作物收獲指數(shù)（HI）是評價(jià)作物產(chǎn)量和栽培效果的重要生物學(xué)參數(shù)，是進(jìn)一步提高作物產(chǎn)量的重要決定因素。對作物育種、作物生長模擬、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作物管理、作物產(chǎn)量估算及其它方面的應(yīng)用研究具有重要意義。近年來，遙感憑借其在速度、精度和覆蓋范圍等方面的優(yōu)勢已逐漸成為獲取大尺度作物HI的有效技術(shù)手段。而無人機(jī)（UAV）遙感技術(shù)也迅速發(fā)展，成為農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測的新手段。目前，UAV遙感傳感器主要包括數(shù)碼相機(jī)、多光譜相機(jī)和高光譜相機(jī)。其中，高光譜相機(jī)具有較多的波段，可以獲取與作物生長狀況密切相關(guān)的波段信息，可以為作物動(dòng)態(tài)生長監(jiān)測提供豐富的信息源，并可靠收集作物HI動(dòng)態(tài)變化信息。然而，目前利用UAV高光譜遙感估算作物HI并無相關(guān)報(bào)道。
基于此，在所附文章中，來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的一組研究團(tuán)隊(duì)以冬小麥為研究對象，充分考慮其開花期至成熟期生物量和灌漿過程的變化以獲取作物動(dòng)態(tài)HI（D-HI）的空間信息。動(dòng)態(tài)fG（D-fG）參數(shù)估算為開花期至成熟期期間不同生長期累積的地上生物量與對應(yīng)時(shí)期地上生物量的比值。作者基于無人機(jī)高光譜遙感（DJI M600 Pro UAV+ Resonon Pika L 高光譜成像）數(shù)據(jù)進(jìn)行了D-fG參數(shù)估算，提出了一種獲取冬小麥D-HI空間信息的技術(shù)方法，并驗(yàn)證了所提出方法的精度。通過UAV高光譜數(shù)據(jù)計(jì)算的歸一化差異光譜指數(shù)（NDSI）和D-fG測量值之間的相關(guān)關(guān)系篩選出D?fG估算的敏感波段中心和最佳波段組合，從而實(shí)現(xiàn)D?fG的準(zhǔn)確估算。最后，基于D-fG遙感參數(shù)和D-HI估算模型，準(zhǔn)確獲取冬小麥D-HI空間信息。
Pika L 高光譜成像儀
研究區(qū)域
中國河北省衡水市深州縣（37.71°~38.16°N，115.36°~ 115.80°E）。
圖1 研究區(qū)位置和UAV飛行樣地分布。
圖2 本研究應(yīng)用方法概述
結(jié)果
表1 D-fG和NDSI之間關(guān)系及其精度驗(yàn)證
圖3 基于敏感波段中心λ(724 nm，784 nm)的D-HI估算結(jié)果（2021年5月25日）。
圖4 基于敏感波段中心λ(724 nm，784 nm)的D-HI估算結(jié)果（2021年6月4日）。
結(jié)論
通過將靜態(tài)fG參數(shù)轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)D-fG參數(shù)，提出了一種基于UAV高光譜數(shù)據(jù)的D-fG遙感參數(shù)獲取冬小麥D-HI空間信息的方法并進(jìn)行驗(yàn)證。最后，準(zhǔn)確估算了冬小麥D-HI的空間信息。其中，選取5對敏感遙感波段中心以估算D-fG參數(shù)：λ（476 nm，508 nm），λ（444 nm，644 nm），λ（608 nm，788 nm），λ（724 nm，784 nm）和λ（816 nm，908 nm）。驗(yàn)證了基于遙感的D-fG估算值，RMSE為0.0436-0.0604，NRMSE為10.31%- 14.27%，MRE為8.28%-12.55%。同時(shí)，5對敏感高光譜波段中心的D-HI空間信息估算精度較高，RMSE為0.0429-0.0546，NRMSE為9.87%-12.57%，MRE為8.33%-10.90%?；诟吖庾V敏感波段中心λ（724 nm，784 nm）的D-HI估算結(jié)果精度最高，RMSE、NRMSE和MRE值分別為0.0429、9.87%和8.33%。本研究中D-fG和D-HI的估算結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性，證明了所提出的基于UAV高光譜數(shù)據(jù)估算冬小麥D-HI空間信息的方法的可行性。這對未來利用衛(wèi)星遙感進(jìn)行大尺度作物D-HI估算具有一定的參考意義。
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