精準農(nóng)業(yè)技術(shù)包含信息獲取,、信息管理和決策及變量作業(yè)3個部分,，其中如何方便、快速,、準確,、可靠地獲取作物信息，已經(jīng)成為實施精準農(nóng)業(yè)關(guān)鍵的問題,。養(yǎng)分生理指標作為作物內(nèi)部指標,，與作物生長的狀態(tài)以及產(chǎn)量密切相關(guān)。如氮,、磷,、鉀,、鋅等營養(yǎng)元素與作物生長狀態(tài)密切相關(guān)，缺少任何一種元素都可能會引起植物的不正常生長,；而氮,、葉綠素含量、冠層參數(shù)等指標與作物的產(chǎn)量相關(guān),，可以作為作物產(chǎn)量預(yù)估指標,；當作物受到環(huán)境脅迫時，其生理信息和外部形態(tài)都會發(fā)生改變,，如受到病蟲害侵染時,，作物會作出應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生酶以及某些產(chǎn)物。因此,，作物當中一些特定的酶含量,、氨基酸含量、蛋白含量的變化反映了作物在逆境中的狀況,，可以作為作物逆境脅迫響應(yīng)指標,。目前隨著光譜傳感技術(shù)和圖像處理分析技術(shù)的日益發(fā)展,無人機與光譜軟硬件的結(jié)合也越發(fā)純熟。在農(nóng)業(yè),、林業(yè),、資源、生態(tài),、環(huán)境保護等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用,。
高光譜圖像的光譜分辨率更高，能夠更好地獲取樣本的信息,，對于監(jiān)測作物信息精度更高,。然而，由于高光譜圖像通常攜帶有大量的信息,，因此需要對數(shù)據(jù)進行降維,，去除冗余信息。高光譜成像技術(shù)也有它的局限性,，如成本高,，處理速度慢等。因此,，高光譜成像技術(shù)主要用于基礎(chǔ)研究,。相比高光譜成像技術(shù)，多光譜成像技術(shù)更適合田間的大面積監(jiān)測,。
植被指數(shù)
植被指數(shù)是一類具有一定生化意義的不同波段光譜值的組合,，通常有比值植被指數(shù)、線性組合植被指數(shù)、修正植被指數(shù),、差值植被指數(shù)等,。不同波段組合的植被指數(shù)對于不同指標預(yù)測效果不同。在農(nóng)業(yè)上,，基于光譜技術(shù)檢測作物生理指數(shù)的波段范圍一般在400～2 500 nm之間,，涉及到色素（葉綠素、類胡蘿卜素等）,、氮,、水分等吸收和葉片細胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在400～740 nm 可見光波段,，葉綠素在480、650,、670～680,、740 nm 處有吸收峰，類胡蘿卜素在 420,、425,、440、450,、470,、480 nm均有吸收峰，葉黃素在 425,、445,、475 nm 有吸收峰。而在 740～1 300 nm 近紅外波段由于健康的葉肉細胞反射作用,，其反射率急劇升高,；作物水分的吸收峰主要集中在970、1 450,、1 944 nm 處,。因此當作物受到脅迫作用時，相應(yīng)的氮,、色素,、酶等發(fā)生變化，通過應(yīng)用各種植被指數(shù)監(jiān)測這些生理指標變化,，可判斷作物脅迫情況,、生長狀況以及產(chǎn)量情況。然而,，多光譜只有區(qū)區(qū)幾個波段,，雖然能構(gòu)建一些植被指數(shù)，但是構(gòu)建的植被指數(shù)未必能反映作物的生理生化信息及長勢狀態(tài)。高光譜則不同,，其數(shù)百上千個波段信息,，即使同一植被指數(shù)，也能有成千上萬種組合,，而這么多種組合以及這么多的植被指數(shù),，總能找到適合監(jiān)測作物的生理生化信息及長勢狀態(tài)的敏感指數(shù)。
圖1 無人機高光譜影像下作物長勢分布圖
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