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團體標準

T/XXXXXXX—XXXX

農作物長勢無人機多光譜遙感監測規范

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（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發布XXXX-XX-XX實施

發布

T/XXXXXXX—XXXX

目次

前言.................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規范性引用文件.....................................................................1

3術語和定義.........................................................................1

3.1無人機遙感平臺.................................................................1

3.2農作物長勢.....................................................................1

3.3幾何校正.......................................................................1

3.4大氣校正atmosphericcorrection....................................................1

3.5輻射定標.......................................................................1

3.6歸一化植被指數.................................................................2

4監測設備要求.......................................................................2

4.1多旋翼無人機...................................................................2

4.2傳感器固定支架.................................................................2

4.3多光譜傳感器...................................................................2

4.4遙控器.........................................................................2

5監測前準備.........................................................................2

5.1起降場地選擇...................................................................2

5.2航線設計.......................................................................2

5.3空域協調.......................................................................3

5.4飛行前準備.....................................................................3

5.4.1無人機平臺組裝.............................................................3

5.4.2輻射定標版鋪設.............................................................3

5.4.3地面控制點布設.............................................................3

5.5安全保障措施...................................................................3

6監測過程...........................................................................3

6.1多光譜圖像數據獲取.............................................................3

6.2無人機多光譜圖像數據預處理.....................................................3

6.3植被指數計算...................................................................4

6.4地面調查.......................................................................4

6.5地面調查樣點NDVI提取..........................................................4

6.6監測結果輸出...................................................................4

7監測后平臺維護.....................................................................4

I

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農作物長勢無人機多光譜遙感監測規范

1范圍

本文件規定了農作物無人機多光譜遙感長勢監測的設備組成、監測注意事項、無人機多光譜數據獲

取與預處理、植被指數計算、地面調查、農作物長勢無人機多光譜遙感監測等內容。

本文件適用于基于無人機多光譜遙感數據開展農作物長勢遙感監測工作。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T13989—2012國家基本比例尺地形圖分幅和編號

GB/T14950—2009攝影測量與遙感術語

GB/T16820—2009地圖學術語

GB/T20257—2017（所有部分）國家基本比例尺地圖圖式

NY/T3922—2021中高分辨率衛星主要農作物長勢遙感監測技術規范

DB61/T1131—2018蘋果樹長勢遙感監測技術規程

DB64/T1699—2020寧夏礦山地質災害無人機機載激光雷達監測技術規程

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1無人機遙感平臺

通過以無人機或者航空飛機搭載各種任務負荷（通常是成像光譜儀等非接觸式監測設備）獲取有關

農田和作物的遙感數字信息的裝置。

3.2農作物長勢

農作物生長的旺盛程度及趨勢。

注1:農作物長勢是對農作物生長過程狀態描述的階段性指標。

注2:農作物個體生長過程狀態可以采用植株高度，莖稈直徑、葉片顏色、生長速度等特征描述；農

作物群體生長過程狀態可以采用覆蓋度、綠度、單位面積植株數量、葉面積指數等特征描述。

[來源：NY/T3922—2021，3.1]

3.3幾何校正

為消除影像的幾何畸變而進行投影變換、目標空間平面位置校正等工作。

[來源：NY/T3922—2021，3.10，有修改]

3.4大氣校正atmosphericcorrection

消除或減弱獲取無人機遙感影像時在大氣傳輸過程中因吸收或散射作用而引起的輻射畸變。

[來源：NY/T3922—2021，3.11，有修改]

3.5輻射定標

根據傳感器定標方程和輻射定標系數，將其記錄的量化數字灰度值轉換成對應視場表觀輻亮度的過

程。

[來源：NY/T3922—2021，3.12，有修改]

1

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3.6歸一化植被指數

近紅外波段反射率和可見光紅波段反射率之差與二者之和的比值。

[來源：NY/T3922—2021，3.14]

