Image-Based Rapid Estimation of Frost Damage in Canola (Brassica napus L.)

摘要

Traditional methods of estimating frost damage to crops are labor-intensive and time-consuming.Remote sensing imagery and vegetation indices can be used for condition assessment,however, the utility of using vegetative indices in assessing frost damage specifically isnot known. The objective of this study was to estimate the freezing injury using a vegetativeindex developed from hyperspectral imagery. Three replicates of six 6-leaf stage canola plantswere subjected to a temperature of - 10 ℃ for 6hr. The resulting frozen plants were imagedat 6 different thawing times using an imaging spectrophotometer (400-1000 nm). Normalizeddifference vegetation index (NDVI) and triangular vegetation index (TVI) were calculated.Contrary to expectations, NDVI values from frozen plants increased in the initial thawing treatments(1, 2 and 4hr) and then decreased at 8hr. Whereas, TVI values decreased graduallywith increased duration of thawing. Furthermore, when compared to NDVI, TVI clearly differentiatedfrozen from control plants and within the freezing treatments. The differential modesof response of the indices to post-freezing reflectance changes is the possible reason. Theseresults suggest that with recent advancements in low altitude remote sensing in the areas ofspectral, spatial and temporal resolution, early estimation of frost damage is possible.%Les méthodes traditionnelles pour évaluer les dommages causés par le gel nécessitent une importante main-d'oeuvre et beaucoup de temps. L'imagerie et les indices relatifs à la végétation obtenus par télédétection peuvent être utilisés pour évaluer la condition des cultures, mais le potentiel des indices de végétation pour examiner les dommages causés par le gel n'est pas connu. L'objectif de cette étude était d'évaluer les dommages provoqués par la congélation en utilisant un indice de végétation créé à partird'imagerie hyperspectrale. Trois répliques de six plantes de canola au stade de six feuilles ont été soumises à une température de -10℃ pour une durée de six heures. Les plantes ont ensuite été imagées à six stades de décongélation différents au moyen d'un spectrophotomètre (400-1000nm). L'indice de la végétation par différence normalisée (IVDN) et l'indice de végétation triangulaire (IVI) ont été calculés. Contrairement aux attentes, les valeurs de l'IVDN pour les plantes congelées ont augmenté durant les traitements de décongélation initiaux (1, 2 et 4 heures) pour ensuite diminuer à 8 heures. Cependant, les valeurs de l'IVDN ont diminué graduellement au courant de la décongélation. Ces observations s'expliquent potentiellement par les différents modes de réponse chez les indices vis-à-vis les changements de réflectance suite à la décongélation. Ces résultats suggérent que l'évaluation précoce des dommages causés par le gel est rendue possible grâce aux développements récents en matière de résolution spectrale, spatiale et temporelle de la télédétection à basse altitude.