【摘要】：葡萄和獼猴桃種植業(yè)是促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)。這類藤架作物冠層活力和生長信息的快速、有效獲取對(duì)于作物的精細(xì)化管理以及評(píng)估生物/非生物脅迫對(duì)作物發(fā)育的潛在影響至關(guān)重要。因此,快速、準(zhǔn)確和無損地獲取田間葡萄和獼猴桃植株的冠層活力信息,以及對(duì)作物生長狀況及時(shí)、快速地做出判斷對(duì)評(píng)估凍害損失、改善管理和提高產(chǎn)量等方面有著十分重要的作用。通過對(duì)無人機(jī)獲取的遙感影像生成的數(shù)字表面模型(DSM,Digital Surface Model)可以有效地提取作物冠層信息,為作物冠層與地面背景的鑒別提供了一種有效的方法。因此,本文以西北干旱、半干旱區(qū)主要藤架類經(jīng)濟(jì)作物葡萄、獼猴桃為研究對(duì)象,系統(tǒng)地研究了基于DSM的作物冠層活力監(jiān)測方法,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)利用多種圖像處理算法對(duì)藤架類作物冠層區(qū)域進(jìn)行了提取。根據(jù)作物冠層生長區(qū)域與周圍地面背景的高度差異,使用了多種圖像分割算法分別應(yīng)用于葡萄園和獼猴桃園的DSM,包括全局閾值法、粗糙度算法、局部閾值算法和底帽算法。試驗(yàn)結(jié)果顯示由于研究區(qū)地表起伏明顯、背景復(fù)雜,全局閾值法的分割效果不佳;粗糙度算法對(duì)葡萄園的提取效果較好,提取誤差為5.1%,與原始冠層區(qū)域的重合度為94.6%,但是無法提取相鄰種植行上冠層連通的獼猴桃的冠層位置;自適應(yīng)閾值算法可較為有效地對(duì)獼猴桃的冠層區(qū)域進(jìn)行提取,提取誤差為12.7%,與原始冠層區(qū)域的重合度為84.6%,但存在較多將地面背景誤判為作物的現(xiàn)象;底帽算法與其它算法提取結(jié)果的差異最大,但極少出現(xiàn)將地面背景信息誤判為作物的現(xiàn)象。(2)對(duì)藤架類作物的冠層活力進(jìn)行了分級(jí)評(píng)價(jià)。根據(jù)葡萄和獼猴桃行間距和株間距,在所得到的作物冠層區(qū)域圖像上利用線性插值的方法分別生成了一套冠監(jiān)測的參考點(diǎn)以及參考點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的感興趣區(qū)域(ROI,Region of Interest),分別對(duì)葡萄和獼猴桃確定了冠層活力劃分的閾值,實(shí)現(xiàn)了藤架類作物的冠層活力監(jiān)測,并對(duì)準(zhǔn)確率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示,基于不同算法的藤架類作物冠層分級(jí)結(jié)果的準(zhǔn)確率均不相同,對(duì)于葡萄園,基于粗糙度算法得到的冠層活力分級(jí)結(jié)果總體準(zhǔn)確率最高為92.0%;對(duì)于獼猴桃園,基于自適應(yīng)閾值算法得到的冠層活力分級(jí)結(jié)果總體準(zhǔn)確率較高為89.5%。(3)在藤架類作物冠層活力分級(jí)結(jié)果的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了制圖。首先對(duì)所得到作物冠層活力分級(jí)結(jié)果進(jìn)行了配準(zhǔn),將圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)和地理坐標(biāo),然后生成了能夠在GIS軟件中顯示、分析和管理的空間數(shù)據(jù),完成了地理化過程。最后,根據(jù)作物冠層活力等級(jí)與冠層所受到生物/非生物脅迫之間的關(guān)系,使用克里金插值插值法分別分析了葡萄和獼猴桃園冠層所受脅迫的程度,生成了冠層脅迫程度地圖,以可視化的形式對(duì)結(jié)果進(jìn)行了展示。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP751;S663.1;S663.4
【圖文】：

插值方法分別對(duì)葡萄和獼猴桃園的冠層受到脅迫的程度進(jìn)行分析，對(duì)果園冠層脅迫程度的結(jié)果以可視化的形式展示。根據(jù)上述本文主要研究內(nèi)容，本論文整體研究技術(shù)路線圖如圖1-1所示。

2.1.1 葡萄園無人機(jī)遙感影像獲取本試驗(yàn)葡萄園無人機(jī)遙感影像采集工作于2015年9月27日在寧夏賀蘭山東麓的志輝葡萄園開展(38.58°N、106.01°E)(圖2-1)。該地區(qū)氣候?yàn)闇貛Ц珊禋夂�，年平均降水量約180毫米，無霜期為每年4月至9月約180天，土壤質(zhì)地主要為砂土，滲水速度快，經(jīng)過多年的發(fā)展，該地區(qū)已經(jīng)成為中國著名的釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)。本試驗(yàn)葡萄園種植了超過6年的歐亞種葡萄，行向?yàn)镾-N形，株間距和行間距為1.5m×3.8m，每公頃種植約1754棵葡萄樹。試驗(yàn)采用大疆DJIPhantom 2 Vision+作為遙感平臺(tái)(圖2-2)。Phantom 2 Vision+是一款小型四旋翼航拍飛行器

