Mapping within-field leaf chlorophyll content in agricultural crops for nitrogen management using Landsat-8 imagery
Pourquoi ce travail est dans la base
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract Spatial information on crop nutrient status is central for monitoring vegetation health, plant productivity and managing nutrient optimization programs in agricultural systems. This study maps the spatial variability of leaf chlorophyll content within fields with differing quantities of nitrogen fertilizer application, using multispectral Landsat-8 OLI data (30 m). Leaf chlorophyll content and leaf area index measurements were collected at 15 wheat ( Triticum aestivum ) sites and 13 corn ( Zea mays ) sites approximately every 10 days during the growing season between May and September 2013 near Stratford, Ontario. Of the 28 sites, 9 sites were within controlled areas of zero nitrogen fertilizer application. Hyperspectral leaf reflectance measurements were also sampled using an Analytical Spectral Devices FieldSpecPro spectroradiometer (400–2500 nm). A two-step inversion process was developed to estimate leaf chlorophyll content from Landsat-8 satellite data at the sub-field scale, using linked canopy and leaf radiative transfer models. Firstly, at the leaf-level, leaf chlorophyll content was modelled using the PROSPECT model, using both hyperspectral and simulated mulitspectral Landsat-8 bands from the same leaf sample. Hyperspectral and multispectral validation results were both strong (R 2 = 0.79, RMSE = 13.62 μg/cm 2 and R 2 = 0.81, RMSE = 9.45 μg/cm 2 , respectively). Secondly, leaf chlorophyll content was estimated from Landsat-8 satellite imagery for 7 dates within the growing season, using PROSPECT linked to the 4-Scale canopy model. The Landsat-8 derived estimates of leaf chlorophyll content demonstrated a strong relationship with measured leaf chlorophyll values (R 2 = 0.64, RMSE = 16.18 μg/cm 2 ), and compared favourably to correlations between leaf chlorophyll and the best performing tested spectral vegetation index (Green Normalised Difference Vegetation Index, GNDVI; R 2 = 0.59). This research provides an operational basis for modelling within-field variations in leaf chlorophyll content as an indicator of plant nitrogen stress, using a physically-based modelling approach, and opens up the possibility of exploiting a wealth of multispectral satellite data and UAV-mounted multispectral imaging systems.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle