地面激光雷達LiDAR測量田間植物冠層高度

在花生育種研究中，株高是一個非常重要的表型性狀，它不僅可以衡量花生的生長狀態，而且還是計算其生物量和產量的一個重要參數。當前，在育種研究中對于花生株高的獲取主要依靠人工測量，不但費時費力，而且存在一定的主觀性。快速有效地進行花生冠層高度信息的田間自動化檢測，是當前花生育種研究的一個熱點。

激光雷達LiDAR可以發射激光脈沖并通過計算從發射到返回的時間間隔來確定物體到自身的距離，從而獲得高密度的3D點云數據，能夠較好地描述作物冠層的輪廓和高度，且幾乎不受太陽輻射、空氣溫濕度、背景溫度及光照變化等環節因子的影響，具有分辨率高，抗干擾性強等優點，在作物冠層表型信息檢測方面應用潛力很大。

該文構建了一個基于LiDAR的田間花生冠層高度信息獲取系統，并對3種不同品種的花生在不同生長階段進行了多次的冠層高度信息采集試驗。利用LiDAR對花生冠層結構進行掃描，獲取其三維點云數據；采用多項式曲線擬合算法對點云數據進行分析，確定冠層的輪廓及邊界，并分析有效點云數據集生成的冠層高度矩陣分析，得到冠層的高度特性。

該系統獲取的高度與人工采集的高度信息進行了對比。結果表明，利用該系統獲取的花生冠層高度與手工測量值之間的平均偏差約為11%，相對于花生植株的高度，這一結果的精度是可以接受的，而且利用該系統進行冠層高度信息的采集能夠大大減少工作時間，降低人工勞動力的投入，提高作物表型數據獲取及分析的效率。