무인항공기 기반 식생 지수를 활용한 벼 군락의 생육 단계에 따른 질소 처리 분류 (Classification of Nitrogen Treatments in Rice at Different Growth Stages Using UAV-Based Multispectral Imaging)

서지정보

· 발행기관 : 한국농림기상학회
· 수록지 정보 : 한국농림기상학회지 / 26권 / 4호 / 219 ~ 227페이지
· 저자명 : 박혁진, 이지현, 상완규, 권동원, 임우진, 김은지, 황운하, 정남진, 장성율

초록

본 연구는 무인항공기 기반 다분광 영상을 활용하여 벼의 주요 생육 단계에서 질소 처리 여부를 분류하는 가능성을 탐구하였다. 서로 다른 양의 질소비료를 처리한 벼 군락을 대상으로 하였으며 질소 비료를 처리한 시험구는 이삭수, 립수, 수량에서 통계적으로 유의미하게 더 높은 값을 나타내어 식생지수 분석에 적합한 데이터를 제공하였다. 4가지의 주요 생육 단계에서 수집된 9종류의 식생지수(NDVI, NDRE, BNDVI, GNDVI, LCI, MCARI, SIPI2, VARI, GCI)를 활용하여 PLS-DA 분석을 수행한 결과, 모든 생육 단계에서 질소 처리의 구분이 뚜렷하게 나타났다. 본 연구는 UAV 기반 다분광 영상이 벼의 전반적인 생육 단계에서 질소 상태를 효율적으로 평가하는 데 효과적임을 시사하며, 정밀 농업에서 UAV 기술의 활용성을 나타낸다. 그러나 본 연구는 포트안에 위치한 군락 수준에서 진행되었기 때문에 실제 포장 조건에서의 추가 연구가 필요하며, 다양한 환경 조건과 더 많은 작물 종류를 대상으로 하는 연구가 필요하다고 판단된다.

영어초록

This study investigates the potential of UAV-based multispectral imaging to classify nitrogen treatments in rice at different growth stages. Conducted in an outdoor environment at the National Institute of Crop Science, the experiments used rice clusters transplanted in 1m² pots. The nitrogen-treated plots showed statistically significant increases in panicle number, grain number, and total yield. Multispectral images were captured at four key growth stages: panicle initiation, booting, heading, and maturation, from which nine vegetation indices (NDVI, NDRE, BNDVI, GNDVI, LCI, MCARI, SIPI2, VARI, GCI) were extracted. The classification of nitrogen treatments using vegetation indices was confirmed through Partial Least Squares Discriminatnt Analysis (PLS-DA). PLS-DA results demonstrated a clear distinction of nitrogen treatments at each growth stage using the nine vegetation indices. Additionally, the Variable Importance in Projection (VIP) analysis indicated that NDRE and GCI were effective indicators during the panicle initiation and heading stages, while MCARI And SIPI2 played important roles during the maturation stage. This study shows that UAV-based multispectral imaging is effective in evaluating nitrogen status not only at specific growth stages but also across various growth stages of rice. The application of UAV technology and multispectral imaging presents an efficient approach for enhancing crop monitoring and management in modern agriculture, contributing to improved agricultural productivity and resource efficiency.

참고자료

· 없음