基于多源无人机数据的玉米作物生物量算法


发布时间:

2023-07-08

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

本文采用无人机RGB、多光谱和激光雷达(LiDAR)数据,结合玉米关键生育时期获取的玉米地上生物量数据,将光学数据与LiDAR数据乘积得到CVMVI这一指数,并将该指数与Crop Biomass Algorithm (CBA)模型结合,得到了iCBA-PF方法。本文的目标是:(1)比较多光谱和RGB数据源在估算玉米生物量方面的差异;(2)探索通过CVMVI相较于VI在估算AGB方面的改进;(3)研究我们提出的方法与最先进方法之间的差异。结果表明:(1)就植被指数来说,RGB植被指数与玉米生物量的相关性更高,而多光谱的MS_CVMVI的相关性比RGB的更高,且在各模型中的估算精度最高;(2)CVMVI在整个生育时期的变化与玉米生物量的变化相似,因此其与生物量的相关性比植被指数更高,在不同模型中的估算精度也高于植被指数;(3)相比于传统的生物量估算方法,本文所提出的新方法的估算精度(R2=0.90±0.02,RMSE=190.01±21.55g/m2)最高。

 

图1 研究区概况

 

图2 文章流程图

 

图3 iCBA-PF方法流程

 

图4 不同指标与玉米生物量的相关性分析结果

 

图5 不同类型指标与玉米生物量在全生育时期的变化曲线

 

图6 不同模型估算结果

 

图7 不同生育时期玉米生物量的空间分布(图a-f分别为7月9日、7月14日、7月27日、8月5日、8月13日和8月21日)

 

 
来 源

 Lin Meng, Dameng Yin, Minghan Cheng, Shuaibing Liu , Yi Bai, Yuan Liu, Yadong Liu, Xiao Jia, Fei Nan, Yang Song, Haiying Liu, Xiuliang Jin. Improved Crop Biomass Algorithm with Piecewise Function (iCBA-PF) for Maize Using Multi-Source UAV Data. Drones, 2023. 7(4).

 

作者介绍

论文第一作者为山东科技大学测绘与空间信息学院的硕士研究生孟麟,论文通讯作者为中国农科院作物科学研究所的金秀良研究员和山东科技大学计算机科学与工程学院的刘海英副教授。本研究得到了中国农业科学院中央公益性科研院所基本科研业务费专项资金(Y2022XK22,Y2020YJ07)、国家自然科学基金(42071426,51922072,51779161,51009101)、新疆农业科学院重点培育计划(xjkcpy-2020003)、中国国家重点研发计划(2021YFD1201602)、智能农业决策平台智能大脑关键技术研究与应用项目(2021ZXJ05A03)、中国农业科学院农业科技创新计划、海南亚洲湾种子实验室(JBGS + B21HJ0221)和中国农业科学院南方特色项目(YJTCY01,YBXM01)的支持。
 

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