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精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)用多光譜還是高光譜遙感技術(shù)?

發(fā)布日期:2019-05-27 00:00 瀏覽量:10895

近年來,遙感技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了很多行業(yè)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)可,被廣泛應(yīng)用。由于農(nóng)林牧業(yè)頻發(fā)爭(zhēng)地矛盾,遙感技術(shù)被用于植被分類,提高土地利用率,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)高效估產(chǎn),經(jīng)營(yíng)管理。

 

那想要實(shí)現(xiàn)植被的精準(zhǔn)區(qū)分是用多光譜還是高光譜遙感技術(shù)呢?

我們知道多光譜數(shù)據(jù)光譜波段寬、分辨率較低,所以對(duì)不同種類的植被不能做到精確區(qū)分。而高光譜遙感技術(shù)具有光譜響應(yīng)范圍廣、分辨率高的特點(diǎn)以及蘊(yùn)含著近似連續(xù)的地物信息,這為植被的精準(zhǔn)區(qū)分帶來了可能。

 

但是高光譜信息的不足之處在于數(shù)據(jù)量大并且信息冗余多的缺點(diǎn),近年來,國(guó)內(nèi)外的學(xué)者經(jīng)過不斷的研究也有了改善,將高光譜數(shù)據(jù)應(yīng)用于植被種類識(shí)別,提高了植被種類識(shí)別精度。

 

以黃淮海地區(qū)為例,同一空間會(huì)種植樹木和糧食,以往針對(duì)單一樹種或者作物分析,都是先提取各種植被的平均光譜數(shù)據(jù)在將植被進(jìn)行區(qū)分。如此便樣忽略了植被光譜反射率波段間的區(qū)間范圍,削弱了整個(gè)樣本的個(gè)體差異,導(dǎo)致各種植被之間的光譜微小差異被弱化,在樹木與糧食作物共同種植的區(qū)間中區(qū)分精度下降。

 

如果利用高光譜儀分別測(cè) 定不同植被的高光譜數(shù)據(jù),根據(jù)植被的個(gè)體差異分析整個(gè)高 光譜數(shù)據(jù)集的反射率范圍值,選擇以往研究中的常用方法, 利用原始光譜特征點(diǎn)、一階微分變換、二階微分變換以及植 被指數(shù)處理方法對(duì)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并比較分析不同光 譜處理方法提取的參數(shù)在以上三種植被中的驗(yàn)證結(jié)果與分類 精度,為農(nóng)田主要植被高光譜分類提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

 

第一步,進(jìn)行光譜測(cè)定。

第二步,高光譜數(shù)據(jù)變換處理。

已有許多的方法用來處理高光譜數(shù)據(jù),本文選取了較為常見,且實(shí)用性強(qiáng),計(jì)算量較小,在樣本量較大的情況下能快速、準(zhǔn)確計(jì)算的光譜分析方法,主要有原始光譜特征點(diǎn)、一階微分變換、二階微分變換以及紅邊植被指數(shù)。

第三步,植被分類原理。例如我們提取玉米、小麥和楊樹三種植被的光譜特征指標(biāo),從這些指標(biāo)中分析是否有交集,從而分析判斷出無交集范圍的指標(biāo),即為能將此三種植被進(jìn)行最有效區(qū)分。

 

通過原始光譜特征點(diǎn)、一階微分變換、二階微分變換以及特征植被指數(shù)四種光譜數(shù)據(jù)分析方法,計(jì)算每種方法提取出的每個(gè)參數(shù)的結(jié)果區(qū)間,逐步對(duì)比三種植被在每個(gè)參數(shù)中的結(jié)果區(qū)間,依據(jù)特征參數(shù)結(jié)果區(qū)間的交集越小植被的區(qū)分精度越高的標(biāo)準(zhǔn),選取能夠精確區(qū)分三種植被的方法。

通過研究得到一階微分能夠有效的用于樹種與糧食作物共同生長(zhǎng)區(qū)域的植被區(qū)分,其中通過一階微分獲得的三邊參數(shù)中,黃邊振幅、黃邊面積以及黃邊微分值和對(duì)三種植被的區(qū)分能達(dá)到較高的區(qū)分精度,該結(jié)果為黃淮海地區(qū)樹木與糧食作物共同種植區(qū)域的植被區(qū)分提供理論支持。


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