基于無人機遙感影像的煙草種植面積信息提取

　　摘要：無人機遙感技術對煙田的種植面積、種植區(qū)域等信息監(jiān)管具有重要意義。天津航天中為數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司應用無人機遙感影像和自創(chuàng)的遙感圖像處理軟件對寧鄉(xiāng)橫市基地單元煙葉種植面積信息進行了提取。結果顯示：無人機遙感技術獲得的煙草種植面積信息準確度高達95%，為大面積監(jiān)管煙葉種植面積提供了有效技術手段。

　　關鍵詞：無人機；遙感影像；煙草；種植面積；監(jiān)管

　　煙草種植面積、密度等信息是煙葉合同管理的重要內容，也是科學估算煙葉收購量，提升規(guī)范種植的重要手段[1-3]。我國是世界上最重要的煙葉生產(chǎn)和消費國家，面積大、區(qū)域廣，地形條件各不相同，對煙草面積監(jiān)管難度較大。當前主要監(jiān)管手段為依靠人工采用手持GPS進行地面調查，這種方式費時、費力、費錢，并且所取得的數(shù)據(jù)受人工影響大，精確度不穩(wěn)定。

　　1材料與方法

　　1.1研究區(qū)概況

　　寧鄉(xiāng)市橫市基地單元，海拔100~200m，常年種植煙草面積約為0.1萬hm2。1.2數(shù)據(jù)獲取試驗采用的無人機遙感系統(tǒng)主要包括：六旋翼電動無人機遙感平臺（機體總質量為6kg，機身直徑120cm，最大有效荷載為3.5kg，最大飛行速度為10m/s，續(xù)航時間為15min，最大飛行高度為1500m），搭載相機焦距為16~50mm，拍攝時采用50mm焦距，航拍高度為50m，所獲得影像地面分辨率為0.48cm，可以滿足煙株提取的要求。

　　1.3數(shù)據(jù)處理

　　影像處理的主要內容是對無人機獲取的影像進行后期的處理，包括數(shù)據(jù)質量檢查、影像特征點提取、影像匹配、空中三角測量與區(qū)域網(wǎng)平差、生成DEM、正射校正生成DOM、影像拼接和人工檢查等過程生成全景圖，然后根據(jù)全景圖繪制煙田區(qū)域矢量并賦予屬性，生成煙田區(qū)域矢量文件。處理流程如圖2所示。

　　2結果與分析

　　理論上采樣區(qū)面積可以根據(jù)圖像獲取時飛機的飛行參數(shù)信息和相機參數(shù)信息計算獲得，但是由于六旋翼飛行高度存在一定的波動，造成圖片面積存在誤差，而誤差的大小影響到整體算法的精度，因此需要進行面積的校正。面積矯正方式為在地面布設四個控制點，各點連線呈正方形，邊長已知，根據(jù)地面量測的正方形的面積與圖片上正方形的理論面積的比值，計算圖片實際面積。

　　2.1影像數(shù)據(jù)獲得

　　將橫市基地單元飛行區(qū)域分為23個區(qū)域（A1~A7、B1~B7、C1~C4、D1~D5），每個區(qū)域隨機選取2~7個丘塊不等，如圖3所示。

　　2.2理論數(shù)據(jù)獲得

　　拼接后的影像對地分辨率為0.48cm，與無人機采集原始影像分辨率一致，成圖比例尺為1∶1000。針對拼接影像的質量還沒有特定評價標準，基本采用人工觀察評估。橫市站基地單元全拼圖統(tǒng)計結果如圖4所示，煙草種植總面積為892.16hm2。

　　3結論與討論

　　在湖南省寧鄉(xiāng)市橫市基地單元典型煙草種植田進行了無人機飛行試驗。結果顯示，飛行覆蓋區(qū)域煙草種植總面積為892.16hm2，經(jīng)實地調查抽樣驗證，煙田面積統(tǒng)計精度為95.45%，煙田實際面積應為851.56hm2。采用無人機監(jiān)測手段開展煙草統(tǒng)計工作是對該領域的一次驗證嘗試，擴展了無人機的行業(yè)應用范圍，同時與常規(guī)人工田間監(jiān)管方式相結合，提高了煙草統(tǒng)計的效率。后期將根據(jù)無人機監(jiān)測數(shù)據(jù)開發(fā)煙草數(shù)據(jù)管理軟件對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行管理，通過軟件管理可使煙草種植監(jiān)管更為直觀和靈活。

　　參考文獻：

　　[1]王紀華，趙春江，王文江，等.農(nóng)業(yè)定量遙感基礎與應用[M].北京：科學出版社，2010.

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　　[3]劉良云，王紀華，宋曉宇，等.小麥倒伏的光譜特征及遙感監(jiān)測[J].遙感學報，2005，（3）：223-327.

《基于無人機遙感影像的煙草種植面積信息提取》

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