯学会, 梁永全. 利用无人机遥感技术提取农作物植被覆盖度方法研究[J]. 作物杂志, 2020, (3): 177183 |
[15] | 范业赓,闫海锋,陈荣发,丘立杭,周慧文,黄杏,翁梦苓,吴建明,李杨瑞,韦生满. 甘蔗脱毒种苗第三代种茎不同体积单芽育苗差异及其移栽效果[J]. 作物杂志, 2020, (2): 194199 |
|