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基于机器学习结合植被指数阈值的水稻关键生育期识别

2020-01-15分类号:S511;S126

【作者】杨振忠  方圣辉  彭漪  龚龑  王东  
【部门】武汉大学遥感信息工程学院  
【摘要】为建立不依赖时序数据的水稻生育期识别模型,基于四波段辐射计(SKYE)获取的水稻全生育期每日的冠层光谱反射率数据,利用K近邻(k-nearest neighbors, KNN)、决策树(Decision trees)、支持向量机(Support vector machines, SVM)、随机森林(Random forests, RF)和梯度提升决策树(Gradient boosted decision trees, GBDT)共5种机器学习算法开展水稻生育期识别研究。结果表明:RF算法的识别准确率最高,达93.00%,KNN算法的识别准确率也达到了91.92%,其他3种算法的准确率也都超过90%。在此基础上,将建立的水稻生育期识别模型应用至无人机(UAV)影像数据,KNN算法适用性最好,识别准确率为83.54%,RF算法的适用性一般,识别准确率为74.38%,SVM算法的适用性最差,识别准确率仅为62.92%,但5种机器学习算法都容易错误地将抽穗扬花期识别为拔节孕穗期;而新构建的KNN算法结合可见光大气修正指数(Visible atmospherically resistant index,VARI)的水稻生育期识别模型对无人机数据的识别准确率可达86.04%,与单独应用KNN算法相比,对水稻各个生育期的识别精度更加均衡。
【关键词】水稻  生育期  光谱反射率  机器学习  植被指数
【基金】中央高校基本科研基金(2042017kf0236);; 国家高技术研究发展计划(863计划)(2013AA102401)
【所属期刊栏目】中国农业大学学报
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