无人机载凝视高光谱影像拼接、辐射定标及在小麦氮素监测中的应用研究

发布时间：2021-08-05 15:04

　　高光谱遥感是精准农业中快速无损获取作物生理生化参数的一个重要途径。近年来随着无人机和小型成像光谱仪技术的发展和逐渐成熟,无人机成像高光谱系统在一些研究和应用领域得到推广。相比于传统的卫星、航空和地面高光谱信息获取方式,无人机成像高光谱系统具有数据获取灵活、成本低和高效等特点,适合于中小面积区域的高光谱信息获取。氮素浓度是植被氮素营养诊断的一个重要指标,与作物生长健康状态密切相关,也是指导田间氮肥施用的一个重要参考标准。应用无人机高光谱平台能显著提高作物氮素营养状态监测的效率和能力。目前常用的无人机线扫式高光谱图像存在的数据量大、获取和后处理难度高的问题是阻碍其推广应用的主要技术难题。相对于无人机线扫式高光谱系统,无人机凝视高光谱系统是一种更加新型高效的高光谱图像数据获取系统。图像的拼接和精确辐射定标是其数据应用的前提条件,而目前国内外系统地研究无人机凝视高光谱图像拼接、辐射定标文献的较少,而且并未取得良好的数据处理效果。本论文旨在通过系统地研究凝视型成像光谱仪的拼接和精确辐射定标的方法,获得具有高几何和辐射精度的无人机高光谱图像。并将处理后的数据用于小麦叶片氮素含量反演,通过实例检验其... 

【文章来源】：河南理工大学河南省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

几种小型成像光谱仪，左1、左2和左3分别为三种小型线扫式成像光谱仪，左4和左5为小型凝视型成像光谱仪

2 研究区及数据获取2 研究区及数据获取2.1 研究区概况无人机高光谱数据采集在北京市昌平区小汤山区国家精准农业研究示范基地（N40°10'31“ 40°11'18”，E116°26'10“ 116°27'05”）进行，该区域相对于海平面的平均海拔为 35m，地势平缓，没有明显的地形起伏。小麦实验田大小为 85 m ×32 m，实验共设置了 48 个小区，16 个处理，3 个重复，每个小区的大小约为 8 m ×6m。设置了四种不同的氮素水平：（N1）0 kg 尿素/亩、（N2）13 kg 尿素/亩、（N3）26 kg 尿素/亩、（N4）39 kg 尿素/亩。目的是监测不同氮肥水平下作物的长势情况和氮素营养状态，确定较优的施肥量。

2 研究区及数据获取13图2.3 大疆S1000+八旋翼无人机Figure 2.3 DJI S1000+ UAV used in this studyS1000+可以实现一键飞行和自动巡航，得益于无人机上安装的定位和姿态测量系统即GPS和IMU模块。GPS模块可以记录并发送无人机的位置信息到地面控制站，IMU能够记录无人机的姿态信息，同时辅助无人机的飞行保持稳定。GPS的水平和垂直位置测量误差分别约为2.0m和5.0m，IMU的定向精度约为1度。在UAV的飞行期间，GPS和IMU模块会按照预先设置的指令将位置和方向信息记录到无人机存储卡上。图2.4 安装到无人机上的惯性导航IMU和GPS模块Figure 2.4 IMU and GPS modules mounted on UAV2.2.2 凝视高光谱成像仪和高清数码相机研究采用的 UHD 185 高光谱成像仪具有相对平衡的空间和光谱分辨率。它是一种凝视型成像光谱仪，其主要由前置望远物镜、分光束棱镜组、狭缝阵列、全


本文编号：3323966