[发明专利]一种快速监测烟草氮含量的方法

说明书

本发明公开了一种快速监测烟草氮含量的方法，包括：利用无人机搭载多光谱传感器来获取烟草种植区的多光谱反射影像，并筛选出与氮含量相关的光谱指数；采集不同生长状况的烟草植株烟叶作为样株，并测得样株烟叶的氮含量；以样株烟叶实测氮含量作为因变量，与氮含量相关的光谱指数作为自变量，分别构建氮含量与光谱指数的回归模型，得到在不同生育期对烟草氮含量的指示性最优的光谱指数；以所得到的指示性最优的光谱指数为为自变量，样株烟叶实测氮含量作为因变量，分别构建烟草不同生长时期的氮含量监测模型；基于烟草不同生长时期的氮含量监测模型，分别计算出整个烟草种植区的氮含量分布，本方法能够实现大范围烟草氮含量快速监测。

技术领域

本发明涉及监测领域，具体涉及一种快速监测烟草氮含量的方法。

背景技术

氮含量是反映烟草生长状况和烟叶品质的重要指标之一。氮含量与烟草的生长发育、品质控制、经济效益和环境保护等方面密切相关，及时准确地掌握烟草的氮含量水平，有利于烟田的精准施肥，把控烟草的品质，提高产业经济效益，同时实现环境友好。

传统的烟草氮含量监测方法多是通过田间采样和实验室化学分析来获取。此法若采样量较少时，往往无法真实地反应田间烟草的氮含量水平，难以实现大范围监测；若扩大采样量，准确度提高，但操作复杂、时效性差，需破坏性地采集大量采样，成本高，并非理想的田间氮含量监测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种快速监测烟草氮含量的方法，以实现大范围烟草氮含量快速监测，为烟草氮含量的监测以及田间施肥管理提供理论依据和技术支撑。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种快速监测烟草氮含量的方法，包括：

利用无人机搭载多光谱传感器来获取烟草种植区的多光谱反射影像，并筛选出与氮含量相关的光谱指数；

采集不同生长状况的烟草植株烟叶作为样株，并测得样株烟叶的氮含量；

以样株烟叶实测氮含量作为因变量，与氮含量相关的光谱指数作为自变量，使用最小二乘回归，分别构建氮含量与光谱指数的回归模型，得到在不同生育期对烟草氮含量的指示性最优的光谱指数；

以所得到的指示性最优的光谱指数为自变量，样株烟叶实测氮含量作为因变量，分别构建烟草不同生长时期的氮含量监测模型；

基于烟草不同生长时期的氮含量监测模型，分别计算出整个烟草种植区的氮含量分布。

进一步地，所述与氮含量相关的光谱指数包括氮素反射指数NRI、第一光谱夹角θ₁、第二光谱夹角θ₂以及光谱夹角之和θ。

进一步地，所述氮素反射指数NRI的计算公式为：

其中，R_green代表绿波段反射率；R_red代表红波段反射率。

进一步地，所述指示性最优的光谱指数为氮素反射指数NRI。

进一步地，所述烟草不同生长时期的氮含量监测模型包括烟草旺长期氮含量监测模型和烟草成熟期氮含量监测模型。

进一步地，所述烟草旺长期的氮含量监测模型为：

Nitrogen＝46.153×(NRI)²-18.016×(NRI)+2.551。

进一步地，所述烟草成熟期氮含量监测模型为：

Nitrogen＝27.774e^{-5.807×(NRI)}。