华体会体育(中国)hth·官方网站

LICA United Technology Limited

服务热线: 13910499761 010-51292601
企业邮箱
应用支持 Application Support
News 应用支持

300TC | 机载高光谱成像仪助力美洲黑杨健康监测

日期: 2025-05-28
浏览次数: 17



300TC | 机载高光谱成像仪助力美洲黑杨健康监测

300TC | 机载高光谱成像仪助力美洲黑杨健康监测

美洲黑杨(Populus deltoides Marshall)是一种重要的速生用材树种,广泛栽培于中国温带平原地区。它生长迅速、早熟、丰产、易于更新,因此在生态防护林和工业用材林中具有广泛应用。研究其表型性状,特别是叶片叶绿素含量(LCC),对于筛选出适应不同环境和管理条件的优良基因型至关重要。

为什么不再“采一片叶子”?

传统测定叶绿素含量的方法依赖实验室化学分析,不仅操作繁琐、耗时长,而且具有破坏性。对于覆盖数千株样木的大型试验林来说,这种方法显然难以适应大范围、高频率的监测需求。

遥感技术,尤其是无人机搭载高光谱传感器的应用,为这一问题提供了有效解决方案。研究表明,叶绿素对光具有特定吸收特性,尤其集中在可见光和红边波段。通过获取叶片反射的光谱信息,研究人员可以“无接触式”地反演叶绿素含量,实现对林分健康状态的快速评估。

300TC | 机载高光谱成像仪助力美洲黑杨健康监测

图 1. 研究区域位置。

本研究选取湖北省石首县国家优质杨树种苗基地为研究区域,如图1所示,开展无人机高光谱数据获取与建模分析工作。该区域种植面积约 83,600平方米,共有 3000余株不同基因型的美洲黑杨,具备良好的实验基础。

300TC | 机载高光谱成像仪助力美洲黑杨健康监测

图 2. DJI 350M无人机搭载300TC高光谱成像仪。

设备:DJI 350M 无人机搭载 300TC 高光谱成像仪(北京依锐思遥感技术有限公司)

光谱通道数:308

波段范围:393–1007nm

空间分辨率:20cm/像素

飞行时间:5月14日 10:00–15:00,天气晴朗、风速较低

影像处理软件:Mega Cube v11.0.13(北京依锐思遥感技术有限公司),用于辐射、几何及正射校正

同时,现场采集了叶片样本,通过实验室分析获得真实的LCC值,用于模型训练与验证。

300TC | 机载高光谱成像仪助力美洲黑杨健康监测


图 3. 美洲黑杨树叶的收集、储存和 LCC 提取。

01 从数据中“找关键波段”:集成特征选择框架

面对海量的光谱数据,如何从中筛选出与叶绿素密切相关的波段,是模型构建的关键。

本研究提出了一种集成特征选择框架,融合多种算法优势,在不同机器学习模型(如 GBRT、SVR、GPR)下实现了高效稳定的波段子集提取。具体做法包括:

改进嵌入式特征选择算法,引入SHAP解释值,增强波段排序的可解释性;

综合嵌入式与包装器方法,提升特征选择的全局最优性;

重点关注红边波段(680–760 nm)的作用,改善高LCC区间的估计偏差。

 300TC | 机载高光谱成像仪助力美洲黑杨健康监测

图4. (a) GBRT模型在逐步降维过程中的RMSE值;(b) SVR模型在逐步降维过程中的RMSE值;(c) GPR模型在逐步降维过程中的RMSE值。

300TC | 机载高光谱成像仪助力美洲黑杨健康监测

图 5 (a) GBRT-50V 和 GBRT-Optimal 模型中使用的高光谱波段;(b) SVR-50V 和 SVR-Optimal 模型中使用的高光谱波段;(c) GPR-50V 和 GPR-Optimal 模型中使用的高光谱波段。

02 精度表现如何?

在以28个精选波段和GBRT模型组合的最佳方案中,LCC估算模型表现优异:

R²=0.848

RMSE=1.454 μg/cm²

MAE=1.121 μg/cm²

相比全波段模型,RMSE降低了24.37%


03 研究结论与意义

本研究表明:

集成特征选择方法具有更强鲁棒性与解释能力,在多模型间表现稳定;

红边波段对LCC估算模型贡献显著,是精度提升的关键;

无人机高光谱遥感技术在林木表型研究中具备巨大潜力,有望在优良种质筛选、健康监测、精准施肥等方向中实现应用推广。本研究展示了遥感与人工智能在林业育种与管理中的融合应用,不仅提升了数据获取效率,也推动了林木性状研究向高通量、智能化方向发展。

