Фенотипирование сельскохозяйственных культур с помощью гиперспектрального дистанционного зондирования
Нехватка продовольствия, рост населения и глобальное изменение климата стимулировали исследования, направленные на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Фенотипирование полевых культур дает важную информацию для объяснения роста сельскохозяйственных культур и их связи с окружающей средой.
Однако традиционные наземные платформы, используемые для полевого экспериментального отбора проб и определения параметров свойств сельскохозяйственных культур, трудоемки, требуют много времени и ограничены по занимаемой площади. Это ограничивает быстрое развитие исследований в области растениеводства.
Благодаря своей гибкости, низкой стоимости и широкому площадному охвату высокопроизводительная платформа дистанционного зондирования Земли, представленная беспилотными летательными аппаратами (БПЛА), стала эффективным способом получения полевой фенотипической информации.
БПЛА с камерой Specim на борту
Оценка фенотипических характеристик растений по спектральным данным
Система гиперспектральной визуализации Specim AFX10 была интегрирована в платформу Ecodrone® UAS-8 производства Beijing EcoTech Ecological Technology Ltd. для оценки потенциала роста озимой пшеницы в Северном Китае.
Specim AFX10 работает в диапазоне длин волн от 400 до 1000 нм и имеет высокое спектральное и пространственное разрешение, высокую чувствительность и высокое отношение сигнал/шум. Он особенно подходит для проведения спектрального анализа пшеницы на основе отраженного излучения. Спектральные данные позволяют провести дальнейший анализ фенотипических характеристик пшеницы.
БПЛА с системой Specim AFX10 на борту
Нормализованный относительный индекс вегетации (NDVI)* и индекс отражения зрелости растений (PSRI)** пшеницы наблюдали путем сбора спектральных данных пшеницы в разные периоды. На более позднем этапе можно определить норму нанесения удобрений и время сбора урожая, объединив взаимосвязь между индексом отражения, содержанием азота и зрелостью зерна.
Анализ гиперспектральных данных
Гиперспектральная система дистанционного зондирования БПЛА имеет высокую ценность и широкие перспективы применения в сельскохозяйственном производстве для защиты и прогнозирования роста сельскохозяйственных культур. Высокое спектральное разрешение Specim AFX позволяет также раннее обнаружение некоторых вредителей, болезней и мониторинг их эволюции на сельскохозяйственных культурах.
* Нормализованный относительный индекс вегетации
Параметр NDVI отражает рост урожая и информацию о его пищевой ценности. По параметру NDVI можно сказать, какова потребность культуры в азоте в разные сезоны. Эта информация может служить ориентиром для рационального применения азотных удобрений. NDVI рассчитывался следующим образом. R840 – коэффициент отражения в диапазоне 840 нм в ближней инфракрасной (БИК) области. R668 – коэффициент отражения в полосе 668 нм в инфракрасной области.
NDVI = (R840 – R668) / (R840 + R668)
** Индекс отражения зрелости растений
Параметр PSRI можно использовать для мониторинга состояния растительности, мониторинга физиологического стресса растений, производства сельскохозяйственных культур и анализа урожайности. PSRI рассчитывали следующим образом. R800 – коэффициент отражения в диапазоне 800 нм в ближней инфракрасной (БИК) области. R480 – это коэффициент отражения в диапазоне 480 нм, на который влияют как каротиноиды, так и хлорофилл. R678 – коэффициент отражения в инфракрасной области максимума поглощения хлорофилла.
PSRI=(R678-R480) / R800
Компания АЗИМУТ ФОТОНИКС реализовала проект комплекса дистанционного зондирования на базе БПЛА DJI Matrice 600 Pro и камеры Specim AFX10 для Морского Гидрофизического Института РАН (МГИ).
Данный комплект оборудования позволяет создать комплекс дистанционного зондирования прибрежной акватории для получения гиперспектральных данных, которые необходимы для оценки качества вод внутренних водоемов и открытого моря, а также определения и мониторинга цветений токсичных водорослей.
Сборка системы |
Отзыв пользователя |
|
|
|
Помимо всего вышеперечисленного камеры данного класса находят следующие применения:
- Точное земледелие (питательные вещества, засуха, удобрения и урожайность);
- Поиск растительности, а именно классификация насекомых и болезней растений, идентификация видов и картирование;
- Мониторинг водно-болотных угодий;
- Экологическое планирование и смягчение последствий стихийных бедствий;
- Поиск лесных пожаров.
Для получения технических консультаций, а также по вопросам приобретения гиперспектральных камер Specim обращайтесь к представителям компании АЗИМУТ ФОТОНИКС.