4監測設備要求

農作物長勢無人機遙感監測平臺應包括多旋翼無人機、多光譜傳感器、遙控器，具體見圖1。

圖1農作物長勢無人機多光譜遙感監測平臺

4.1多旋翼無人機

a)應不少于4個旋翼軸，且能夠實現懸停飛行。

b)穩定飛行時最小載重量≥1.0kg，單次作業續航時間≥15min，有效控制距離≥1km，具備

顯示飛行狀態、飛行速度和飛行姿態，能夠開機自檢，通過指示燈或遙控器對操作者進行狀

態提示及報警。

c)應具備在2級風力氣象條件下穩定飛行的能力，在與遙控器失去通信聯系時，飛行平臺應具

備自動返航、在失聯點定點懸停或自動降落功能。

4.2傳感器固定支架

支架應采用碳纖維結構制造，用于固定多光譜傳感器，保證傳感器的穩定。

4.3多光譜傳感器

傳感器應包括藍光、綠光、紅光、近紅外光等波段。

4.4遙控器

應與無人機配套，可用于信號的傳輸與接收，控制多旋翼無人機的起飛、懸停、降落，調整飛行高

度、飛行速度等操作。

5監測前準備

5.1起降場地選擇

a)起降場地應相對平坦、視野良好，距離軍用、民用機場；

b)應遠離人口密集區，半徑200m范圍內不能有高壓線、高大建筑物，重要設施；

c)附近應無正在使用的雷達站、微波中繼、無限通信等干擾源，在不能確定的情況下，應測試

信號的頻率和強度，如對系統設備有干擾，須改變起降場地。

5.2航線設計

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a)依據監測對象的特點應采用“之”字型或“井”字型進行設計；

b)航高一般為20m~100m，具體航高按照監測精度、飛行安全的要求設置；

c)航線旁向重疊度應不小于70%，在丘陵山地地區，航線旁向重疊度應為75%~80%。航線布設應

超出監測區域范圍10m~20m；

d)在一條航線內，旋翼機飛行速率不大于15m/s；航線俯仰角、側翻角一般不大于2°，最大不

超過4°；

e)在同一個監測區、多期監測所布設的航線、航高、飛行速率及飛行姿態應保持一致。

5.3空域協調

監測作業前需根據國家及地方政府相關規定申請空域，批復后方可進場作業。

5.4飛行前準備

5.4.1無人機平臺組裝

組裝多旋翼無人機和多光譜傳感器，組裝時需檢查各部件是否連接緊密，供電接線是否正確連接，

電量是否充足。

5.4.2輻射定標版鋪設

應在無人機起飛前將黑白灰三色輻射定標板鋪于數據獲取區域，對多光譜傳感器進行自動曝光，進

行光線校準。

5.4.3地面控制點布設

a)布設位置：地面控制點應布設在研究區域的邊緣、拐角等容易出現誤差的位置，同時應保證

控制點分布均勻，每平方公里應保證4-6個。

b)控制數量：應根據研究區大小和復雜程度來決定，通常情況下每平方公里設置4-6個控制點，

復雜區域可以適當增加控制點數量。

c)控制點標識：控制點應標明編號和坐標信息，可以使用刻度尺、標志樁等來標識。

5.5安全保障措施

a)無人機平臺在開展飛行作業前和作業后均需進行檢查，檢查合格后方才能組織飛行作業；

b)無人機飛行作業應滿足CH/Z3001—2010規定；

c)作業員人身安全應符合CH/1016的規定。

6監測過程

6.1多光譜圖像數據獲取

a)遙感監測時間應根據農作物生育關鍵生育期，選擇晴朗無云的天氣，無人機飛行時間選擇在

10:00-14:00；

b)調節無人機飛行高度，應保證無人機飛行于農作物冠層上方20m~100m高度，保持無人機懸停

姿態，與地面保持平行；

c)操控遙控器，無線模塊、液晶屏、主控制器等模塊進行初始化設定；

d)開始多光譜圖像數據采集，遙控器應顯示飛行軌跡、飛行剩余電量、數據采集情況。

6.2無人機多光譜圖像數據預處理

a)輻射定標：利用輻射定標板絕對定標系數將灰度值(digitalnumber,DN)圖像轉換為表觀反

射率圖像，計算公式為：

ρ=gain×DN+bias（1）

式中：ρ為反射率，DN為圖像灰度值，bias為偏移量，gain為絕對定標系數增益，bias和gain統

稱絕對定標系數。

3

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b)幾何校正：輸入地面控制點，對圖像幾何畸變進行校正。

c)圖像拼接：對每一張校正后的圖像進行拼接，拼接成覆蓋整個研究區的多光譜圖像數據。

6.3植被指數計算

預處理之后的無人機多光譜遙感圖像中提取近紅外、綠光、紅光波段光譜反射率，通過公式（2）

計算歸一化植被指數（NDVI）。

····································································(2)

ρρ?

