[发明专利]一种作物冠层氮素监测方法及系统

权利要求书

1.一种作物冠层氮素监测方法，其特征在于，包括：

同步获取待监测区域的RGB图像和多光谱图像；

根据所述RGB图像，确定多光谱影像作物像元的植被覆盖度；

根据所述多光谱图像，确定多光谱影像作物像元的光谱植被指数；

利用所述植被覆盖度和光谱植被指数计算覆盖度调节光谱指数，基于所述覆盖度调节光谱指数构建作物冠层氮素遥感监测模型，生成待监测区域像元尺度的作物冠层氮素含量空间分布图；

在同步获取待监测区域的RGB图像和多光谱图像之前，预先在所述待监测区域内均匀布设多个地面控制点；

相应地，在同步获取待监测区域的RGB图像和多光谱图像之后，还包括：

对所述多光谱图像进行辐射定标，获取地表反射率图像；

基于SIFT特征匹配算法，分别对所述RGB图像进行拼接得到RGB影像、对所述地表反射率图像进行拼接得到多光谱影像；

以所述RGB影像为基准影像，利用所述地面控制点，对所述多光谱影像进行几何校正处理，得到几何校正后的多光谱影像；

在得到所述RGB影像之后，确定多光谱影像作物像元的植被覆盖度，包括：

对所述RGB影像进行HSV影像增强处理，得到待监测区域的HSV影像；

基于支持向量机或随机森林分类方法，对所述HSV影像中的作物种植田块进行分类识别，得到RGB作物分类图；

以所述RGB作物分类图作为掩膜层，对所述几何校正后的多光谱影像进行掩模运算，得到作物多光谱影像；所述作物多光谱影像为多光谱影像中仅包含作物空间分布范围的多光谱影像；

基于栅格-矢量相互转换和空间统计分析技术，根据所述多光谱影像作物像元的面积，以及每个多光谱影像作物像元所覆盖空间范围内对应的RGB作物分类图中多个作物像元的面积累计值，确定所述多光谱影像作物像元的植被覆盖度；

利用所述植被覆盖度和光谱植被指数计算覆盖度调节光谱指数，基于所述覆盖度调节光谱指数构建作物冠层氮素遥感监测模型，生成待监测区域像元尺度的作物冠层氮素含量空间分布图，包括：

根据所述多光谱影像作物像元的植被覆盖度和光谱植被指数，确定覆盖度调节光谱指数，并生成覆盖度调节光谱指数影像图层；

基于Lasso回归方法，对所述待监测区域内实测样本点的作物冠层氮素含量与所述实测样本点所在的空间位置的覆盖度调节光谱指数进行回归建模分析，建立所述作物冠层氮素遥感监测模型；

将所述覆盖度调节光谱指数影像图层输入至作物冠层氮素遥感监测模型，生成待监测区域像元尺度的作物冠层氮素含量空间分布图。

2.根据权利要求1所述的作物冠层氮素监测方法，其特征在于，所述多光谱影像作物像元的植被覆盖度计算公式为：

其中，为所述多光谱影像作物像元的植被覆盖度；为多光谱影像作物像元的面积；为每个多光谱影像作物像元所覆盖空间范围内对应的RGB作物分类图中的多个作物像元的面积累计值。

3.根据权利要求1所述的作物冠层氮素监测方法，其特征在于，确定待监测区域内所述多光谱影像作物像元的光谱植被指数，包括：

在得到所述多光谱影像的情况下，计算与所述多光谱影像波段相关的多个光谱植被指数；

所述光谱植被指数包括以下至少一项：所述多光谱影像在不同波段的地表反射率、归一化差值植被指数、比值植被指数、差值植被指数、增强型植被指数、土壤调节植被指数、红边指数。

4.根据权利要求1所述的作物冠层氮素监测方法，其特征在于，根据所述多光谱影像作物像元的植被覆盖度和光谱植被指数，确定覆盖度调节光谱指数，计算公式为：

其中，为所述覆盖度调节光谱指数，为所述光谱植被指数，为所述植被覆盖度。