基于无人机热红外的作物水分状况诊断模型研究
发布时间：2022-04-23 16:07
精准灌溉是农业的发展趋势,无人机热红外遥感可以快速地诊断作物水分胁迫状况,并具有动态,实时和廉价性等优点。本研究以I1（50%田间持水量）、I2（65%田间持水量）、I3（80%田间持水量）、I4（对照组95%~100%田间持水量）4种不同控水的棉花为试验对象,应用无人机热红外传感器获取关键生育期（盛花期、盛铃期、吐絮期）的棉花冠层热红外影像,并计算水分胁迫指数（crop water stress index,CWSI）。同时采集棉花叶片气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、土壤水分（soil water content,SWC）、叶片相对含水率（relative water contents,RWC）和作物表型信息等,研究剔除无人机热红外影像土壤背景的不同算法对作物水分胁迫指数的影响,分析消除土壤背景后的纯冠层温度特征数、基于冠层温度直方图的简化作物水分胁迫指数与作物水分胁迫状况的相关关系,最后,利用作物地面覆盖度和叶面积指数对作物水分胁迫指数标准化处理,并探究标准化作物水分胁迫指数与作物根域土壤水...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 研究的背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的与意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 无人机热红外影像土壤背景剔除的研究进展
1.2.2 冠层温度诊断作物水分亏缺方法的研究进展
1.2.3 水分胁迫指数简化法诊断作物水分亏缺的研究进展
1.2.4 无人机热红外遥感监测作物水分胁迫的研究进展
1.3 存在的问题
1.4 研究内容
1.5 技术路线
第二章 材料与方法
2.1 研究区概况
2.1.1 小区试验区概况
2.1.2 大田试验区概况
2.2 试验设计
2.3 无人机热红外系统
2.4 作物水分胁迫指数
2.5 数据采集与方法
2.5.1 无人机热红外影像获取和校准
2.5.2 棉花冠层表型信息数据采集
2.5.3 棉花叶片生理指标数据采集
2.5.4 棉花根域土壤含水率的数据采集
2.5.5 棉花叶片相对含水率的数据采集
2.6 棉花干物质总量数据的采集
2.7 棉花产量数据的采集
2.8 数据处理与分析
第三章 剔除热红外影像土壤背景的水分胁迫指数的研究
3.1 土壤背景对棉花冠层温度直方图的影响
3.2 剔除热红外影像土壤背景的方法
3.2.1 二值化Otsu算法
3.2.2 Canny边缘检测算法
3.3 剔除土壤背景图像结果分析
3.4 土壤背景像元对温度直方图的影响
3.5 土壤背景对理论作物水分胁迫指数的影响
3.6 理论作物水分胁迫指数与棉花叶片气孔导度的关系
3.7 理论作物水分胁迫指数与棉花叶片气孔导度的模型验证
3.8 讨论
3.9 小结
第四章 冠层温度特征数与棉花生理参数及土壤水分的关系研究
4.1 棉花冠层温度直方图分析
4.1.1 棉花冠层温度直方图规律分析
4.1.2 棉花冠层温度直方图特征数分析
4.2 冠层温度特征数的变化趋势
4.3 冠层温度特征数与生理指标的关系研究
4.4 冠层温度特征数与水分胁迫指数的关系
4.5 讨论
4.6 结论
第五章 简化作物水分胁迫指数表征棉花水分状况的研究
5.1 不同边缘检测算法剔除热红外图像的对比分析
5.2 简化水分胁迫指数的计算参数
5.3 作物水分胁迫指数与生理指标的关系
5.4 水分胁迫指数与棉花根域土壤含水率的关系
5.5 简化作物水分胁迫指数的分布图
5.6 讨论
5.7 小结
第六章 标准化作物水分胁迫指数诊断棉花水分胁迫的研究
6.1 不同水分胁迫的棉花株高及茎粗的变化趋势
6.1.1 不同水分胁迫棉花株高的变化
6.1.2 不同水分胁迫棉花茎粗的变化
6.2 不同水分胁迫的棉花叶面积及覆盖度的变化趋势
