李少杰百科（李少昆研究员团队：利用无人机影像监测不同生育阶段玉米群体株高的精度差异分析（《智慧农业（中英文）》2021年第3期））

引用格式：杨进, 明博, 杨飞, 许红根, 李璐璐, 高尚, 刘朝巍, 王克如, 李少昆. 利用无人机影像监测不同生育阶段玉米群体株高的精度差异分析[J]. 智慧农业(中英文), 2021, 3(3): 129-138.

Citation: YANG Jin, MING Bo, YANG Fei, XU Honggen, LI Lulu, GAO Shang, LIU Chaowei, WANG Keru, LI Shaokun. The accuracy differences of using unmanned aerial vehicle images monitoring maize plant height at different growth stages[J]. Smart Agriculture, 2021, 3(3): 129-138.

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利用无人机影像监测不同生育阶段玉米群体株高的精度差异分析

杨进， 明博， 杨飞， 许红根， 李璐璐， 高尚， 刘朝巍， 王克如， 李少昆*

（中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室，北京 100081）

摘要：

为明确利用无人机影像监测玉米群体株高的精度及其影响因素，本研究基于无人机搭载光学成像设备构建大田玉米群体数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），研究不同生育时期下玉米群体株高监测的精度差异。针对3个玉米品种、8个播期处理构建的株高差异化群体，用多旋翼无人机搭载高清RGB相机和多光谱成像设备，采集试验区高清RGB和多光谱影像，获取玉米群体数字高程信息DEM和各处理区植株高度，分析不同品种和播期处理下基于无人机和人工测量株高间的相关关系。试验结果表明，高清RGB相机和多光谱成像设备获取的DEM均能反映玉米群体的高度差异。高清RGB相机的株高监测精度优于多光谱成像设备，但株高监测精度不足，难以反映玉米群体的较小株高差异。不同生育阶段对玉米株高监测精度具有较大影响，生育前期冠层尚未全部覆盖地表或生育后期植株衰老叶片枯黄下垂时，受裸露地表影响，群体株高被严重低估。本研究分析了影响无人机搭载成像设备监测玉米株高精度的因素，可为该方法应用于大田生产提供借鉴意义。

关键词：

精度差异；无人机；株高测定；玉米；多光谱

文章图表

图1 2019年5月11日获取的试验地块 （35°07′52″N，113°45′37″E） 数字高程模型DEMFig. 1 DEM of the experimental field （35°07′52″N， 113°45′37″E） obtained on May 11， 2019 图2 3个玉米品种及8个播期处理的田间布置Fig. 2 Field layout of 3 maize varieties and 8 sowing date treatment 图3 两次测定时间RGB和多光谱设备获取的试验区DSMFig. 3 The DSMs of experimental field constructed using RGB and multispectral equipment during two monitoring processes 图4 无人机监测植株高度与人工实测株高的关系Fig. 4 Correlation between height of normalized image and height of artificially measured plant 表1 获取株高数据时各播期所处生育时期Table 1 The growth period of each sowing date when the plant height was obtained 表2 7月25日和8月27日两次监测时人工测定的各小区平均株高Table 2 Average plant height of two treatments measured artificially on 25 July and 27 August 表3 不同玉米品种归一化图像高度与人工实测株高特征参数Table 3 Normalized image height of different cultivars and characteristic parameters of artificially measured plant height

来源：《智慧农业（中英文）》2021年第3期

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通讯作者简介

李少昆 研究员李少昆，博士，研究员。中国农业科学院作物科学研究所、石河子大学博士生导师，中国农业科学院作物科学研究所作物栽培与耕作中心主任，作物栽培与生理创新团队首席专家，全国玉米栽培学组组长，农业农村部首批农业科研杰出人才。面向现代玉米生产技术的发展方向和产业需求，自2004年以来长期坚持开展玉米高产潜力挖掘与高效管理技术研究，连续7次刷新全国高产纪录，2020年创亩产1663.25公斤新纪录。研发的“玉米密植高产全程机械化绿色生产技术研究与应用”“玉米免耕种植技术”等连续多年被遴选为全国农业主推技术。主持获得国家科技进步二等奖2项。2017年荣膺首届全国创新争先奖章。

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