NDVI=Nirr

ρρNir+r

式中：和分別表示無人機遙感影像近紅外波段和紅光波段光譜反射率。

ρNirρr

6.4地面調查

a)調查方法：應采用網格化抽樣等方法確定用于農作物無人機多光譜遙感長勢監測地面調查地

塊，并用北斗衛星定位儀記錄抽樣點的經緯度坐標；

b)調查面積：抽樣面積應不超過監測面積的5%；

c)調查內容：應包括農作物株高、葉面積指數、葉色、基本苗數等信息，并應將對應的長勢等

級判定并記錄下來。

6.5地面調查樣點NDVI提取

根據地面調查樣點的經緯度位置，將地面調查樣點與無人機多光譜圖像進行空間疊加分析，提取每

個地面調查樣點的NDVI。

6.6監測結果輸出

監測結果包含：從回歸模型中輸出的研究區無人機多光譜遙感圖像的每個柵格單元對應的田間作物

長勢參數等級（如葉面積指數等）圖，以及推薦的追肥決策處方圖。

7監測后平臺維護

a)無人機飛行作業結束后，應將無人機、多光譜傳感器、遙控器收納于專用儲存箱，存放于干

燥通風，遠離火源的室內，不應露天存放，不應與農藥及酸、堿等腐蝕性物質存放在一起。

b)無人機電池應嚴格按照使用說明書要求進行維護和保養，長期存放應每隔3個月進行維護性

充放電。

4

《農作物長勢無人機多光譜遙感監測規范》

河南省農學會團體標準編制說明

為使農作物長勢監測將更加精細化、智能化，更好地服

務于農業生產和管理，河南省農業科學院農業信息技術研究

所、河南省鄉村產業發展服務中心成立《農作物長勢無人機

多光譜遙感監測規范》標準起草組，起草組根據《標準化工

作導則第1部分：標準的結構和編寫》的要求，經過多方

調查、實地驗證、收集有關農作物無人機長勢監測的相關資

料，完成技術規程討論稿，并歸納、匯總省內外有關農業部

門、高效、科研機構、農業生產經營主體等，完成了本技術

規程的征求意見稿。征求意見稿又征集中國農業科學院農業

信息研究所、重慶市農業科學院農業科技信息研究所、安徽

省農業科學院農業經濟與信息研究所等單位的相關專家意

見，形成送審稿。現將本送審稿的編寫編制情況說明如下：

一、編制的目的和意義

1、編制背景

農作物長勢多光譜遙感監測對于各級政府及生產部門

指導農業生產具有重要意義。然而，農作物的長勢監測及時

而精確的獲取與分析一直是困擾農業領域的難題。在我國當

前農業生產條件下，作物種植地塊較分散、零碎，加上田間

管理措施復雜多樣，導致區域內不同地塊間以及地塊內的作

物長勢在二維空間上差異較大，在實際生產中，農田管理者

常通過肉眼識別和經驗判斷作物長勢均勻度進而調整田間

管理措施，精度低，時效性差。隨著科技的不斷發展，無人

機遙感技術逐漸被引入農作物生長監測領域，尤其是近些年，

隨著遙感技術和智慧農業的發展，利用多光譜超高分辨率遙

感數據進行作物面積估算、長勢監測、產量預報已經成為國

家、各級地方政務部門和生產部門的重要技術手段，但缺乏

作物長勢無人機多光譜遙感監測的標準規范，不同地區的監

測結果難以進行比較分析，在智慧農業生產中無法給出定量

遙感評價結果，迫切需要制定農作物長勢無人機多光譜遙感

監測規范。為此，河南省農業科學院農業信息技術研究所總

結本單位和全省其他單位作物無人機多光譜遙感監測的技

術及經驗，提出并制定本標準，將有助于提升農作物長勢監

測的效率，提高不同部門作物長勢監測服務能力。

2、標準制定的意義

本標準的制定有利于該技術的標準化、規范化操作。農

作物長勢無人機多光譜遙感監測，是農業生產管理部門、農

業生產經營主體及時了解農作物長勢進行田間生產管理的

重要依據，可為智慧農業生產農作物長勢監測、變量施肥、

產量預報提供重要的數據支持，將有助于提升農作物長勢監

測的效率，提高不同部門作物長勢監測服務能力。據此，特

制定該技術規范。

二、任務來源及編制原則和依據

2

1、任務來源

《農作物長勢無人機多光譜遙感監測規范》編寫編制，

由河南省農學會提出并歸口，河南省農業科學院農業信息技

術研究所和河南省鄉村產業發展服務中心申請，河南省農學

