Methods for detection of weeds, pests and diseases of plants from remote sensing data
Методы обнаружения сорняков, болезней и вредителей растений по данным дистанционного зондирования

I.M. Mikhailenko, I.V. Voronkov
2016 Current problems in remote sensing of the Earth from space  
Приведен анализ известного подхода к оцениванию санитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур. Он основан на данных космического дистанционного зондирования и использовании вегетационных индексов. Такой подход существенно уменьшает информативность спектральных каналов, так как вегетационные индексы представляют собой скалярную комбинацию сигналов отдельных каналов. В силу стохастичности задачи и высокой априорной неопределенности использование вегетационных индексов не позволяет
more » ... сов не позволяет решать задачу обнаружения сорняков, болезней и вредителей растений. Для решения этой проблемы в работе используется набор спектральных каналов, обладающих наибольшей информативностью. Для отбора таких каналов предложен подход, основанный на теории информации Шеннона. Задачу обнаружения сорняков, вредителей и болезней, в силу большого числа таких объектов, решают в два этапа. На первом этапе используют все спектральные каналы средства космического зондирования и решают задачу классификации групп: сорняки, болезни и вредители. Для решения этой задачи применен вероятностно-статистический подход. При этом принято допущение о нормальном распределении параметров отражения каналов зондирования относительно обнаруживаемых групп классов. На втором этапе уточняют виды классов в группах «сорняки», «болезни», «вредители». Для этого используют байесовскую процедуру классификации с последовательным вводом информации каналов зондирования. Для апробации методов был разработан программно-технический комплекс, ориентированный на формат информации российского космического аппарата «Ресурс-П». Результаты апробации подтвердили работоспособность и высокую надежность предлагаемых методов. Проанализированы причины, сдерживающие реализацию предложенных методов. Они заключаются в отсутствии систематических исследований спектров отражения сорняков, вредителей и болезней для отдельных сельскохозяйственных культур. Разработанный программно-технический комплекс может стать эффективным инструментарием для проведения таких исследований. Ключевые слова: дистанционное зондирование, сорняки, болезни, вредители, обнаружение, байесовские процедуры Одобрена к печати: 05 Введение Среди задач текущего контроля состояния посевов сельскохозяйственных культур по данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) особое место занимает оценивание санитарного состояния посевов, т.е. обнаружение очагов болезней, вредителей и выявление факта засоренности культуры сорняками. Как правило, для этих задач применяют методику определения различия в спектральных яркостях растительности в течение вегетационного периода и индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), когда можно по цветовым тонам изображения полей судить об их состоянии (Антонов, . К настоящему времени известно более 160 различных вегетационных индексов (ВИ). Расчет большей части ВИ базируется на двух наиболее стабильных участках кривой спектральной отражательной способности растений. В своей информационной направленности такой подход обоснован, но он позволяет получать только обобщенные оценки состояния посевов. Важно заметить,
doi:10.21046/2070-7401-2016-13-3-72-83 fatcat:3fddz46vhzhcxjr7cahya2r2ja