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生物物候数据遥感采集与解读

发表时间:2020-05-08 10:38:29点击:1534

来源:北京欧亚国际科技有限公司

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相机、GPS以及气象站等远程传感器技术彻底改变了现场的生物数据采集。现在,研究人员可以在困难的地形中捕获连续的数据集。但随着大量数据涌入各地的实验室计算机,研究人员并无分析工具来处理这一切。在广泛使用遥感设备进行野外数据采集之前,人工观察是一项艰巨、单调、易出错的任务,产生的数据量小小、较可疑。对于物候学来说尤其如此,如对叶片、开花和结果等发育事件的时间进行研究。实地物候观测是定期完成的,需要较多的劳动力,并依赖于进行观测的人员;另外结果存储在电子表格中,数据之间兼容会出问题,这使得分析数据变得困难。

通过设置相对便宜的远程相机可获得丰富的观察结果,但这些需要对观测结果和数据进行解读才有意义。由于远程监测是物候学研究的新事物,因此需要开发和改进检测物候系列和数据图像变化的方法。

为了确定这些物候学专家的需求,Pessl科研人员开发了专注于时间数据可视化的工具,并将可视化与专家使用的常见统计方法的整合,系统设计对于理解周期事件很有用,例如物候事件。该基于实地观测的物候数据,能够利用实地数据和相机衍生的数据来验证工具。设置的相机网络是安装在不同区域的一组相机的一部分,可在线获取。 由于气候变化改变了各地生态系统事件的发生时间,可能对生态相互作用造成严重后果,因此比以往任何时候都较迫切需要有关物候模式的可靠数据。幸运的是,遥感技术使这些数据集成为可能; 像cropview这样的工具出现为物候研究提供了全新的工具。

Cropview植物物候远程监控系统介绍

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Cropview植物物候远程监控系统是一种对植物器官,如花芽、叶芽、叶片与果实等植物物候自动拍摄记录的装置。 

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植物物候研究是植物生态学和气候学研究的重要内容之一,近年来,物候对气候变化的响应是的一个研究热点。植物物候观测的内容主要有芽膨大期、芽开放期、展叶始期、展叶盛期、展叶末期、花蕾花序期、开花始期、开花盛期、开花末期、果实成熟、落果始期、落果末期、叶初变色、叶全变色、落叶始期以及落叶末期等。观测期为植物的整个生命活动期,如在中国北方地区一般为3-11月。以前,国外有人利用相机拍摄植物物候的探索,国内外也有运用遥感设备和技术研究植物物候相的报道,但截止目前,无论国外国内,物候的观测主流还都是采用人工观测,即由观测人员用肉眼去观测记录。存在的问 题是一方面,其野外观测的强度很大,只有现场观测人员能够看到物候现象;另一方面,其观测结果无法重复再现。针对该应用,Pessl公司开发出了能自动拍摄记录植物器官的Cropview植物物候远程监控系统。利用该系统就可以设置每日的自动拍摄时间,定时自动拍摄植物物候照片并保存、上传到云数据库中,而无需人工野外观测,所保存的植物物候照片还能重复查阅,长久保存。 

利用高分辨率数字相机可以实现对植物生长状况的连续观测。通过对单株植物的高频自动拍照和人工目测图像解译,提取和确定植物生长发育阶段等方面的信息,以获取植物的物候变化。相对于人工记录方式,相机在安装和调试完成后,可自动运行,减少了人工成本以及人工观测带来的环境的破坏干扰。较为重要的是其可进行高频、连续的取样,避免了关键物候时期的遗漏。与人工记录方式相似,该方法也往往用于群落内有限物种的动态监测,对于物种丰富的群落而言,监测对象的增加需要较大的设备成本和人工投入。此外,对单个植株的自动拍照技术只能提取物种水平的物候信息,无法反映群落和生态系统尺度的物候变化。 

奥地利Pessl公司开发的Cropview植物物候远程观测系统采用了较新的物联网技术,可实时反馈监测植物的物候状态,尤为特别的是可对果实大小进行实时监控。

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