會評審、公示，同意立項。標準起草組經整理有關數據、集

成單項技術并示范、整理并反復修改，形成征集意見稿，征

詢專家、農技部門等單位意見，形成送審稿。該標準由河南

省農業科學院農業信息技術研究所和河南省鄉村產業發展

服務中心組織編寫，也得到了河南省科技攻關項目

（232102111030）、河南省農業科學院自主創新項目

（2023ZC062）等項目的支持。

2、編制原則

（1）原則性

按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：

標準的結構和編寫》的要求進行編寫。遵循國家現有的農業

有關方針、政策和法規，以發展智慧農業、精準管理、穩產

增收、保護環境和改善生態為基本目標，使制定的標準符合

農業生產吃實際的具體情況，達到技術先進，生產可行，宜

于操作，力求取得經濟效益、生態效益和社會效益的統一。

（2）科學性

《農作物長勢無人機多光譜遙感監測規范》的制定，反

映出生產實踐和科研的最新成果的統一。標準的制定，以大

3

量的田間試驗研究以及生產實際應用為基礎，進行了廣泛調

研、征求意見和示范驗證，以充分的科學數據，編制的技術

措施嚴格按照國家有關標準。

（3）特殊性

目前對《農作物長勢無人機多光譜遙感監測規范》尚缺

乏明確規定。因此，在標準制定過程中，項目團隊充分了解

了主要農作物的生產實際、應用需求、作物生長特點等，借

鑒和參考了國內先進經驗，有選擇地吸收其中先進部分，形

成了此標準。

（4）可操作

在標準制定過程中充分聽取了相關領域專家學者、農技

人員、農業生產者、和基層廣大群眾的意見，使標準和生產

實際協調統一。標準緊密結合生產實際，在應用中可操作性

強。

三、編制過程

1、工作基礎：參與該標準編制的同志均在科研、生產

一線工作，具有一定的科研能力和豐富實踐經驗，并有參與

重大課題、科研的經歷和生產實踐的能力。標準主要起草人

長期從事農業遙感監測、無人機精準定量監測與應用、作物

高效栽培技術等方面的研究，并通過多年的理論研究與實踐

應用探索，已獲得一些階段性的成果。標準起草組掌握并總

結了農作物長勢無人機多光譜遙感監測的一系列關鍵指標，

4

為編制該技術規程打下堅實的基礎，完全具備了制定《農作

物長勢無人機多光譜遙感監測規范》的條件。起草的該技術

規程工作討論稿，上報河南省農學會，經評估、公示、同意

立項。

2、生產調查、資料收集及建議征集：起草小組成員曾

在河南、山東等地進行了農作物長勢無人機多光譜遙感監測

的試驗和調查應用。在長期研究和應用過程中，相關技術人

員、合作社負責人針對長勢監測中的個別問題提出具有建設

性的建議，豐富了該規范。通過實際操作、調查、應用及建

議征集，保證整個起草工作的圓滿完成。

3、標準起草制定工作：河南省農業科學院農業信息技

術研究所、河南省鄉村產業發展服務中心成立《農作物長勢

無人機多光譜遙感監測規范》起草小組，根據研究、調查的

資料，并反復討論、分析研究總結，與農技部門、用戶交流，

形成征求意見稿。征求意見稿送中國農業科學院農業信息研

究所、重慶市農業科學院農業科技信息研究所、安徽省農業

科學院農業經濟與信息研究所等本領域相關專家、收集意見，

形成送審稿。

四、主要內容的確定

1、監測設備要求

按照農作物長勢監測的實際需求，從設備應具備的基本

功能出發，確保可以滿足不同農作物長勢監測要求。結合實

5

際應用，確定基本無人機遙感監測平臺的基本組成部分。

2、監測前準備

根據國家及地方政府相關規定，監測場地、航線設計、

空域協調、飛行前的準備工作等均需在法律法規允許的范圍

內。

3、無人機多光譜圖像數據獲取與預處理

根據農作物物生育關鍵生育期，選擇晴朗無云的天氣獲

取無人機多光譜遙感圖像數據，圖像數據經過輻射定標、幾

何校正、波段配準、圖像拼接等預處理后為下一步植被指數

計算提供基礎數據支撐。

4、植被指數計算

采用ENVI等遙感圖像處理軟件，基于預處理后的遙感

圖像數據計算所需的植被指數。

5、地面