Оценка содержания азота в навесе грецкого ореха с помощью гиперспектральной камеры БПЛА
Орех является важным ореховым плодовым деревом и древесным жировым деревом в Китае.Стадия расширения плодов - это первая стадия развития ореховых плодов, такие как недостаточное питание на этой стадии напрямую влияет на качество и урожайность поздних плодов.мониторинг и диагностика содержания азота в ореховых фруктах на стадии расширения имеет большое значение для контроля роста деревьев и своевременной корректировки плана управления.
В этом исследовании была применена гиперспектральная камера диапазоном 400-1000 нм, и FS60, продукт Hangzhou Color Spectrum Technology Co., LTD., может быть использован для соответствующих исследований.,разрешение длины волны лучше 2,5 нм, и может быть достигнуто до 1200 спектральных каналов. Скорость приобретения может достигать 128 FPS в полном спектре,и максимальный диапазон после выбора диапазона - 3300 Гц (поддержка выбора диапазона в нескольких регионах).
一、Предварительная подготовка
Для оценки содержания азота в навесе грецкого ореха с помощью гиперспектральной камеры БПЛА необходимо сначала собрать данные.и выполнять полеты в соответствии с заранее определенным маршрутом и высотой над Ореховым садом.Во время полета гиперспектральная камера просматривает навес грецкого ореха в определенный временной или пространственный интервал, чтобы получить большое количество гиперспектральных данных.для обеспечения точности и надежности данных, необходимо также собирать одновременно на земле некоторые справочные данные, такие как содержание азота в листьях грецкого ореха и параметры структуры навеса, определяемые традиционными методами.
二Результаты и анализ
Определение диапазона крона, извлечение спектра крона и проверка точности Как показано на рисунке 2, грецкий орех,Земля и тень в определенной степени перекрываются во всем диапазоне полосы 5-летнего орехового лесаВ диапазоне диапазона 520 ~ 600 нм спектральное отражение теней меньше 0.10: разница спектральной рефлектанции ореха и почвы, очевидно, не перекрывается, и спектральная рефлектанция обоих больше 0,10 в этом диапазоне.спектральное отражение грецкого орехаСпектральная отражательность грецкого ореха больше 0,7 в диапазоне 740-900 нм.и спектральная рефлексантность другой нецелевой растительности меньше 0.7Поскольку спектральное отражение грецкого ореха можно отличить от других нецелевых растений в зеленом свете и ближнем инфракрасном диапазоне, но не в одной или некоторых полосах, его нельзя рассчитать в ENVI5.3 программное обеспечениеПоэтому, чтобы облегчить бесперебойный процесс добычи орехового крона,в данном исследовании выбирается максимальная спектральная отражательность навеса грецкого ореха при зеленом свете и ближнем инфракрасном диапазоне Bw(550.7) и B ((779.4) были классифицированы и идентифицированы для определения диапазона навеса. Ореховое дерево, почва и тень определяются в программном обеспечении ENVI5.3, то есть, когда спектровое отражение в B ((550.7) меньше или равно 0.10 и спектральное отражение на B ((779.4) меньше или равно 0.20, тень определяется и устраняется. Когда спектральное отражение в B ((550.7) больше 0,10 и B; Когда спектральное отражение в (779.4) меньше или равно 0.70, он идентифицируется как почва и удаляется; когда спектровое отражение в B ((550.7) больше, чем в.0.10, спектральное отражение в B ((779.4) больше 0.70, ореховое дерево определяется как целевая растительность.
Кроме того, для извлечения диапазона навеса была использована поддерживающая векторная машина с хорошей точностью обобщения и классификации,и точность экстракции диапазона навеса на основе спектральных особенностей была сравненаВо-первых, в программном обеспечении ENVI5.3 наземные объекты изображений дистанционного зондирования делятся на ореховые деревья и два других типа (рисунок 4), в которых красная область представляет собой навес ореха,и зеленая зона - это другаяОтдельность между этими двумя типами проб составляла 1.998, а затем был выбран классификатор SVM для контролируемой классификации для получения исходных результатов классификации (рис. 5а).В результатах классификации часто были некоторые небольшие пятна.Поэтому для обработки предварительных результатов классификации был принят метод обработки большинства малых пластырей.и получены результаты классификации, отвечающие фактическим требованиям (рисунок 5b)Точность результатов классификации была проверена, и коэффициент Каппы был 0.997, а точность картографирования целевой растительности ореха составила 99,65%.Программное обеспечение Matab2014b было использовано для перекрытия диапазона навеса, определенного на основе спектральных особенностей в этом исследовании, с пикселями диапазона навеса, идентифицированными методом машины-вектора поддержки.В диапазоне кроны было 4257 перекрывающихся пикселей, а количество пикселей диапазона кроны, выбранных на основе спектральных особенностей, составило 96.77% от числа пикселей в поддерживающей векторной машине, с точностью 96,43%, высокой точностью, результаты перекрытия показаны на рисунке 6
В настоящее время применение гиперспектральной камеры БПЛА в оценке содержания азота в навесе грецкого ореха все еще находится на стадии непрерывного развития и совершенствования.с непрерывным прогрессом технологий, производительность гиперспектральных камер будет еще больше улучшена, спектральное разрешение и качество изображений будут выше,и методы обработки и анализа данных будут более интеллектуальными и автоматизированнымиВ то же время развитие технологии слияния данных из нескольких источников, таких как сочетание гиперспектральных данных с лидарными данными и тепловыми инфракрасными данными,сможет получить более полную и точную информацию о росте ореховых деревьевКроме того, с углубленным продвижением концепции точного сельского хозяйства,Ожидается, что технология гиперспектральных камер беспилотных летательных аппаратов будет более широко использоваться в области выращивания грецкого ореха, обеспечивая сильную техническую поддержку устойчивого развития ореховой промышленности.
Подводя итог, гиперспектральная камера БПЛА, как передовая технология дистанционного зондирования, имеет широкие перспективы и большой потенциал в применении оценки содержания азота в навесе грецкого ореха.Точная и быстрая оценка содержания азота в навесе ореха может обеспечить научное обоснование для выращивателей орехов для принятия решений о удобрении, достичь точного удобрения, улучшить использование удобрений, сократить трату ресурсов и загрязнение окружающей среды и способствовать качественному развитию ореховой промышленности.