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周志艷教授課題組在無人機低空遙感方面取得新進展

審核發布:宣傳部 蒙麗 來源單位及審核人:工程學院 李君 發布時間:2021-01-13瀏覽次數:291

 日前,我校工程學院、南方農業機械與裝備關鍵技術教育部重點實驗室、國家精準農業航空施藥技術國際聯合研究中心和廣東省農業航空應用工程技術研究中心周志艷教授課題組在環境科學與生態學領域知名期刊Journal of Cleaner Production(中科院一區Top期刊,IF=7.246)發表了題為“UAV-based partially sampling system for rapid NDVI mapping in the evaluation of rice nitrogen use efficiency”的研究論文。工程學院2017級博士生姜銳為該研究論文第一作者,周志艷教授為通訊作者。(論文鏈接https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125705  )


在作物長勢信息的快速獲取和解析處理中,傳統的航天、航空遙感技術存在氣象影響因子多、周期長、分辨率不夠高等缺點,特別在廣東等南方地區,適合遙感的無云氣象條件的時間窗口更少。采用無人機進行作物長勢信息的近地遙感獲取,可彌補現有航天、航空遙感技術的缺陷。

受載荷量及滯空時間的限制,無人機掛載的遙感傳感器要求重量輕、體積小,此外,受航空管制的影響,飛行高度通常比較低,這就決定了無人機低空遙感單張影像的覆蓋面積難以達到傳統航空航天遙感覆蓋面積,為了提高無人機遙感監測單架次的覆蓋面積,通常的做法及數據處理步驟是:根據傳感器的視場范圍及飛行高度確定重疊度,按照規劃航線上的航點進行拍攝,然后結合拍攝時的定位數據進行影像校正和拼接,再解析和提取作物長勢信息。按照上述傳統的做法,遙感監測1000畝,拼接前的影像采集量可達5000張,普通圖形工作站完成校正、拼接及解析等后處理工作需要花費5小時以上。


而作物的田間管理對農時要求通常比較緊,需要即時生成作業處方圖時,遙感信息的獲取和解析處理需要有較高的實時性才能滿足實際生產的要求。

該論文提出了一種無人機低空遙感獲取作物長勢信息的快速采集及數據處理方法,并給出了詳細的傳感器校準流程和應用案例。所研制的遙感傳感器可以提供與專業級高光譜儀器和多光譜相機相近的反射率和輻射照度測量精度。在水稻長勢信息解析中,信息解析數據量可達534.6公頃/分鐘,相比傳統方法,長勢專題圖的生成速率和變量施肥處方圖的決策效率大幅度提升。

該論文研究工作得到了國家自然科學基金項目(項目編號:31871520)、國家重點研發計劃(項目編號:2018YFD0200301)以及廣東省鄉村振興戰略專項(項目編號:2020KJ261)等的資助。(文/圖 工程學院 姜銳)




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