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基于无人机多光谱遥感的黄花刺茄识别最佳物候窗口分析OA

Analysis of the Optimal Phenological Window for Identifying Solanum rostratum Using UAV-Based Multispectral Remote Sensing

中文摘要英文摘要

精准选择物候期是突破复杂草原背景下入侵植物黄花刺茄监测识别瓶颈的关键.为探究黄花刺茄在入侵过程中的光谱响应演变规律并明确其最佳监测物候窗口,本研究以内蒙古自治区巴林右旗典型草原区的入侵植物黄花刺茄为研究对象,在幼苗期、初花期、盛花期、青果期和枯黄期等关键物候期开展多时相监测.基于无人机多光谱遥感影像,对比分析了不同物候期黄花刺茄的识别精度.结果表明:(1)黄花刺茄识别精度随物候进程呈单峰型变化,初花期识别效果最佳,总体精度达到92.2%;(2)不同物候阶段的光谱可分性存在显著差异,花序出现引起的冠层反射变化是影响识别精度变化的主要驱动因素之一;(3)特征贡献分析显示,植被近红外反射指数(NIRv)与核归一化植被指数(kNDVI)在黄花刺茄与背景地物的区分中发挥关键作用,能够在复杂的草地场景下有效减弱混合像元的干扰.综上,合理选择物候期是入侵植物黄花刺茄无人机监测的关键因素,研究结果可为入侵植物大尺度监测预警中的时相选择提供科学依据.

Accurate selecting phenological stages is crucial to overcoming the bottleneck in monitoring and identifying the invasive plant Solanum rostratum against complex grassland backgrounds.To elucidate the spec-tral responses dynamics of S.rostratum during invasion and to determine its optimal monitoring phenological window,this study focused on S.rostratum in the typical steppe of Bairin Right Banner,Inner Mongolia Autonomous Region,and conducted multi-temporal monitoring at five key phenological stages:seedling,early flowering,full flowering,green fruit,and senescence.Using anmanned aerial vehicle(UAV)-based multispec-tral remote sensing imagery,the identification accuracies of S.rostratum at different phenological stages were compared.The results revealed that:(1)The identification accuracy exhibited a unimodal pattern along the phe-nological progression,with the best performance achieved at the early flowering stage,reaching an overall accu-racy of 92.2%;(2)Significantly differences in spectral separability existed among phenological stages,and canopy reflectance changes triggered by inflorescence emergence were one of the primary drivers of accuracy variation;and(3)Feature contribution analysis showed that the Near-Infrared Reflectance of Vegetation(NIRv)and Kernel Normalized Difference Vegetation Index(kNDVI)played critical roles in distinguishing S.rostratum from background features,effectively mitigating the interference of mixed pixels in complex grassland scenes.In conclusion,the rational selection of phenological stages is a key factor for UAV-based monitoring of the inva-sive plants S.rostratum,and these findings can provide a scientific basis for temporal phase selection in large-scale monitoring and early warning of invasive plants.

闫威;刘晓龙;郝丽芬;李宇宇;王川;苏军虎;林克剑

甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州 730070||中国农业科学院草原研究所/农业农村部草地与农业生态遥感重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010010||中国农业科学院草原研究所/农业农村部人工草地生物灾害监测与绿色防控重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010010中国农业科学院草原研究所/农业农村部草地与农业生态遥感重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010010中国农业科学院草原研究所/农业农村部人工草地生物灾害监测与绿色防控重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010010中国农业科学院草原研究所/农业农村部人工草地生物灾害监测与绿色防控重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010010中国农业科学院草原研究所/农业农村部人工草地生物灾害监测与绿色防控重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010010甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州 730070甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中美草地畜牧业可持续发展研究中心,甘肃 兰州 730070||中国农业科学院草原研究所/农业农村部人工草地生物灾害监测与绿色防控重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010010

农业科技

黄花刺茄无人机遥感入侵植物监测多光谱特征特征贡献分析

Solanum rostratumUAV remote sensingInvasive plant monitoringMultispectral fea-turesFeature contribution analysis

《中国草地学报》 2026 (6)

98-108,11

国家重点研发计划(2024YFC2607702)内蒙古自治区自然科学基金项目(2024QN03021)国家牧草产业技术体系项目(CARS-34-20)

10.16742/j.zgcdxb.20260016

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