基于纹理特征与植被指数融合的水稻含水量无人机遥感监测

摘要

含水量是表征水稻生理和健康状况的关键参数,精确预测水稻含水量对于水稻育种和大田精准管理具有重要意义。目前,利用无人机搭载光谱图像传感器监测作物生长的研究主要集中在利用植被指数评估作物在单一或者几个生育期的生长参数,针对作物含水量监测的研究非常有限。本研究主要利用多旋翼无人机低空遥感平台获取不同生育期水稻冠层的RGB图像和多光谱图像,通过提取植被指数和纹理特征,分析水稻的动态生长变化,并构建了基于随机森林回归方法的含水量预测模型。试验结果表明:(1)从无人机图像提取的植被指数、纹理特征以及地面测量的含水量都能用于监测水稻生长,并且这些参数随水稻生长呈现出了相似的动态变化趋势;(2)与RGB图像相比,多光谱图像评估水稻含水量具有更高的潜力,其中归一化光谱指数NDSI771,611实现了更好的预测精度(R^2=0.68,RMSEP=0.039,rRMSE=5.24%);(3)融合植被指数和纹理特征能够进一步改善含水量的预测结果 (R^2=0.86,RMSEP=0.026,rRMSE=3.51%),预测误差RMSEP分别减小了16.13%和18.75%。上述结果表明,基于无人机遥感技术监测水稻含水量是可行的,可为农田精准灌溉和田间管理决策提供新思路。