基于无人机遥感影像的烟草种植面积信息提取

　　摘要：无人机遥感技术对烟田的种植面积、种植区域等信息监管具有重要意义。天津航天中为数据系统科技有限公司应用无人机遥感影像和自创的遥感图像处理软件对宁乡横市基地单元烟叶种植面积信息进行了提取。结果显示：无人机遥感技术获得的烟草种植面积信息准确度高达95%，为大面积监管烟叶种植面积提供了有效技术手段。

　　关键词：无人机；遥感影像；烟草；种植面积；监管

　　烟草种植面积、密度等信息是烟叶合同管理的重要内容，也是科学估算烟叶收购量，提升规范种植的重要手段[1-3]。我国是世界上最重要的烟叶生产和消费国家，面积大、区域广，地形条件各不相同，对烟草面积监管难度较大。当前主要监管手段为依靠人工采用手持GPS进行地面调查，这种方式费时、费力、费钱，并且所取得的数据受人工影响大，精确度不稳定。

　　1材料与方法

　　1.1研究区概况

　　宁乡市横市基地单元，海拔100~200m，常年种植烟草面积约为0.1万hm2。1.2数据获取试验采用的无人机遥感系统主要包括：六旋翼电动无人机遥感平台（机体总质量为6kg，机身直径120cm，最大有效荷载为3.5kg，最大飞行速度为10m/s，续航时间为15min，最大飞行高度为1500m），搭载相机焦距为16~50mm，拍摄时采用50mm焦距，航拍高度为50m，所获得影像地面分辨率为0.48cm，可以满足烟株提取的要求。

　　1.3数据处理

　　影像处理的主要内容是对无人机获取的影像进行后期的处理，包括数据质量检查、影像特征点提取、影像匹配、空中三角测量与区域网平差、生成DEM、正射校正生成DOM、影像拼接和人工检查等过程生成全景图，然后根据全景图绘制烟田区域矢量并赋予属性，生成烟田区域矢量文件。处理流程如图2所示。

　　2结果与分析

　　理论上采样区面积可以根据图像获取时飞机的飞行参数信息和相机参数信息计算获得，但是由于六旋翼飞行高度存在一定的波动，造成图片面积存在误差，而误差的大小影响到整体算法的精度，因此需要进行面积的校正。面积矫正方式为在地面布设四个控制点，各点连线呈正方形，边长已知，根据地面量测的正方形的面积与图片上正方形的理论面积的比值，计算图片实际面积。

　　2.1影像数据获得

　　将横市基地单元飞行区域分为23个区域（A1~A7、B1~B7、C1~C4、D1~D5），每个区域随机选取2~7个丘块不等，如图3所示。

　　2.2理论数据获得

　　拼接后的影像对地分辨率为0.48cm，与无人机采集原始影像分辨率一致，成图比例尺为1∶1000。针对拼接影像的质量还没有特定评价标准，基本采用人工观察评估。横市站基地单元全拼图统计结果如图4所示，烟草种植总面积为892.16hm2。

　　3结论与讨论

　　在湖南省宁乡市横市基地单元典型烟草种植田进行了无人机飞行试验。结果显示，飞行覆盖区域烟草种植总面积为892.16hm2，经实地调查抽样验证，烟田面积统计精度为95.45%，烟田实际面积应为851.56hm2。采用无人机监测手段开展烟草统计工作是对该领域的一次验证尝试，扩展了无人机的行业应用范围，同时与常规人工田间监管方式相结合，提高了烟草统计的效率。后期将根据无人机监测数据开发烟草数据管理软件对统计数据进行管理，通过软件管理可使烟草种植监管更为直观和灵活。

　　参考文献：

　　[1]王纪华，赵春江，王文江，等.农业定量遥感基础与应用[M].北京：科学出版社，2010.

　　[2]吴炳方，蒙继华，李强子.国外农情遥感监测系统现状与启示[J].地球科学进展，2010，（10）：1003-1012.

　　[3]刘良云，王纪华，宋晓宇，等.小麦倒伏的光谱特征及遥感监测[J].遥感学报，2005，（3）：223-327.

《基于无人机遥感影像的烟草种植面积信息提取》

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