多光譜與高光譜在農(nóng)業(yè)中的不同應(yīng)用
發(fā)布時間:2023-09-19
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高光譜圖像已經(jīng)存在 20-30 年了,但建造設(shè)備、雇用開發(fā)人員和分析 TB 級數(shù)據(jù)的成本極其昂貴,因此主要由大型研究機構(gòu)、航天機構(gòu)和軍隊使用。下面我們將比較多光譜成像與高光譜成像,并闡明高光譜成像在農(nóng)業(yè)中的真正好處是什么。
光譜分辨率是區(qū)分高光譜圖像與多光譜圖像的主要因素。基于光譜響應(yīng),高光譜圖像在電磁波譜的同一部分中比多光譜圖像捕獲更窄的波段。更高光譜分辨率的優(yōu)勢使得能夠區(qū)分不同的作物特征,從而能夠解決越來越復(fù)雜的農(nóng)業(yè)問題。場景中的細節(jié)越多/越精細,就越有可能定義獨特的作物特征和生理特征。
下表揭示了多光譜和高光譜成像之間的主要區(qū)別,強調(diào)了解決特定農(nóng)業(yè)應(yīng)用的能力。
從表中可以看出,多光譜圖像很大程度上僅限于基于歸一化植被指數(shù) (NVDI) 進行分析,并且無法區(qū)分或分類雜草、疾病或害蟲。多光譜相機可以測量一般特征,例如植物是否健康,但高光譜圖像可以走得更遠,并診斷該狀態(tài)的確切原因。從這個意義上說,多光譜成像類似于醫(yī)學中的血壓或心率測量,而高光譜成像類似于 MRI 掃描,用于診斷特定疾病。
高光譜成像更高的光譜分辨率,決定了高光譜數(shù)據(jù)的高信息含量,比NDVI高10倍。由于高光譜成像可以識別作物獨特的生理性狀,因此能夠?qū)⒐庾V特征與植物生理學的變化相關(guān)聯(lián),從而識別作物病害、害蟲和營養(yǎng)缺乏癥。高光譜成像可以識別和分類不同類型的雜草、野生植被和農(nóng)作物品種,因為每種植被和農(nóng)作物品種都有其獨特的光譜特征。
多光譜和高光譜圖像之間的另一個重要區(qū)別是使用人工智能和機器學習的能力,這得益于高光譜數(shù)據(jù)的高信息內(nèi)容。這使得我們能夠不斷改進現(xiàn)有產(chǎn)品并開發(fā)新產(chǎn)品。多光譜成像技術(shù)缺乏足夠的信息來實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。因此,高光譜成像有望成為全球范圍內(nèi)各種農(nóng)業(yè)應(yīng)用的主要遙感技術(shù)。
總而言之,高光譜成像是信息最豐富的光譜數(shù)據(jù)源,與多光譜成像相比,它具有多種優(yōu)勢,可以解決不同的農(nóng)業(yè)問題,例如檢測疾病、害蟲、氮磷鉀缺乏、雜草識別等。精準農(nóng)業(yè)需要的不僅僅是RGB信息或多光譜圖像,目前高光譜成像是遙感應(yīng)用最先進的技術(shù)。
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