番茄產(chǎn)量預(yù)測(cè)進(jìn)入AI時(shí)代：無(wú)人機(jī)高光譜+機(jī)器學(xué)習(xí)如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)估產(chǎn)？
為什么番茄產(chǎn)量預(yù)測(cè)越來(lái)越重要？
番茄是全球重要經(jīng)濟(jì)作物之一，而準(zhǔn)確的產(chǎn)量預(yù)測(cè)不僅關(guān)系到農(nóng)戶收益，還直接影響農(nóng)資投入、采收計(jì)劃、物流調(diào)度以及市場(chǎng)供應(yīng)。
傳統(tǒng)估產(chǎn)主要依賴人工調(diào)查，不僅效率低，而且受經(jīng)驗(yàn)影響較大。隨著無(wú)人機(jī)遙感和人工智能的發(fā)展，農(nóng)業(yè)開(kāi)始進(jìn)入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策時(shí)代。通過(guò)獲取作物生長(zhǎng)過(guò)程中的光譜信息，可以在收獲前提前掌握作物長(zhǎng)勢(shì)和最終產(chǎn)量情況，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)。
無(wú)人機(jī)光譜數(shù)據(jù)如何預(yù)測(cè)番茄產(chǎn)量？
研究團(tuán)隊(duì)在美國(guó)佛羅里達(dá)州番茄試驗(yàn)田開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，利用無(wú)人機(jī)搭載多光譜傳感器，在整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)進(jìn)行7次航測(cè)，覆蓋營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、開(kāi)花期、果實(shí)膨大期以及成熟初期等關(guān)鍵生育階段。
采集的數(shù)據(jù)包括：
紅光（Red）
綠光（Green）
藍(lán)光（Blue）
紅邊（Red Edge）
近紅外（NIR）
同時(shí)計(jì)算了多種植被指數(shù)：
NDVI
GNDVI
NDRE
SAVI
ophyll指數(shù)等
研究發(fā)現(xiàn)，在果實(shí)發(fā)育階段采集的光譜數(shù)據(jù)與最終產(chǎn)量相關(guān)性最高，其中近紅外、紅邊以及紅光波段表現(xiàn)最為突出。
這說(shuō)明，高光譜或多光譜遙感能夠直接反映作物葉片葉綠素含量、生物量積累以及整體健康狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量預(yù)測(cè)。
機(jī)器學(xué)習(xí)模型誰(shuí)表現(xiàn)最好？
高考一般指普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試。 普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試，簡(jiǎn)稱(chēng)“高考"，是合格的高中畢業(yè)生或具
研究對(duì)比了7種主流人工智能算法：
線性回歸（LR）
支持向量機(jī)（SVM）
隨機(jī)森林（RF）
梯度提升樹(shù)（GB）
決策樹(shù)（DT）
XGBoost
深度學(xué)習(xí)（DL）
結(jié)果顯示：
研究表明，XGBoost與線性回歸取得最佳預(yù)測(cè)效果，而深度學(xué)習(xí)由于樣本量有限，反而表現(xiàn)較差。
這一結(jié)果說(shuō)明，在農(nóng)業(yè)場(chǎng)景中，并非算法越復(fù)雜效果越好，關(guān)鍵在于高質(zhì)量數(shù)據(jù)與合適模型的匹配。
高光譜為何成為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要工具？
研究特別指出，近紅外（NIR）、紅邊（Red Edge）和紅光（Red）是預(yù)測(cè)產(chǎn)量最重要的光譜特征。
其中：
NIR反映植被生物量和冠層活力；
Red Edge對(duì)葉綠素變化極其敏感；
Red反映光合作用強(qiáng)度；
NDVI、NDRE等植被指數(shù)可量化作物健康狀態(tài)。
相比傳統(tǒng)RGB影像，高光譜技術(shù)能夠獲得連續(xù)且豐富的光譜信息，不僅可以用于產(chǎn)量預(yù)測(cè)，還可實(shí)現(xiàn)：
因此，高光譜正逐步成為智慧農(nóng)業(yè)感知層的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。
注意事項(xiàng)
針對(duì)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)估產(chǎn)及數(shù)字農(nóng)業(yè)建設(shè)需求，奧譜天成推出了覆蓋無(wú)人機(jī)、便攜式及在線監(jiān)測(cè)等多種場(chǎng)景的高光譜解決方案。
奧譜天成無(wú)人機(jī)高光譜相機(jī)采用推掃式成像技術(shù)，可覆蓋400-1000nm、100-2500nm等多個(gè)波段范圍，具備高光譜分辨率、高信噪比及輕量化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、病蟲(chóng)害識(shí)別、產(chǎn)量預(yù)測(cè)和精準(zhǔn)施肥等領(lǐng)域。
同時(shí)，奧譜天成具備行業(yè)領(lǐng)&先的高光譜定制開(kāi)發(fā)能力，可根據(jù)客戶需求定制：
從傳感器設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集到行業(yè)算法開(kāi)發(fā)，提供一站式高光譜解決方案，助力農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)、農(nóng)科院及智慧農(nóng)業(yè)企業(yè)構(gòu)建更加精準(zhǔn)、高效的數(shù)字農(nóng)業(yè)體系。
