基于無(wú)人機(jī)遙感的水稻氮素營(yíng)養(yǎng)診斷研究.pdf

1、氮(N)是世界上作物生產(chǎn)最重要的營(yíng)養(yǎng)之一，也是大多數(shù)農(nóng)作物中含量最大的營(yíng)養(yǎng)元素。對(duì)于水稻的生長(zhǎng)發(fā)育來(lái)說(shuō)，氮素是其不可缺少的重要營(yíng)養(yǎng)元素之一。合理的施用氮肥不僅能提高水稻的優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)，還能緩解由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的資源環(huán)境壓力。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有很強(qiáng)的時(shí)效性，所以農(nóng)情基本信息的獲取要快速準(zhǔn)確。本文利用無(wú)人機(jī)技術(shù)實(shí)時(shí)、快速監(jiān)測(cè)水稻冠層氮素、葉綠素的營(yíng)養(yǎng)狀況，進(jìn)一步指導(dǎo)其田間氮素的精細(xì)化管理，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高氮肥利用率，減小環(huán)境污染的目的。

2、本文以兩個(gè)品種的水稻田間氮素梯度試驗(yàn)(N0-N5)為基礎(chǔ)，以固定翼無(wú)人機(jī)獲取水稻冠層圖像為基本研究對(duì)象，從可見(jiàn)光遙感圖像與多光譜圖像中提取與地面取樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖像特征值入手，分析圖像特征值與地面測(cè)定值的關(guān)系，探尋水稻冠層的光譜響應(yīng)特性，明確水稻冠層光譜響應(yīng)的光譜參數(shù)，構(gòu)建水稻冠層生理參數(shù)反演模型，由此來(lái)探究利用無(wú)人機(jī)影像對(duì)大尺度大田水稻氮素營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)的可行性。本研究的主要結(jié)論如下:
　　由于水稻品種對(duì)航拍水稻冠層數(shù)碼影像的特征

3、值影響較大，此次無(wú)人機(jī)拍攝的數(shù)碼影像不適用于本次大田多品種水稻冠層氮素的分類與反演。相比之下，機(jī)載多光譜影像較適合大田水稻冠層氮素的分類與反演。從對(duì)不同施氮水平的單個(gè)品種水稻冠層氮素的識(shí)別結(jié)果來(lái)看，氮梯度為嚴(yán)重缺氮與嚴(yán)重施氮即N0和N5的總體分類識(shí)別結(jié)果最高，其識(shí)別率達(dá)到了95％以上，并且水稻品種與分類方法對(duì)N0與N5的總體識(shí)別精度基本沒(méi)有什么較大影響。對(duì)于大田的多品種水稻氮素水平識(shí)別來(lái)說(shuō)，多光譜影像經(jīng)波段變換后得到的綠色歸一化植被指數(shù)

4、(GNDVI)影像識(shí)別嚴(yán)重缺氮與嚴(yán)重施氮即N0和N5的總體識(shí)別精度最高，達(dá)到93.83％，對(duì)于N0-N5所劃分出的嚴(yán)重缺氮、微量缺氮、微量施氮、嚴(yán)重施氮的4個(gè)氮素等級(jí)的總體識(shí)別精度較差，最高只達(dá)到了57.47％，這也說(shuō)明水稻植株氮素的微量變化在水稻冠層圖像分類上表現(xiàn)不明顯。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，水稻冠層的光譜指數(shù)與水稻生理參數(shù)的擬合精度較高。對(duì)于兩個(gè)水稻品種來(lái)說(shuō)，GNDVI與水稻SPAD的相關(guān)性最大（R2分別達(dá)到0.9478與0.8