[发明专利]一种基于无人机遥感的大田作物水分胁迫监测方法

权利要求书

1.一种基于无人机遥感的大田作物水分胁迫监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）无人机多光谱数据采集高度设计及地面分辨率计算；

（2）地面样方尺度设计；

（3）地面数据采集；

（4）无人机多光谱遥感图像采集；

（5）数据匹配及模型建立；

（6）大田作物水分胁迫状况分布图获取。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机遥感的大田作物水分胁迫监测方法，其特征在于：所述步骤（1）无人机多光谱数据采集高度设计及地面分辨率计算中在无人机飞行速度v（m/s）、多光谱相机焦距f（mm）、像元尺寸a（um）已知的情况下根据公式（1）确定特定相机快门时间t（s）下的最低飞行高度h（m）；

（1）

式中b为拖影大小（um），v为无人机飞行速度（m/s），t为快门时间（s），f为相机焦距（mm），h为无人机飞行高度（m），在采集参数设计时要求拖影小于0.5个像元；

在多光谱相机像元尺寸a（um）、相机焦距f（mm）和无人机飞行高度h（m）已知的情况下，由公式（2）计算多光谱遥感图像的地面分辨率GSD（m）；

（2）

式中GSD为地面分辨率（m），a为多光谱传感器像元尺度（um），f为相机焦距（mm），h为无人机飞行高度（m）。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机遥感的大田作物水分胁迫监测方法，其特征在于：所述步骤（2）地面样方尺度设计中正方形样方与无人机多光谱遥感图像的地面分辨率相关且边长为200*GSD。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机遥感的大田作物水分胁迫监测方法，其特征在于：所述步骤（3）中冠层温度的采集方式为红外测温仪垂直于作物行向以与水平线15°夹角扫射冠层（范围约120°）采集大田玉米冠层温度；田间空气温湿度的采集高度约为玉米高度的80%。

5.根据权利要求1所述的一种基于无人机遥感的大田作物水分胁迫监测方法，其特征在于：所述步骤（4）无人机多光谱遥感图像在晴朗天气、当地时间11:00-13:00采集。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人机遥感的大田作物水分胁迫监测方法，其特征在于：所述步骤（4）中通过作物水分胁迫指数CWSI（Crop water stress index）表征作物水分胁迫状况，且基于权利要求3中采集方式采集的冠层温度和空气温湿度数据由以下方法计算得到：

（3）

式中、、分别表示冠层-空气温度之差的测量值、下限以及上限；

冠层-空气温度之差上基线设置为1℃，下基线通过公式（4）计算得到，如下所示：

（4）

VPD为饱和水汽压差（kPa），由公式（5）计算得到，如下所示：

（5）

式中T_a表示空气温度（℃），RH表示空气相对湿度；

所述步骤（5）中用于反演作物水分胁迫指数CWSI的无人机多光谱遥感植被指数为TCARI/RDVI和TCARI/SAVI，计算公式如公式（6）和（7）所示：

（6）

（7）

式中，、、和分别表示地物在近红外、红色、红边和绿色波段的反射率。