基于超高空间分辨率RedEdge无人机载多光谱图像预估温带草原的生物量


监测整个生长季节的生物量,对于支持草原管理决策至关重要。为了支持这些管理决策,需要高时空分辨率的植物参数的时时和准确的信息。然而,在高度异质性的植物群落中(如草原),非破坏性地评估它们的变化,以及确定是否施肥仍是一个挑战。特别是作为评价草地质量和数量重要参数的生物量比较费力。

随着多光谱相机的小型化和成本效益低廉化(如RedEdge-M),在规模和成本上,为环境和农业研究提供了一个实时高效的、时间空间高分辨率的生物量测量方法。最近的研究中,使用无人机多光谱或RGB摄像机来评估草原生物量,取得了良好的研究成果。

本试验研究于2017年在德国一个0.5ha-1的草地上进行。试验中,将草地分成156个36m2大小的不同处理试验地,进行不同梯度的肥料处理。试验采用了美国Micasense公司的五波段多光谱相机RedEdge-M,和日本索尼Alpha 6000相机。两个相机同时安装在一架无人机上,飞行高度为35m,GSD为2.3cm,在光照条件稳定的天气下进行航拍。

测量的植被指数如下表:

 


下图为RedEdge-M(左图)和Sony Alpha 6000(右图)拍摄的图片:


 

下图显示了NDVI和NGRDI映射的更详细视图。与NGRDI图相比,NDVI图(左下图)中的处理模式不那么明显。对于PPR(右下图),其值与视觉外观,和DBY相反。生物量值越高,指标值越低。


NDVI和PPR与干生物量产量的关系如下图所示:

 
本实验结论中,多光谱相机测量的NDVI具有着良好的交叉验证结果,是达成实验目的,不可或缺的手段之一。
 
本快讯来自于德国科隆大学在2019年发表的《ULTRA-HIGH SPATIAL RESOLUTION UAV-BASED IMAGERY TO PREDICT BIOMASS IN TEMPERATE GRASSLANDS》。