年的歐亞種葡萄，行向?yàn)镾-N形，株間距和行間距為1.5m×3.8m，每公頃種植約1754棵葡萄樹。試驗(yàn)采用大疆DJIPhantom 2 Vision+作為遙感平臺(tái)(圖2-2)。Phantom 2 Vision+是一款小型四旋翼航拍飛行器，配備了高精度三軸穩(wěn)定云臺(tái)。搭載1400萬像素的RGB相機(jī)以及智能飛行控制系統(tǒng)。遙控器內(nèi)置增強(qiáng)型WiFi中繼器。相機(jī)傳感器規(guī)格為1/2.3 ，鏡頭最大光圈為f2.8，分辨率為4384×3288，有效分辨率為1400萬，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)拍照和高清錄影。自身配備高精度的三軸穩(wěn)定云臺(tái)，控制精度可達(dá)±0.03°，保證了拍攝的準(zhǔn)確度及精度。另外

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜寶華;作物冠層內(nèi)二氧化碳源、流研究的現(xiàn)狀與展望[J];中國農(nóng)業(yè)氣象;1994年03期

2 段愛旺;作物冠層輻射截獲量的測定及其應(yīng)用[J];灌溉排水;1996年01期

3 陳家麟;毛光伶;;根據(jù)作物冠層之上實(shí)測溫度和濕度廓線確定冠層阻辦的一種圖解外推法[J];氣象科技;1985年06期

4 祁亞琴,王登偉,陳冠文,黃春燕,段震宇,陳燕,袁杰,楊坤;基于高光譜數(shù)據(jù)提取作物冠層特征信息的研究進(jìn)展[J];棉花學(xué)報(bào);2005年06期

5 李修華;張鋒;李民贊;趙瑞嬌;李樹強(qiáng);;四波段作物冠層分析儀設(shè)計(jì)[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2011年11期

6 孫曉敏,于強(qiáng),羅毅,謝賢群,姜朝陽,王天鐸;作物冠層微氣象儀器研制與應(yīng)用[J];生態(tài)農(nóng)業(yè)研究;2000年01期

7 關(guān)麗;劉湘南;;兩種用于作物冠層葉綠素含量提取的改進(jìn)光譜指數(shù)[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2009年05期

8 杜寶華，楊平，仝乘風(fēng);農(nóng)田土壤二氧化碳釋放問題的研究[J];水土保持研究;1996年03期

9 張曉東;毛罕平;周瑩;左志宇;高洪雁;;作物冠層高光譜信息采集中光源的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年31期

10 孟平,張勁松;楊樹—小麥復(fù)合系統(tǒng)對(duì)作物冠層CO_2含量的影響[J];東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2005年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前6條

1 李政江;付志一;;作物冠層漩渦結(jié)構(gòu)與作物叢響應(yīng)關(guān)系探討[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

2 張鋒;李民贊;李修華;李樹強(qiáng);;車載式作物冠層檢測裝置的研發(fā)[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

3 孔婭;勞彩蓮;曹素云;;用于模擬作物冠層輻射傳輸過程的并行光線跟蹤器的設(shè)計(jì)[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)電氣信息與自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)、中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)農(nóng)村電氣化分會(huì)科技與教育專委會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要[C];2010年

4 張鋒;;車載式作物冠層多光譜指數(shù)檢測裝置的研發(fā)[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)（CSAE 2011）論文摘要集[C];2011年

5 盧少林;倪軍;曹衛(wèi)星;姚霞;朱艷;;基于主動(dòng)光源的作物冠層反射光譜傳感器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[A];2014年中國作物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

6 孟海玲;董仁杰;邢雅楠;劉再亮;劉廣青;;生態(tài)溫室系統(tǒng)中作物冠層的CO_2分布[A];2004年中國設(shè)施園藝學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 孔維平;作物冠層色素含量及其垂直分布遙感監(jiān)測研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所);2018年

2 姜朝陽;作物冠層傳輸過程中的時(shí)間序列分析與阻力估算[D];中國科學(xué)院研究生院（上海生命科學(xué)研究院）;2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 薛金儒;基于DSM的藤架類作物冠層活力無人機(jī)監(jiān)測方法研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2019年

2 嚴(yán)錦程;作物冠層覆蓋率、株高的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)[D];浙江理工大學(xué);2016年

3 李純青;不同結(jié)構(gòu)類型日光溫室光溫環(huán)境性能研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

4 五十六;日光溫室內(nèi)水熱耦合環(huán)境的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

5 駱一凡;基于機(jī)器視覺技術(shù)的作物冠層養(yǎng)分測量儀的研發(fā)[D];浙江大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2769887