News / 相关新闻 More
2025 - 08 - 20
每年,全球有超过 70亿只雄性雏鸡在孵化后被淘汰,仅因“性别不符”。这种传统做法在动物福利、资源浪费和伦理层面引发广泛关注。有没有可能——在鸡蛋孵化前,就知道性别?美国伊利诺伊大学研究团队近日在权威期刊《Food Control》发表成果,提出了一种基于高光谱成像与机器学习的非破坏性性别识别技术,成功在孵化前对鸡蛋进行精准“性别筛选”,为蛋禽行业带来颠覆性突破。实验方法简述本研究由美国伊利诺伊大学厄本那-香槟分校团队开展,实验在校内家禽科研平台进行。研究共采集了264枚白壳鸡蛋,鸡种为 White Leghorn,母鸡年龄约29周。所有鸡蛋在清洁、编号后,于12.8°C、相对湿度78%的条件下冷藏过夜,以保证实验一致性。次日,鸡蛋在室温下静置30分钟恢复温度后,使用Resonon Pika L 型高光谱成像仪进行图像采集。系统配置如下:光谱范围:374–1015nm光谱分辨率:2...
2025 - 08 - 18
研究背景:被忽视的“冬季脉冲”释放一氧化二氮(N2O)作为一种高效温室气体,其单位质量对全球变暖的影响是二氧化碳的近300倍。特别是在寒冷草原地区,每年春季的“冻融期”会爆发剧烈的N2O“热时刻”,而这些短暂却强烈的排放事件,往往被全球温室气体模型忽略。研究目标:揭秘雪下土壤N2O的爆发机制中国科学院植物研究所的研究团队,首次结合“原位高频自动通量监测”与“区域土壤柱模拟实验”,系统揭示了加深的冬季积雪如何显著放大草地土壤N2O排放,并进一步明确了水分与微生物联动机制在这一过程中的核心作用。图1. 研究区概况实验一:原位自动监测,捕捉全年N2O变化趋势地点:内蒙古草原生态系统研究站(IMGERS)方法:在天然草地中布设雪围栏制造“深雪处理”,并使用SF-3500系列多通道土壤气体通量测量系统(华体会体育(中国)hth·官方网站),配合高精度激光光腔分析仪,实现全年不间断、每日高频率N2O通量监测。亮...
2025 - 08 - 11
在中国海沿岸的红树林中,有一种名叫桐花树 (Aegiceras corniculatum) 的植物,静静地记录着环境的蛛丝马迹。近日,广东海洋大学与中科院广州地化所、加州理工学院等单位合作,结合叶蜡正构烷烃和脂肪酸的δ2H分析及环境参数监测,首次构建了盐度-代谢调控-同位素分馏的关联模型,不仅修正了红树林同位素分馏理论模型,还为重建热带沿海古环境提供了全新视角。图1.研究区概况· 研究地点:湛江红树林国家级自然保护区植物叶片中的蜡质化合物,能“记住”它们吸收水分的氢同位素特征(δ²H),而这一特征受降水、盐度等因素影响。团队选取了湛江高桥、九洲与营仔三条河口,分别在旱季(2021年11月)与雨季(2022年6月),采集了桐花树的叶片、木质部、叶水、水体和沉积物孔隙水等样品,系统分析了不同季节和盐度梯度下的氢氧同位素变化。在本研究中,科研人员采用LI-2100 全自动真空...
2025 - 08 - 11
在应对气候变化的全球行动中,“土壤碳汇”这一关键词越来越频繁地出现在科学家们的研究中。在全球气候治理日益紧迫的今天,如何提升土壤碳汇能力,成为科学界关注的热点。近日,一项发表在国际期刊《Land Degradation & Development》的最新研究,聚焦非洲萨赫勒地区,通过实地采样与建模分析,揭示了不同放牧强度对草原土壤有机碳储量的影响机制。 图1. 研究区域和实验地点的位置。 研究背景 非洲萨赫勒地区是全球典型的半干旱草原生态系统,牧业在当地生计中占据重要地位。然而,关于放牧对土壤碳储量的具体影响,尤其是在不同强度下的机制,一直缺乏系统的实地数据。研究方法§采用多点样方布设,覆盖不同放牧压力区域§采集0–30cm深度的土壤进行碳氮分析§结合ASDLabSpec4地物光谱仪进行快速土壤属性预测§使用结构方程模型(SEM)解析变量间直...
关闭窗口】【打印
Copyright ©2018-2023 华体会体育(中国)hth·官方网站
犀牛云提供企业云服务

华体会体育(中国)hth·官方网站

地址:北京市海淀区安宁庄东路18号光华创业园5号楼(生产研发)
          光华创业园科研楼四层
电话:13910499761 13910124070  010-51292601
传真:010-82899770-8014
邮箱:info@li-ca.com
邮编:100085

 



 


 


  • 您的姓名:
  • *
  • 公司名称:
  • *
  • 地址:
  • *
  • 电话:
  • *
  • 传真:
  • *
  • 电子邮箱:
  • *
  • 邮政编码:
  • *
  • 留言主题:
  • *
  • 详细说明:
  • *
在线留言
关注我们
  • 官方微信
  • 官方手机端
友情链接:
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-51292601
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开