[发明专利]基于冠层反射光谱的茶树营养状况快速诊断方法

说明书

本发明公开一种基于冠层反射光谱的茶树营养状况快速诊断方法，所述诊断方法基于一搭载多光谱成像设备的无人机和特征匹配服务器，所述搭载多光谱成像设备的无人机包括机身和多波段多光谱相机，所述多波段多光谱相机通过一载台安装于机身上，所述特征匹配服务器内存储有茶树冠层反射光谱影像特征库、茶树营养状况信息，以及茶树冠层反射光谱影像特征库与茶树营养状况信息之间的匹配关系信息，获得被扫描区域内的茶树营养状况的空间分布，为精准施肥提供依据。本发明可以为精准施肥提供直接的科学依据，避免了经验性施肥以及盲目过量施肥，可大大节省肥料用量，减少施肥成本并避免环境风险。

技术领域

本发明涉及一种基于冠层反射光谱的茶树营养状况快速诊断方法，属于光谱检测技术领域。

背景技术

目前，利用作物冠层漫反射光谱获取作物生长信息是农业信息领域的重要研究方向，国内外学者对漫反射光谱和相关作物生长信息之间的机理关系已经有了十分深入和广泛的研究，大量研究表明：利用冠层光谱分析技术可以有效实现作物生长特征和植株营养状况的动态监测，其中差值植被指数、归一化植被指数和比值植被指数等光谱指数被广泛应用于植物叶面积指数、干物质生产、叶片氮含量和氮积累量、叶片碳氮比和产量估测，相比于传统的物理和生化方法研究作物的营养状况，冠层光谱分析技术具有快速、便携、无损、不受时空限制等突出优点，是农业信息化领域迫切需要的技术手段。

然而，茶树因为其生长环境的特殊性，例如，生长于丘陵山区地带，常年潮湿，烟雾缭绕，很难通过卫星遥感影像获得精确的光谱影像，阻碍了冠层光谱分析技术在茶树上的运用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于冠层反射光谱的茶树营养状况快速诊断方法，该基于冠层反射光谱的茶树营养状况快速诊断方法可以为精准施肥提供直接的科学依据，避免了经验性施肥以及盲目过量施肥，可大大节省肥料用量，减少施肥成本并避免环境风险。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于冠层反射光谱的茶树营养状况快速诊断方法，所述诊断方法基于一搭载多光谱成像设备的无人机和特征匹配服务器，所述搭载多光谱成像设备的无人机包括机身、若干与机身连接的旋臂、分别安装于旋臂末端的旋翼和多波段多光谱相机，所述多波段多光谱相机通过一载台安装于机身上；

所述载台进一步包括支撑架、第一转架、第二转架和用于安装所述多波段多光谱相机的旋转平台，所述第一转架位于支撑架下方并通过第一电机与支撑架连接，所述第一电机安装于支撑架上，此第一电机的输出轴与第一转架连接，所述第一转架的两侧竖边上分别安装有一第二电机，所述第二转架嵌入第一转架内，且第二转架相对的两侧边分别通过转轴与第二电机连接，所述第二转架的另两侧边上分别安装有一第三电机，所述旋转平台位于第二转架内，且此旋转平台的两侧分别通过转轴与第三电机连接；

所述机身的安装板与载台的支撑架通过两根螺杆连接，所述机身的安装板下表面与载台的支撑架上表面之间且位于两根螺杆之间具有一减震组件，此减震组件包括第一泡棉层、橡胶垫层和第二泡棉层，所述橡胶垫层位于第一泡棉层和第二泡棉层之间，所述螺杆上分别套装有一弹簧；

所述机身进一步包括盖板、底板和壳体，所述多波段多光谱相机安装于壳体内，所述位于多波段多光谱相机下方的底板上开有供多波段多光谱相机的光谱穿过的成像通孔；

所述特征匹配服务器内存储有茶树冠层反射光谱影像特征库、茶树营养状况信息，以及茶树冠层反射光谱影像特征库与茶树营养状况信息之间的匹配关系信息；

所述茶树营养状况快速诊断方法包括以下步骤：

步骤一、设定所述搭载多光谱成像设备的无人机的飞行路径；

步骤二、所述搭载多光谱成像设备的无人机沿着飞行路径飞行，并对种植有茶树的地表区域进行光谱扫描，从而获得茶树冠层反射光谱影像；

步骤三、将获得的茶树冠层反射光谱影像与当前的飞行位置信息融合，产生含有位置信息的茶树光谱影像；