第15讲:【农业科技】遥感技术在农业方面的应用进展汇总

2022-09-13 09:13:05 admin 7

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推动智慧农业、设施农业的发展,全国各地的科研院所都投入不少人力物力,跨行业跨学科展开了研究应用,利用物联网、遥感遥测、人工智能、机器视觉、深度学习、影像采集等技术,为实现农业生产管理的数字化、智能化、自动化而努力。无数关于农业的科研论文也陆续发表,其中,遥感技术在农业方面的应用已然有了一定进展。

一、 机载遥感系统应用

精准农业的有人机载成像系统,由安装在农用飞机上的消费级相机组成的系统,详细描述了多光谱相机、高光谱相机和热成像相机等部分定制,和商用机载成像系统。并举例应用实例,说明如何将不同类型的遥感图像用于精准农业应用中的作物生长评估和作物病虫害管理。

二、大尺度区域水田空间格局及生态服务

基于1990—2015年土地利用遥感监测数据,利用GIS的空间分析功能,探究长江经济带水田空间格局动态变化特征。结果表明水田规模持续缩减,与经济建设及水产养殖的发展、其他生态系统转化、及生态系统服务,有助于揭示长江流域水田的时空变化过程,及其对各项生态系统服务的影响,可为区域土地利用规划、农业政策与生态可持续发展提供理论支持。

三、水稻含水量无人机遥感监测

利用多旋翼无人机低空遥感平台,获取不同生育期水稻冠层的RGB图像和多光谱图像,通过提取植被指数和纹理特征,分析水稻的动态生长变化,并构建了基于随机森林回归方法的含水量预测模型。试验结果表明,基于无人机遥感技术监测水稻含水量是可行的,可为农田精准灌溉、田间管理决策提供新思路。

四、植被分类中的对比分析

利用一景AVIRIS高光谱植被影像,从分类精度的角度,提取方法在高光谱影像植被分类中的性能。实验结果为后续改进空-谱特征方法及其两者有效结合,进一步提高植被分类正确率提供了参考。

五、寒地水稻叶片叶绿素含量遥感反演研究

通过分析寒地水稻关键生育期叶片高光谱反射率信息,同时结合PROSPECT模型叶绿素含量吸收系数,参考借鉴现有高光谱植被指数的构造方法和形式,利用相关性分析、连续投影法、遗传算法优化的粗糙集属性简约法,进行高光谱特征选择,结果表明;ORVI能够作为快速反演水稻叶绿素含量的高光谱植被指数,为寒地水稻叶绿素含量高光谱遥感诊断,及管理决策提供了的客观数据支撑和模型参考。


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六、夏玉米叶面积指数估算方法

利用无人机多光谱植被指数估算夏玉米LAI的可行性,基于无人机多光谱遥感系统,结合同时期实地采集的夏玉米LAI。结果表明基于无人机多光谱遥感技术,使用随机森林回归算法,估算多种灌溉条件下的夏玉米LAI是可行的,为实现快速、准确地监测全生育期、不同灌溉条件下的大田夏玉米LAI提供了技术和方法支持。

七、土壤有机质含量高光谱估测模型构建及精度对比

以山东省烟台市栖霞市苹果园为研究区,采集100个土壤样本,获取其高光谱反射率,利用定量化学方法测定土壤有机质含量。结果表明,可以利用RF方法快速预测苹果果园土壤有机质含量,了解土壤养分分布状况,指导农民合理施肥,从而提高果园生产管理效率。

八、估产大豆区域收入保险中的应用

以创新型区域收入保险缺少第三方实时客观产量数据的问题,引入了卫星遥感估产技术,以山东省嘉祥县大豆区域收入保险为例,基于哨兵2号卫星遥感数据提取大豆种植地块,结合气象卫星遥感数据与实地抽样测产数据,建立了多参数线性回归模型估算大豆产量,研究结果表明,基于哨兵2号卫星遥感数据,能够准确识别研究区大豆种植分布,并能在大豆收获后最快一周完成产量估算,指导保险公司的理赔工作。

九、大田作物株高测量中的研究现状与展望

在激光雷达和可见光相机的技术基础上,归纳了株高在作物生物量估算、倒伏监测、产量预测和辅助育种等方面的应用研究进展,对近地遥感技术在株高获取上存在的问题进行讨论分析,并从测高平台和传感器、裸土探测和插值算法、株高应用研究及农学与遥感测高差异四个方向进行了展望,可为今后近地遥感测高的研究与方法应用提供参考。

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十、农业干旱卫星遥感监测与预测研究进展

遥感技术的快速发展,尤其是目前在轨的卫星传感器感测的电磁波段涵盖了可见光、近红外、热红外和微波等波段,为区域尺度农业干旱监测提供了新的手段。充分利用卫星遥感数据获得的丰富地表信息进行农业干旱监测和预测具有重要的研究意义。农业干旱预测是在干旱监测的基础上进行时间轴的预测,简述了农业干旱预测研究进展。

十一、冬小麦主产区籽粒蛋白质含量预报

以冬小麦主产区豫鲁冀皖苏为研究区域,构建了冬小麦籽粒蛋白质含量多层线性预测模型,并实现了2019年冬小麦蛋白质含量预报。为后续小麦种植区划和实现绿色、高产、优质、高效粮食生产提供数据支撑。

十二、冬小麦涝渍胁迫识别及程度判别分析

为识别冬小麦涝渍胁迫及判别其胁迫程度,展开冬小麦涝渍胁迫梯度盆栽试验,监测冬小麦是否遭受涝渍胁迫并判别其涝渍胁迫程度。试验结果显示,简单比值色素指数SRPI是识别涝渍胁迫冬小麦的最优植被指数。为涝渍胁迫监测提供了一种新方法,在精确防控中具有应用前景。

十三、海南岛橡胶林叶面积指数遥感估算模型比较研究

选取海南岛橡胶树为研究对象,构建基于卫星遥感植被指数的橡胶林LAI估算模型并分析其变化规律。结果表明,构建的基于EVI指数的橡胶林LAI一元线性估算模型精度较高,克服了NDVI、GNDVI、RVI等植被指数容易出现指数饱和问题,具有较好的科学性和良好的推广应用价值。

十四、东北三省地区生长季旱涝对春玉米产量的影响

基于1988—2017年气象站点数据和灾情、产量等统计数据,以中国东北三省为研究区,通过对比多时间尺度指标和标准化降水蒸散指数与旱涝受灾率的关系,选择优势指数表征东北春玉米生长及干湿状况,基于HP滤波构建相对气象产量,利用距离相关分析方法选取合理时间尺度和关键月份的指数,分析这些指数与春玉米相对气象产量的关系以及不同生育阶段水分条件与产量之间的关系。对东北三省地区预估旱涝灾害对春玉米产量影响,和及时采取灾害防御措施具有一定的参考价值。


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十五、监测不同生育阶段玉米群体株高的精度差异分析

为明确利用无人机影像监测玉米群体株高的精度及其影响因素,基于无人机搭载光学成像设备构建大田玉米群体数字高程模型,研究不同生育时期下玉米群体株高监测的精度差异。试验结果表明,高清RGB相机和多光谱成像设备获取的DEM均能反映玉米群体的高度差异,为该方向应用于大田生产提供借鉴意义。


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