基于无人机遥感喀斯特高原峡谷火龙果单株识别提取方法-莱森 ... ...

引言

火龙果作为热带、亚热带地区的典型经济作物，具有极强的经济价值，如何快速、精准识别提取植株能为火龙果产业估产、监测提供技术支撑，实现农业的“粗放”向“精细”转型。精准农业已经成为当今世界农业发展的新趋势，也是中国现代化农业发展的主流方向，尤其可以为喀斯特高原峡谷区有限的土地空间提供科学、量化的管理与利用。

无人机遥感是指利用先进的人机分离操控技术，GPS差分定位技术，搭载不同的传感器，按需自动快速获取高分辨率影像的新兴应用技术。随着小型无人机技术的日臻成熟，无人机作为一种新型的低空遥感平台，因其在低空飞行可避开云雾的影响、成图周期短、分辨率高、机动性强、灵活性好、造价低且方便携带等的优势，有效地弥补了传统卫星遥感在喀斯特高原峡谷区获取影像受云层遮挡和地形影响的不足，在诸多领域得到了广泛应用。

国内外学者基于无人机可见光影像研究作物的时间轴线主要从监测、分类到识别提取，前期集中在中、低分辨率尺度的监测；中期逐渐过渡到对地物的分类上。如部分学者充分利用可见光镜头红(R)、绿(G)、蓝(B)三波段研究了几种主要的颜色植被指数并在应用中取得了良好效果。当下基于颜色指数的应用主要集中在对植被的识别以及地物分类上，在典型经济作物的单株提取方面还未见更多的报道。

尽管学者们对无人机可见光影像从研究维度和形态方面做了大量基础工作，但目前对于喀斯特高原峡谷区典型经济作物的单株提取算法探讨并不多。鉴于此，在前人研究的基础上，本研究拟深度解析目前主要的5种可见光波段颜色植被指数(VDⅥ、ExG、ExG—ExR、NGRDI、GLI)应用于火龙果植株识别，进行作物阈值分割，并结合可视化空间建模工具模型构建器(ModelBuilder)，构建火龙果单株提取模型，以期能获得一种有效识别提取火龙果植株的方法，促进无人机遥感在喀斯特高原峡谷区的应用。

材料与方法

2.1 研究区、数据采集与处理

实验数据包括火龙果航片与精度验证数据，正射航片数据一般选天气温和的T12：00--14：00进行拍摄，此时太阳高度角基本垂直地表，可以减少因光线倾斜造成的作物阴影。其中，航片采集时间为2018—11.05T13：00，研究区为贵州省西南部关岭县以南、贞丰县以北的北盘江流域喀斯特高原峡谷区火龙果基地，(图1)。