-
البريد الإلكتروني
ustc_sc@163.com
-
الهاتف
18020740586
-
العنوان
غرفة 1503 ، بناء A04 ، المرحلة الثالثة ، حديقة البرمجيات ، Jimei منطقة شيامن ، فوجيان
Opu Tiancheng (Xiamen) Optoelectronics Co., Ltd
ath9010 يساعد على الإنتاج الزراعي
التاريخ:2025-12-01اقرأ:2
القمح هو واحد من ثلاثة محاصيل الحبوب الرئيسية في الصين ( القمح والأرز والذرة ) ، هو مفتاح الأمن الغذائي الاستراتيجي . ومع ذلك ، فإن الأمراض النباتية والآفات الحشرية ( أكثر من 20 أنواع من الأمراض الشائعة ) تهدد سلامة إنتاج القمح . تفشي الوباء الإقليمي الشريط الصدأ الناجم عن القمح الشريط الصدأ . في سنوات الوباء ، الشريط الصدأ يمكن أن تقلل من إنتاج القمح بنسبة أكثر من 40 ٪ ، أو حتى القضاء على المحاصيل . ولذلك ، من المهم جدا للسيطرة على صدأ القمح قطاع الأمن الغذائي . فقط من خلال رصد دقيق القمح المرض يمكن السيطرة عليها بشكل فعال ، والحد من الخسائر إلى أقصى حد .
تقليديا ، رصد أمراض المحاصيل البصرية لديها بعض القيود ، مثل تغطية صغيرة وقوية الذاتية للمحققين . ولذلك ، فمن الضروري أن تحل محل الطريقة التقليدية مع كفاءة عالية ، تدميري طريقة لرصد أمراض المحاصيل . بعد سنوات من التنمية ، والاستشعار عن بعد أصبحت تقنية فعالة لرصد أمراض المحاصيل . ميزة الاستشعار عن بعد هو أنه يمكن تقييم التوزيع المكاني أمراض المحاصيل بتكلفة منخفضة ، وبالتالي تحسين السيطرة على الأمراض .
التصوير والاستشعار عن بعد هي التكنولوجيا المتقدمة نسبيا . بالمقارنة مع التكنولوجيا متعددة الأطياف ، يمكن أن توفر وفرة المعلومات الضيقة . الدراسات السابقة قد ناقشت مزايا فوق الاستشعار عن بعد في تطبيقات متعددة الأطياف . ميزة التصوير في رصد أمراض المحاصيل هو أنه يمكن التقاط بعض التغيرات الفسيولوجية ( على سبيل المثال ، صبغات ومحتوى الرطوبة ) الناجمة عن المرض . في الدراسات السابقة ، العديد من أمراض المحاصيل التي تم رصدها بواسطة التصوير والاستشعار عن بعد ، بما في ذلك القمح الأصفر الصدأ ، البياض الدقيقي ، فيوزاريوم graminearum ، الفول السوداني ورقة بقعة ، الطماطم بقعة فيروس الذبول البكتيري و الأرز ورقة آفة .
مؤشر الغطاء النباتي ( السادس ) قد أظهرت أداء جيد في رصد أمراض المحاصيل في الدراسات السابقة ، والسادس هو حساسية التغيرات الفسيولوجية في الأوراق بسبب المرض ، ولكن لا يمكن أن تمثل التغيرات في الخصائص السطحية من الأوراق . الملمس هو سمة تعكس التغيرات الخارجية الناجمة عن الأمراض ، وقد ثبت أن يكون أداء جيد في رصد أمراض المحاصيل . وقد تم الجمع بين الدراسات السابقة الطيفية والملمس الملامح لتحسين القدرة على وصف المرض . هذه الدراسات أثبتت أن السادس ، فريق العمل ، والجمع بينهما هي فعالة في رصد أمراض المحاصيل . ومع ذلك ، فإن معظم الدراسات السابقة على الكشف عن أمراض المحاصيل من خلال دمج الأطياف و ميزات الصورة تتم على ورقة الحجم .
الطائرات بدون طيار تكنولوجيا الاستشعار عن بعد يجمع بين مزايا المرونة العالية ، منخفضة التكلفة ، عملية بسيطة ، وما إلى ذلك ، يعوض عن أوجه القصور التقليدية في الاستشعار عن بعد بالسواتل . من خلال وضع معدات الاستشعار عن بعد على متن طائرة بدون طيار ، وارتفاع القرار المكانية والزمانية معلومات الاستشعار عن بعد يمكن جمعها بسرعة ، ثم معالجة البيانات ، والنمذجة ، وتطبيق التحليل يمكن تنفيذها . هذا يوفر الدعم التقني لتطوير الأراضي الزراعية وإدارة ذكية . . . . . . .
