基于圆柱面模型的仿形喷雾植物冠层密度超声量化测试

摘要

基于低成本超声波传感器搭建了一套植物冠层超声回波信号检测系统,建立了基于圆柱面叶片分布模型的量化测试台.在正交中心复合设计试验基础上,建立了超声回波信号均值与冠层密度、探测距离的定量关系,即植物冠层密度量化模型.对已建立的植物冠层密度量化模型进行方差分析,结果表明,植物冠层密度量化模型具有显著性,且失拟性不显著.植物冠层密度量化模型决定系数R2和预测模型决定系数R2分别为0.988 5和0.911 4,表明试验值和预测值具有良好的一致性.为了验证已建立的植物冠层量化模型的可靠性,于室内测试台进行了4种植物在3种不同测试距离下的冠层密度验证测试,试验结果表明,实测值与模型测量值的相对误差最小为1.230％,最大为13.650％,平均相对误差为6.120％,植物冠层密度量化模型对室内测试台的冠层密度测量有较好适用性.室外选择3棵不同的桂树,每棵树选择9个测试点进行验证测试,试验结果表明,实测密度与模型测量密度的最小相对误差为3.959％,最大相对误差为20.600％;3棵桂树的实测密度与模型测量密度的平均相对误差分别为11.244％、12.246％和9.628％,植物冠层密度量化模型对户外桂树密度测量有较好的适用性.