Comparative evaluation of land surface temperature images from unmanned aerial vehicle and satellite observation for agricultural areas using in situ data
Autores: Awais, Muhammad; Li, Wei; Hussain, Sajjad; Cheema, Muhammad Jehanzeb Masud; Li, Weiguo; Song, Rui; Liu, Chenchen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Comparative evaluation of land surface temperature images from unmanned aerial vehicle and satellite observation for agricultural areas using in situ data
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Datos detectados de forma remota
Agricultura de precisión
Temperatura de la superficie terrestre
Vehículo aéreo no tripulado
Contenido de agua en el suelo
Sensor infrarrojo térmico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Los datos obtenidos por teledetección son una fuente de información rica y valiosa para tareas agrícolas de precisión como el análisis de calidad del suelo, enfermedades de las plantas, evaluación del estrés de los cultivos y una mejor gestión. Es necesario validar la precisión de la temperatura de la superficie terrestre (LST) adquirida a partir de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) y la teledetección basada en satélites, verificando estos datos mediante una comparación con la LST in situ. Todavía se necesitan estudios exhaustivos a escala de campo para comprender la idoneidad de las imágenes de UAV y su resolución, para lo cual la medición en tierra se utiliza como referencia. En este estudio, examinamos la precisión de los datos de temperatura de la superficie obtenidos de un sensor de infrarrojo térmico (TIR) colocado en un UAV. En consecuencia, evaluamos la LST del satélite Landsat 8 para los mismos períodos específicos. Utilizamos termómetros de contacto para medir las LST in situ para su comparación y evaluación. Entre el 18 de agosto y el 2 de septiembre de 2020, se llevaron a cabo imágenes de UAV y mediciones in situ. La eficacia de las imágenes de UAV de alta resolución y de las imágenes de Landsat 8 se evaluó considerando un análisis de coeficiente de regresión y correlación. Los datos de la fotografía satelital se compararon con las imágenes de UAV utilizando métricas estadísticas después de que se hubieran preprocesado. Se recopilaron puntos de control terrestre (GCP) para crear un conjunto de datos georreferenciado riguroso de imágenes de UAV que pudiera compararse con las imágenes satelitales y aéreas georreferenciadas. La LST TIR de UAV mostró una mayor precisión (0,89, 0,90, error cuadrático medio (RMSE) 1,07, 0,70 grados C) que la precisión de la LST de Landsat (0,70, 0,73, (RMSE) 0,78 grados C). También se observó la relación entre la LST y el contenido de agua del suelo disponible (SWC). Los resultados sugirieron que la correlación UAV-SMC fue negativa (-0,85) para la imagen del DOY 230, mientras que este valor permanece aproximadamente constante (-0,86) para el DOY 245. Nuestros resultados mostraron que las imágenes satelitales coherentes y correlacionadas con las imágenes de UAV podrían ser útiles para evaluar las condiciones generales del campo, mientras que el UAV favorece áreas circunscritas localizadas que la baja resolución de los satélites no captó. En consecuencia, nuestros resultados podrían ayudar con decisiones de planificación urbana y ambiental que tengan en cuenta el entorno térmico.
Descripción
Los datos obtenidos por teledetección son una fuente de información rica y valiosa para tareas agrícolas de precisión como el análisis de calidad del suelo, enfermedades de las plantas, evaluación del estrés de los cultivos y una mejor gestión. Es necesario validar la precisión de la temperatura de la superficie terrestre (LST) adquirida a partir de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) y la teledetección basada en satélites, verificando estos datos mediante una comparación con la LST in situ. Todavía se necesitan estudios exhaustivos a escala de campo para comprender la idoneidad de las imágenes de UAV y su resolución, para lo cual la medición en tierra se utiliza como referencia. En este estudio, examinamos la precisión de los datos de temperatura de la superficie obtenidos de un sensor de infrarrojo térmico (TIR) colocado en un UAV. En consecuencia, evaluamos la LST del satélite Landsat 8 para los mismos períodos específicos. Utilizamos termómetros de contacto para medir las LST in situ para su comparación y evaluación. Entre el 18 de agosto y el 2 de septiembre de 2020, se llevaron a cabo imágenes de UAV y mediciones in situ. La eficacia de las imágenes de UAV de alta resolución y de las imágenes de Landsat 8 se evaluó considerando un análisis de coeficiente de regresión y correlación. Los datos de la fotografía satelital se compararon con las imágenes de UAV utilizando métricas estadísticas después de que se hubieran preprocesado. Se recopilaron puntos de control terrestre (GCP) para crear un conjunto de datos georreferenciado riguroso de imágenes de UAV que pudiera compararse con las imágenes satelitales y aéreas georreferenciadas. La LST TIR de UAV mostró una mayor precisión (0,89, 0,90, error cuadrático medio (RMSE) 1,07, 0,70 grados C) que la precisión de la LST de Landsat (0,70, 0,73, (RMSE) 0,78 grados C). También se observó la relación entre la LST y el contenido de agua del suelo disponible (SWC). Los resultados sugirieron que la correlación UAV-SMC fue negativa (-0,85) para la imagen del DOY 230, mientras que este valor permanece aproximadamente constante (-0,86) para el DOY 245. Nuestros resultados mostraron que las imágenes satelitales coherentes y correlacionadas con las imágenes de UAV podrían ser útiles para evaluar las condiciones generales del campo, mientras que el UAV favorece áreas circunscritas localizadas que la baja resolución de los satélites no captó. En consecuencia, nuestros resultados podrían ayudar con decisiones de planificación urbana y ambiental que tengan en cuenta el entorno térmico.