Pix4Dfields后處理軟件 多光譜數(shù)據(jù)應(yīng)用案例
Pix4Dfield是專為農(nóng)業(yè)設(shè)計的、界面簡單、功能大的無人機圖像處理軟件，在野外即可快速生成的地圖。同時可以生成植被指數(shù)地圖（NDVI, NDRE, VARI, TGI, SIPI2, LCI, BNDVI, GNDVI）。它同樣適用于與植被相關(guān)的領(lǐng)域。
Pix4Dfields后處理軟件 多光譜數(shù)據(jù)應(yīng)用案例
農(nóng)業(yè)助力甘蔗催熟劑使用成本降低20%，產(chǎn)量預(yù)測準確度達93%。
Trinoo是一家專業(yè)從事無人機農(nóng)藥噴灑的農(nóng)業(yè)公司，從2018年開始，已有兩年的甘蔗種植無人機噴灑應(yīng)用研究經(jīng)驗。公司位于哥倫比亞大的甘蔗產(chǎn)區(qū)——考卡山谷省。此地區(qū)有14家蔗糖廠，平均每年要收割240,000公頃甘蔗。
減少甘蔗催熟劑用量，預(yù)測作物產(chǎn)量
哥倫比亞主要的蔗糖廠之一希望提甘蔗成熟效率，并更加準確地預(yù)測每公頃甘蔗地的噸產(chǎn)量。他們決定與Trinoo公司合作，并制定了一項研究協(xié)議，內(nèi)容包括：
制定圖像采集和后處理技術(shù)
根據(jù)作物生長情況，決定圖像采集時間
確定所要分析的甘蔗品種，以及其他因素
該項目旨在減少催熟劑用量，并提甘蔗產(chǎn)量的預(yù)測精度。從而降低每公頃的生產(chǎn)成本,并通過在甘蔗收割前120天提供更加準確的產(chǎn)量預(yù)測來改善蔗糖廠的現(xiàn)金流。
項目地點 | 哥倫比亞考卡山谷省 |
項目工期 | 2020年1-10月 |
測區(qū)面積 | 600公頃 |
圖像數(shù)量 | 30000 |
軟件 | Pix4Dfields |
硬件 | Parrot Bluegrass無人機，用于數(shù)據(jù)采集 大疆Agras MG-1P，用于農(nóng)藥噴灑 Parrot Sequoia多光譜相機 |
地面分辨率 | 8-10厘米/像素 |
△ 用于數(shù)據(jù)采集的Parrot Bluegrass無人機（左）和用于農(nóng)藥噴灑的大疆Agras MG-1P無人機
利用無人機和處方圖噴灑催熟劑
催熟過程涉及從空中向甘蔗葉片噴灑催熟劑。這樣做是為了在甘蔗莖稈中聚集更多蔗糖，以便增加每公頃甘蔗的產(chǎn)糖量。過去通常采用統(tǒng)一劑量進行噴灑，而不考慮土壤條件、降水量和農(nóng)藝措施會導(dǎo)致每片甘蔗地的長勢不同。此外，目前采用的標準方法是從甘蔗地取樣后在實驗室進行分析，在此過程中，由于很難得到真正代表整片甘蔗地的樣本，因而會造成種種偏差。
△ 在Pix4Dfields中生成的甘蔗正射影像鑲嵌圖
在結(jié)合農(nóng)業(yè)技術(shù)后，催熟過程可以利用噴灑無人機進行變量施藥，根據(jù)作物的生長階段決定藥物噴灑量。Trinoo公司提議使用無人機和多光譜相機采集圖像，然后在Pix4Dfields軟件中處理圖像并創(chuàng)建處方圖進行催熟劑噴灑。
△在Pix4Dfields中創(chuàng)建的甘蔗變量噴灑地圖
建立甘蔗產(chǎn)量預(yù)測算法
Trinoo利用客戶的蔗糖廠收割隊推薦的植被指數(shù)和其他變量為本項目開發(fā)了一個計算每公頃甘蔗噸產(chǎn)量的算法。開發(fā)此預(yù)測算法的第一步是在Pix4Dfields中生成植被指數(shù)。之后再確定每個甘蔗品種的光譜特征與每公頃甘蔗噸產(chǎn)量之間的關(guān)系，包括分析甘蔗年齡和品種等變量。
△ NDVI指數(shù)圖是建立甘蔗產(chǎn)量預(yù)測算法的起點
項目成果
催熟劑成本降低20%
通過使用農(nóng)業(yè)方法和噴灑無人機，Trinoo根據(jù)此研究項目開發(fā)的新服務(wù)為甘蔗種植戶帶來了將催熟劑采購成本降低20%的成果。Trinoo公司的創(chuàng)新主管Felipe BarneyArango指出：“這意味著為我們的客戶每年節(jié)省了約20萬美元。對于考卡山谷省的14家蔗糖廠所代表的整個產(chǎn)業(yè)來說，此服務(wù)可幫助其每年節(jié)省80萬至100萬美元。”
△Trinoo團隊根據(jù)處方圖上識別的位置和用量使用無人機施用催熟劑
甘蔗產(chǎn)量預(yù)測準確度達93%
在對每公頃甘蔗噸產(chǎn)量的預(yù)測方面，Trinoo的精度達到了93%。Felipe總結(jié)道：“我們可多提前120天預(yù)測即將收割的甘蔗噸數(shù)，此預(yù)測信息可以改善各公司的現(xiàn)金流預(yù)測、工廠規(guī)劃及每家蔗糖廠的銷售預(yù)測。這終將會在勞動力需求規(guī)劃和營銷規(guī)劃方面節(jié)省大量資金?！?br/>Pix4Dfields的勢在此次研究中，Trinoo用Pix4Dfields處理了26個項目，總共30000張圖像。他們發(fā)現(xiàn)此軟件具有以下勢:
此軟件度易用，功能直觀，對于使用者來說不需要花費太多的學(xué)習(xí)時間。
對硬件計算能力要求低，可以在只有4 GB 內(nèi)存的計算機上以可接受的圖像處理速度運行該軟件。
易于導(dǎo)出報告、成果、圖像和矢量圖，方便與其他流程進行整合。
包含多種多樣的植被指數(shù)，能夠進行多種組合分析。
通過對比試用市面上的其他軟件并基于文獻綜述，Trinoo團隊發(fā)現(xiàn)Pix4Dfields具有非常的性價比，且對于非專業(yè)GIS研究人員來說更加容易使用。
Pix4Dfields后處理軟件 多光譜數(shù)據(jù)應(yīng)用案例
