作物收獲指數(shù)（HI）是評價作物產(chǎn)量和栽培效果的重要生物學(xué)參數(shù)，是進一步提高作物產(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（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、多光譜相機和高光譜相機。其中，高光譜相機具有較多的波段，可以獲取與作物生長狀況密切相關(guān)的波段信息，可以為作物動態(tài)生長監(jiān)測提供豐富的信息源，并可靠收集作物HI動態(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隊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態(tài)HI（D-HI）的空間信息。動態(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)時期地上生物量的比值。作者基于無人機高光譜遙感（DJI M600 Pro UAV+ Resonon Pika L 高光譜成像）數(shù)據(jù)進行了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，并驗證了所提出方法的精度。通過UAV高光譜數(shù)據(jù)計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行驗證。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，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)星遙感進行大尺度作物D-HI估算具有一定的參考意義。
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