【技術文章】無人機高光譜遙感實現高效作物表型分析

糧食短缺、人口增長和全球氣候變化推動了提高農作物產量增長的研究。大田作物表型分析為解釋作物生長及其與環境的關系提供了重要信息。

然而，用于田間試驗采樣和作物性狀參數測定的傳統車載平臺費力、耗時，且空間覆蓋范圍有限。這限制了作物科學研究的快速發展。

以無人機（UAV）為代表的高通量、近地遙感表型分析平臺憑借靈活、成本低、空間覆蓋范圍廣等優點，成為獲取田間表型信息的有效途徑。

將 Specim AFX10 高光譜成像系統掛載于無人機平臺，用于評估冬小麥的生長潛力。

Specim AFX10 工作波長范圍為 400 至 1000 nm，具有高光譜和空間分辨率、高靈敏度和高信噪比。它特別適合根據小麥反射的光對小麥進行光譜分析。光譜數據可以進一步分析小麥的表型特征。

通過采集不同時期小麥的光譜數據，觀測不同時期小麥的歸一化植被指數 (NDVI)* 和植物衰老反射指數 (PSRI)**。后期可結合反射指數、含氮量、籽粒成熟度之間的關系確定施肥量和收獲時期。

高光譜成像無人機遙感系統在農業生產保護和預測作物生長方面具有較高的價值和廣闊的應用前景。Specim AFX 的高光譜分辨率還可以提前發現一些病蟲害并監測作物上的病蟲害演變。

* 歸一化植被指數 (NDVI) 參數反映了作物生長和營養信息。根據 NDVI 參數，我們可以得知作物在不同季節的需氮量。這些信息可以指導氮肥的合理施用。NDVI 計算如下。R840 是近紅外 (NIR) 區域 840nm 波段的反射率。R668 是紅色區域 668nm 波段的反射率。

NDVI = (R??? – R???) / (R??? + R???)

** 植物衰老反射指數

植物衰老反射指數 (PSRI) 可用于植被健康監測、植物生理脅迫監測、作物生產和產量分析。PSRI 計算方法如下。R800 是近紅外 (NIR) 區域 800nm 波段的反射率。R480 是受類胡蘿卜素和葉綠素影響的 480nm 波段的反射率。R678 是紅色區域葉綠素吸收最大值波段的反射率。

PSRI=（R???-R???）/R???

(來源:Specim 高光譜成像)