Estabelecimento e otimização do modelo de inversão da cobertura de palha em campo multiespectral por fotografia aérea

LIU Yuanyuan ,  

SUN Yu ,  

GAO Xuebing ,  

WANG Libin ,  

WANG Yueyong ,  

LIU Mengqi ,  

CUI Shuran ,  

摘要

O cultivo conservacionista é um método importante para o desenvolvimento sustentável das terras agrícolas e já foi adotado em várias regiões do mundo. A determinação da quantidade de cobertura de palha, passando de "existência ou ausência" para "quanto", é um indicador importante para a detecção do retorno da palha ao solo. Através do uso de drones equipados com câmeras multiespectrais para fotogrametria aérea, foram coletados dados de sensoriamento remoto nas estações de primavera e outono na área de estudo, com medição simultânea da cobertura de palha de milho. Primeiro, a reflectância espectral foi extraída dos dados de sensoriamento remoto e índices espectrais foram construídos; utilizando o método do coeficiente de correlação, foram selecionadas as variáveis espectrais e das bandas sensíveis à quantidade de cobertura de palha para servir como variáveis de entrada para o modelo; em seguida, foram aplicados quatro algoritmos de aprendizagem de máquina: Máquina de Vetor de Suporte (SVM), Floresta Aleatória (RF), Rede Neural de Retropropagação (BPNN) e Máquina de Aprendizagem Extrema (ELM), para construir um modelo de inversão da cobertura de palha de milho, comparando a precisão do modelo em diferentes períodos e regiões; por fim, para resolver o problema do desempenho preditivo ser fortemente influenciado pelos parâmetros do modelo, foram introduzidos o Algoritmo Genético (GA) e o Algoritmo de Otimização por Enxame de Partículas (PSO), propondo um algoritmo híbrido GA-PSO, aproveitando sua complementaridade para melhorar o desempenho do modelo, completando a estimativa da cobertura de palha na área. Os resultados experimentais mostram que o modelo de inversão da cobertura de palha de milho baseado em RF otimizado por GA-PSO alcançou os melhores resultados, com R2 atingindo 0,74. Além disso, a análise comparativa dos resultados de inversão de diferentes dados refletiu de maneira bastante realista a cobertura de palha na região, com uma precisão estimada de 91,36%, indicando que é possível realizar a estimativa de resultados por meio da otimização do modelo. O estudo fornece referência científica para a detecção da quantidade de retorno de palha na agricultura conservacionista e também oferece um método confiável de inversão de modelo para estimar a cobertura de palha de outras culturas.

关键词

imagens multiespectrais; aprendizado de máquina; cobertura de palha; drone; algoritmo genético; algoritmo de otimização por enxame de partículas

阅读全文

以上内容由讯飞翻译自动生成,翻译内容仅供参考。对于因使用本网站翻译内容产生的相关后果,本网站不承担任何商业和法律责任。

The above content is generated by Large Model Translation. The translated content is for reference only. We do not assume any commercial or legal responsibilty for any consequences arising from the use of our website