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中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作科所利用無人機多模態(tài)數(shù)據(jù)估算玉米葉面積指數(shù)

   2021-08-21 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所8080
  近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物栽培與生理創(chuàng)新團隊,基于無人機高通量作物表型觀測平臺采集的RGB、多光譜和熱紅外圖像構(gòu)建多模態(tài)數(shù)據(jù),對玉米葉面積指數(shù)進行精確估測,為更精細化的指導(dǎo)玉米田間水肥管理,發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)提供依據(jù)。7月15日,相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《植物生理學(xué)(Plant Physiology)》。
 
  據(jù)金秀良研究員介紹,葉面積指數(shù)(LAI)是作物表型參數(shù)的重要組成部分,是評價作物生長和估產(chǎn)的重要指標,有利于玉米的高通量表型分析和精確農(nóng)業(yè)。深入挖掘多模態(tài)數(shù)據(jù)來估算玉米冠層LAI有利于提高其估測精度,同時對其他玉米關(guān)鍵表型性狀提供啟示。
  研究人員采用采集的LAI作為地面真實測量值,在玉米冠層不同高度下采集5個水平面的LAI垂直分布數(shù)據(jù),使用無人機采集的RGB、多光譜和熱紅外圖像構(gòu)建多模態(tài)數(shù)據(jù)集。并通過對這些參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理,估計葉面積指數(shù)。此外,研究建立了一個三層隱含的深度學(xué)習(xí)模型來估計玉米的葉面積指數(shù)。研究發(fā)現(xiàn),可見光波段構(gòu)建的植被指數(shù)與LAI的相關(guān)性強于近紅外和紅邊波段構(gòu)建的植被指數(shù);熱紅外波段獲得的玉米冠層熱信息與LAI密切相關(guān)。這意味著常用在植被蒸散發(fā)模型中的熱紅外傳感器,對于估計LAI也非常有效。此研究為玉米的高通量表型分析提供參考,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準管理和智慧農(nóng)業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。
 
  武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院博士生劉帥兵為文章第一作者,作科所金秀良研究員為文章通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目資助。
 
  原文鏈接:https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiab322/6321903?redirectedFrom=fulltext
 
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