من أجل دراسة هذه المشكلة بعمق ، العديد من مراحل الإصابة صدأ القمح الأصفر تم رصدها من قبل الطائرات بدون طيار مع أجهزة الاستشعار الفائقة الطيفية على نطاقات مكانية مختلفة . الهدف من هذه الدراسة هو : ( 1 ) تقييم أداء الرصد الميداني من القمح الأصفر الصدأ باستخدام السادس و فريق العمل الذي تم الحصول عليه من الصور الفائقة الطيفية من الطائرات بدون طيار . ( 2 ) تحديد أفضل قرار مكاني لرصد صدأ القمح الأصفر باستخدام صور الطائرات بدون طيار؛ ( 3 ) إنشاء نموذج رصد الصدأ الأصفر في وقت مبكر ، في منتصف المرحلة المتأخرة من العدوى باستخدام أفضل الخصائص المكانية القرار .
الشكل 1 عادي أوراق القمح ( يسار ) و الأصفر الصدأ أوراق القمح ( يمين )
والأفكار التقنية و المحتوى الرئيسي
2-1 الحصول على صورة الاستشعار عن بعد وتجهيزها
القمح الصور التي تم جمعها من الطائرات بدون طيار ( الشكل 2 ) مع نظام التصوير الفائقة الطيفية الاستشعار . إن نظام التصوير الفائقة الطيفية من الطائرات بدون طيار يتكون من أربعة أجزاء ، بما في ذلك ستة الدوار الكهربائية نظام الطائرات بدون طيار ، فوق نظام الحصول على البيانات ، ثلاثة محاور استقرت منصة نظام معالجة البيانات .
الشكل 2 استشعار الطائرات بدون طيار
الطائرات بدون طيار تحلق على ارتفاع 30 متر ، سرعة الطيران 4 م / ث ، إلى الأمام التداخل حوالي 80 ٪ ، التداخل الجانبي حوالي 60 ٪ . في 30 م ارتفاع الطيران ، ونحن الحصول على الصور الفائقة الطيفية مع القرار المكانية 1.2 سم و القرار الطيفية 4 نانومتر . الحصول على البيانات الفائقة الطيفية من الطائرات بدون طيار يتطلب أن يكون الطقس مشمس ، لا الرياح أو سرعة الرياح الصغيرة . في هذه الدراسة ، تم جمع الصور من الساعة 00 / 11 إلى الساعة 00 / 13 .
خلال الفترة الحرجة من نمو القمح ، قمنا بإجراء ست تجارب على أساس المراقبة فوق الطائرات بدون طيار في 25 نيسان / أبريل ، 4 أيار / مايو ، 11 أيار / مايو ، 18 أيار / مايو ، 24 أيار / مايو و 30 أيار / مايو ، على التوالي ، 7 ، 16 ، 23 ، 30 ، 36 و 42 يوما بعد التلقيح ( إدارة شؤون الإعلام ) . ويبين الشكل 3 تطوير القمح الأصفر الصدأ في مراحل مختلفة من العدوى .
صور من القمح في مراحل مختلفة
ما مجموعه 24 عينات تم الحصول عليها في كل مرة ، من بينها 8 عينات تم الحصول عليها من صحة المؤامرات و 16 عينات تم الحصول عليها من اثنين من التطعيم المؤامرات . من بين 144 عينات تم الحصول عليها من ست محاكمات ، 57 عينات صحية و 87 مصابة الصدأ الأصفر العينات .
شدة صدأ القمح الأصفر وصفها مؤشر المرض ( دي ) . 40 - نباتات القمح تم اختيارهم عشوائيا من كل 1 متر مربع من الأراضي لتقييم شدة المرض من أول وثاني أوراق القمح في أعلى النبات . وفقا ل GB / T 15795-2011 ، ورقة معدل الإصابة ينقسم إلى 9 درجات ( 0 ٪ ، 1 ٪ ، 10 ٪ ، 20 ٪ ، 30 ٪ ، 45 ٪ ، 60 ٪ ، 80 ٪ ، 100 ٪ ) ، من بينها 0 ٪ هو صحي ، 1 ٪ هو مرض من الدرجة 1 ، 10 ٪ هو مرض من الدرجة 2 ، 100 ٪ هو مرض من الدرجة 8 . معدل انتشار الصدأ الأصفر تم تقييمها مباشرة بعد الصور التي تم جمعها من الطائرات بدون طيار ، ونفس الموظفين تحت إشراف وتوجيه من المهنيين .
