校准超声波传感器测量作物树冠高度:玉米和小麦的案例研究
Yudong Zheng1,2, Xin Hui1, Dongyu Cai3,4
1College of Water Resources and Civil Engineering, China Agricultural University, Beijing, China.
Frontiers in plant science
|June 21, 2024
概括
超声波传感器提供了一种低成本的方法来测量作物高度,这对于田间管理至关重要. 将正常化差异植被指数 (NDVI) 与超声波数据相结合,显著提高了玉米和小麦的测量精度.
科学领域:
- 农业工程 农业工程
- 遥感 遥感 遥感 遥感
- 农作物科学 农作物科学
背景情况:
- 树冠高度是作物生长的关键指标,并为田间管理决策提供信息.
- 超声波传感器为持续收集作物高度数据提供了廉价,耐用的解决方案.
- 现有的超声波测量精度受到声波特性和作物树冠结构的限制.
研究的目的:
- 为了提高基于超声波传感器的作物高度测量的精度.
- 调查影响玉米和小麦超声波测量精度的因素.
- 开发一个校准模型,以改进树冠高度的评估.
主要方法:
- 在玉米和小麦上进行了为期四年的实地实验 (2018-2021年).
- 开发了一个测量平台,并对观察角度,高度,周期,速度,密度和生长阶段进行了单因素实验.
- 使用规范差异植被指数 (NDVI) 和通过最小平方法进行超声波测量,构建了一种双输入因子校准模型.
主要成果:
- 观察角度和种植密度是影响超声波测量的重要因素 (p<0.05).
- 开发的校准模型整合了NDVI和超声波数据,显著提高了测量精度.
- 取得的根平均平方误差 (RMSE) 为玉米的81.4-93.6毫米,小麦的37.1-47.2毫米.
结论:
- 超声波传感器,当与NDVI校准时,提供一种有效的方法,用于非破坏性的作物高度监测.
- 低成本传感器与农业机械平台的集成使得收获作物信息的有效获取成为可能.
- 这种方法支持精准农业,为管理决策提供可靠的作物高度数据.