6.2.1 不同水分胁迫棉花叶面积的变化
6.2.2 不同水分胁迫的棉花地面覆盖度变化
6.3 棉花叶片相对含水率和土壤含水率的变化趋势
6.4 标准化作物水分胁迫指数的研究
6.4.1 传统简化作物水分胁迫指数的诊断模型
6.4.2 标准化水分胁迫指数的诊断模型
6.5 标准化作物水分胁迫指数与棉花干物质总量的关系
6.6 不同水分胁迫对棉花产量的影响
6.7 讨论
6.8 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3647522
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 研究的背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的与意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 无人机热红外影像土壤背景剔除的研究进展
1.2.2 冠层温度诊断作物水分亏缺方法的研究进展
1.2.3 水分胁迫指数简化法诊断作物水分亏缺的研究进展
1.2.4 无人机热红外遥感监测作物水分胁迫的研究进展
1.3 存在的问题
1.4 研究内容
1.5 技术路线
第二章 材料与方法
2.1 研究区概况
2.1.1 小区试验区概况
2.1.2 大田试验区概况
2.2 试验设计
2.3 无人机热红外系统
2.4 作物水分胁迫指数
2.5 数据采集与方法
2.5.1 无人机热红外影像获取和校准
2.5.2 棉花冠层表型信息数据采集
2.5.3 棉花叶片生理指标数据采集
2.5.4 棉花根域土壤含水率的数据采集
2.5.5 棉花叶片相对含水率的数据采集
2.6 棉花干物质总量数据的采集
2.7 棉花产量数据的采集
2.8 数据处理与分析
第三章 剔除热红外影像土壤背景的水分胁迫指数的研究
3.1 土壤背景对棉花冠层温度直方图的影响
3.2 剔除热红外影像土壤背景的方法
3.2.1 二值化Otsu算法
3.2.2 Canny边缘检测算法
3.3 剔除土壤背景图像结果分析
3.4 土壤背景像元对温度直方图的影响
3.5 土壤背景对理论作物水分胁迫指数的影响
3.6 理论作物水分胁迫指数与棉花叶片气孔导度的关系
3.7 理论作物水分胁迫指数与棉花叶片气孔导度的模型验证
3.8 讨论
3.9 小结
第四章 冠层温度特征数与棉花生理参数及土壤水分的关系研究
4.1 棉花冠层温度直方图分析
4.1.1 棉花冠层温度直方图规律分析
4.1.2 棉花冠层温度直方图特征数分析
4.2 冠层温度特征数的变化趋势
4.3 冠层温度特征数与生理指标的关系研究
4.4 冠层温度特征数与水分胁迫指数的关系
4.5 讨论
4.6 结论
第五章 简化作物水分胁迫指数表征棉花水分状况的研究
5.1 不同边缘检测算法剔除热红外图像的对比分析
5.2 简化水分胁迫指数的计算参数
5.3 作物水分胁迫指数与生理指标的关系
5.4 水分胁迫指数与棉花根域土壤含水率的关系
5.5 简化作物水分胁迫指数的分布图
5.6 讨论
5.7 小结
第六章 标准化作物水分胁迫指数诊断棉花水分胁迫的研究
6.1 不同水分胁迫的棉花株高及茎粗的变化趋势
6.1.1 不同水分胁迫棉花株高的变化
6.1.2 不同水分胁迫棉花茎粗的变化
6.2 不同水分胁迫的棉花叶面积及覆盖度的变化趋势
6.2.1 不同水分胁迫棉花叶面积的变化
6.2.2 不同水分胁迫的棉花地面覆盖度变化
6.3 棉花叶片相对含水率和土壤含水率的变化趋势
6.4 标准化作物水分胁迫指数的研究
6.4.1 传统简化作物水分胁迫指数的诊断模型
6.4.2 标准化水分胁迫指数的诊断模型
6.5 标准化作物水分胁迫指数与棉花干物质总量的关系
6.6 不同水分胁迫对棉花产量的影响
6.7 讨论
6.8 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3647522
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