农业高光谱成像无人机系统SF500在精准农业的应用

农业高光谱成像无人机系统SF500

SF500是一款专为农业应用设计的无人机系统，搭载了高光谱成像系统，能够获取农作物的多角度图像和光谱信息。这些信息不仅有助于评估作物生长状况，识别病虫害和营养不良等问题，还可以预测作物的产量和质量，为农民制定精准的种植和管理策略提供科学依据。

农业高光谱成像无人机系统SF500在精准农业的应用

SF500在精准农业的应用分类

1. 病虫害检测：SF500的高光谱成像技术可以敏锐地捕捉到作物病虫害的信息。通过对获取的光谱图像进行分析，可以准确地识别出病虫害的种类和严重程度，提早发现并采取有效的防治措施。

2. 营养状况评估：SF500可以通过分析作物的光谱反射特性，评估作物的营养状况。例如，氮元素的含量可以直接影响作物的生长速度和产量，通过高光谱成像可以精确测量氮元素的含量，为农民提供合理的施肥建议。

3. 产量预测：通过分析作物的光谱特性，结合生长模型和环境数据，SF500可以预测作物的产量。这可以帮助农民提前做好收获计划，减少因收获不及时而造成的损失。

4. 品质鉴定：高光谱成像不仅可以获取作物的物理特性，还可以分析出作物的品质。例如，通过分析水果的高光谱图像，可以判断其糖分和酸度的含量，为农民提供种植品质优良作物的建议。

无人机遥感技术的发展，使现代化农业进入定量化。无人机搭载的数码相机和多光谱相机含有波段数量少，无法获取作物冠层充足的光谱信息，阻碍了对作物表型参数进行多波段研究。高光谱遥感光谱分辨率较高，可以获得大量的光谱信息，能够更精确地提取与作物长势相关的光谱波段。因此无人机高光谱技术能够更好地监测作物的生长情况。

国内外许多学者对高光谱技术进行了大量研究，利用无人机高光谱数据，将叶面积指数、叶片叶绿素含量、植株氮含量、植株水分含量等指标按照均等权重构建综合指标，通过多种光谱指数采用偏最小二乘回归方法构建综合指标模型，结果表明，综合指标与光谱指数的相关性更高、反演效果更好。

结果表明：

（1）基于DSM提取的H与实测株高具有高度的拟合性（R2=0.84），得到的HQ精度较高。

（2）最优光谱指数在不同生育期与地上生物量相关性不同，现蕾期相关系数绝对值最高的光谱参数为Rga（r=0.679），块茎形成期相关系数绝对值最高的参数为PSRI（r=0.727），块茎增长期相关系

数绝对值最高的为CIrededge和NDVIcanste（r =0.747），淀粉积累期相关系数绝对值最大的为R-46 和SPVI（r=0.756），成熟期最优光谱指数为RSso (r=0.405)。

（3）以株高、最优光谱指数为变量，运用ER估测马铃薯地上生物量，综合5个生育期可知，每个生育期得到的模型效果优劣次序依次为最优光谱参数、Ha、H，块茎增长期以CIrededge参数估测的地上生物量精度最高，ER 建模集和验证集R2分别为0.45和0.48、RMSE分别为229.01kg/hm2和218.76 kg/hm2、NRMSE分别为19.19%和17.89%。

（4）每个生育期利用MLR、PLSR、RF3种建模方法分别基于VIs和VIs+H 估算马铃薯地上生物量，以后者为输入变量构建的估算模型效果最好。每种方法以同种变量在块茎增长期表现效果最好，块茎形成期和淀粉积累期次之，现蕾期和成熟期表现最差。

农业高光谱成像无人机系统SF500在精准农业中具有广泛的应用前景。通过高光谱成像技术，可以实现对作物的高精度分类和识别、生长状态的实时监测、土壤信息的精确探测以及环境影响的评估。SF500的应用将有助于提高农业管理的精度和效率，降低农业管理的成本，提高农作物的产量和质量，是未来精准农业发展的重要趋势。