2-2 المنهج التجريبي
نموذج رصد صدأ القمح الأصفر أنشئت باستخدام plsr . . . . . . . plsr وقد استخدم في رصد نمو المحاصيل و الفسيولوجية و الكيميائية معلمة تقدير . plsr هو أسلوب النمذجة الكلاسيكية ، التي تتألف من ثلاث طرق : محكمة التحكيم الدائمة ، تحليل الارتباط القانوني وتحليل الانحدار الخطي المتعدد . في plsr ، الهيكل المحتمل متغير يتحدد عنصر الإسقاط ، الذي يتوقع التنبؤ ومراقبة المتغيرات في الفضاء الجديد . ولذلك ، من خلال اختيار أفضل و أفضل متغير الكامنة ، الأصلي متغير مع بيانات عالية التكرار هو تحويلها إلى عدد قليل من المتغيرات . plsr يمكن التعبير عنها بوصفها النموذج الخطي الذي يصف العلاقة بين المتغيرات التنبؤية والمراقبة المتغيرات .
2-3 . فوق بكسل اقتناء
أقرب جار الخوارزمية عينات الصورة الأصلية ( 1.2 سم القرار ) لتوليد صورة جديدة ( 3 , 5 , 7 , 10 , 15 , 20 سم القرار ) . الكائنات الحية في صور الطائرات بدون طيار تشمل نباتات القمح والتربة .
2-4 نقطة أخذ العينات
في هذه الدراسة ، NDVI العتبة المستخدمة لاستخراج القمح بكسل من 1.2 سم القرار المكانية الصور . أولا ، تحديد أفضل NDVI العتبة . الغطاء النباتي العام NDVI يتراوح من 0.3 إلى 1.0 . من خلال العديد من المحاولات ، وجدنا أن 0.42 NDVI عتبة يمكن فصل دقيق القمح بكسل من الخلفية بكسل . ثانيا ، NDVI أكبر من 0.42 ملفقة في قناع ملف استخراج القمح بكسل . في الماضي ، ونحن استخدام قناع الملف لقطع الصورة الأصلية والحصول على الصورة التي تحتوي فقط على القمح بكسل . من أجل ضمان الاتساق من القمح بكسل من مختلف الصور القرار المكانية ، قناع الملف الذي أدلى به NDVI عتبة الصورة الأصلية ( 1.2 سم ) يستخدم لاستخراج القمح بكسل من الصور الأخرى القرار المكانية . الصور الفائقة الطيفية التي تحتوي فقط على نباتات القمح بكسل تستخدم في المعالجة اللاحقة وتحليل هذه القرارات المحددة المختارة لأنها تمثل معظم الصور من الطائرات بدون طيار لرصد صحة المحاصيل . ويبين الشكل 4 أمثلة على الصور الفائقة الطيفية للطائرات بدون طيار مع مختلف القرارات المكانية ، التي هي جزء من المنطقة ألف من الصورة التي تم الحصول عليها في 25 نيسان / أبريل .
الشكل 4 الصور الفائقة الطيفية من الطائرات بدون طيار مع مختلف القرار المكانية
والاستنتاج
في هذه الورقة ، فإننا استخدام الصور الفائقة الطيفية من الطائرات بدون طيار لرصد صدأ القمح الشريط على نطاق الميدان ، واعتماد خصائص مختلفة ( السادس ، فريق العمل ، والجمع بين إنشاء نموذج رصد plsr أوائل ومنتصف وأواخر مراحل صدأ القمح الشريط ، وتقييم تأثير مختلف القرار المكانية ( 1.2 سم ، 3 سم ، 5 سم ، 7 سم ، 10 سم ، 15 سم و 20 سم ) على دقة الرصد . النتائج الرئيسية هي كما يلي : ( 1 ) رصد دقة النموذج القائم على السادس هو أعلى في المرحلة المتوسطة من العدوى ، ورصد دقة النموذج القائم على فريق العمل هو أعلى في المرحلة المتأخرة من العدوى . ومع ذلك ، فإن فريق العمل القائم على نموذج لا يمكن استخدامها لرصد شريط الصدأ في مرحلة مبكرة من الإصابة ، أقصى قدر من الدقة هو فقط 0.28 R2 . ( 2 ) في ثلاث فترات الإصابة ، دقة الرصد على أساس نموذج vi-tf أعلى من ذلك على أساس النموذج القائم على السادس و فريق العمل ، و دقة الرصد هو أعلى في مرحلة لاحقة من الإصابة ( R2 = 0.88 ) . ( 3 ) القرار المكانية له تأثير يذكر على دقة رصد النموذج القائم على السادس ، ولكن له تأثير كبير على فريق العمل القائم على النموذج .
الشكل 5 نتيجة الاعتراف