Ước Tính Chiều Cao và Số Lượng Thân Cây Lúa Dựa Trên Phân Tích Dữ Liệu Đám Mây Điểm Quét Laser

Luận án tiến sĩ về ước tính chiều cao và số lượng thân cây lúa bằng phân tích dữ liệu đám mây điểm quét laser. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ laser trong nông nghiệp chính xác.

Trường đại học

Nagaoka University Of Technology

Chuyên ngành

Energy And Environment Science Program

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Dissertation

2017

76
1
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

Danh sách hình vẽ

Danh sách bảng

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Tầm quan trọng của cây lúa

1.2. Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa

1.3. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của lúa

1.4. Các phương pháp đo lường thông số sinh trưởng của cây lúa

1.5. Máy quét laser trong nông nghiệp chính xác

2. CHƯƠNG 2: THU THẬP DỮ LIỆU

2.1. Thiết bị máy quét laser

3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH CHIỀU CAO CÂY LÚA KHÔNG CẦN NHẬN DIỆN BỀ MẶT ĐẤT SỬ DỤNG PHÉP ĐO BẰNG MÁY QUÉT LASER

4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CƠ BẢN ĐỂ ƯỚC TÍNH SỐ THÂN CÂY LÚA SỬ DỤNG PHÉP ĐO BẰNG MÁY QUÉT LASER

4.1. Các khái niệm cơ bản về ước tính số thân cây lúa từ dữ liệu laser trong điều kiện lý tưởng (dữ liệu laser tốt)

4.2. Ứng dụng khái niệm sử dụng dữ liệu laser quan sát được

4.3. Hạn chế và hướng nghiên cứu tương lai

Tóm tắt

I. Quét Laser 3D Giải Pháp Ước Tính Chiều Cao Cây Lúa

Trong bối cảnh an ninh lương thực toàn cầu ngày càng trở nên quan trọng, việc quản lý và tối ưu hóa sản xuất lúa gạo đóng vai trò then chốt. Lúa gạo không chỉ là nguồn lương thực chính ở nhiều quốc gia châu Á mà còn là nguồn thu nhập quan trọng của người dân vùng nông thôn. Theo FAO, năng suất lúa gạo chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, từ giống lúa, điều kiện đất đai đến kỹ thuật canh tác. Do đó, việc theo dõi và kiểm soát các thông số sinh trưởng của cây lúa, như chiều cao và số lượng thân, là vô cùng cần thiết. Các phương pháp đo đạc truyền thống thường tốn thời gian, công sức và dễ xảy ra sai sót. Vì vậy, quét laser 3D nổi lên như một giải pháp tiềm năng, mang lại độ chính xác cao và khả năng tự động hóa quy trình đo đạc. Công nghệ này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa nông nghiệp chính xác và góp phần nâng cao năng suất lúa gạo. Ứng dụng công nghệ quét 3D trong nông nghiệp đang ngày càng được quan tâm.

1.1. Tầm quan trọng của việc đo đạc chiều cao và số lượng thân cây lúa

Việc theo dõi chiều cao và số lượng thân cây lúa đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá tình trạng sinh trưởng và dự đoán năng suất. Theo nghiên cứu của Thomas et al. (1994), Fernandez et al. (2009), Bai et al. (2011), Wang et al (2007), Badshah et al. (2014) chiều cao và số lượng thân cây lúa có sự tương quan mật thiết đến năng suất lúa. Số liệu này giúp người nông dân điều chỉnh các biện pháp canh tác kịp thời, như bón phân, tưới nước, nhằm đảm bảo cây lúa phát triển khỏe mạnh và đạt năng suất cao nhất. Đồng thời, việc đo đạc chính xác còn giúp các nhà nghiên cứu đánh giá hiệu quả của các giống lúa mới và các kỹ thuật canh tác tiên tiến. Đánh giá năng suất lúa là một yếu tố quan trọng.

1.2. Hạn chế của phương pháp đo đạc truyền thống và nhu cầu giải pháp mới

Các phương pháp đo đạc truyền thống, như sử dụng thước đo và đếm thủ công, thường gặp nhiều hạn chế. Quá trình này tốn nhiều thời gian và công sức, đặc biệt trên các cánh đồng lớn. Hơn nữa, việc tiếp cận cây lúa ở giai đoạn trưởng thành trở nên khó khăn, dẫn đến sai sót trong quá trình đo đạc. Các yếu tố chủ quan từ người đo cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả. Do đó, nhu cầu về một giải pháp đo đạc nhanh chóng, chính xác và tự động hóa là vô cùng cấp thiết để hỗ trợ người nông dân và các nhà nghiên cứu trong việc quản lý và nâng cao năng suất lúa gạo. Việc tự động hóa nông nghiệp là một xu hướng tất yếu.

II. Vượt Thách Thức Đo Cây Lúa Bằng Laser 3D Khó Khăn Gì

Mặc dù quét laser 3D mang lại nhiều tiềm năng trong việc đo đạc cây lúa bằng laser, vẫn còn tồn tại một số thách thức cần vượt qua. Một trong những khó khăn lớn nhất là khả năng phân biệt cây lúa với các yếu tố môi trường xung quanh, như cỏ dại, mặt nước và đất. Dữ liệu điểm đám mây (point cloud) thu được từ máy quét laser có thể bị nhiễu bởi các yếu tố này, làm giảm độ chính xác của việc ước tính chiều cao và số lượng thân cây lúa. Bên cạnh đó, chi phí đầu tư ban đầu cho thiết bị và phần mềm xử lý dữ liệu cũng là một rào cản đối với nhiều người nông dân. Phần mềm xử lý dữ liệu quét laser 3D yêu cầu kỹ năng chuyên môn cao. Bài toán đặt ra là làm thế nào để phát triển các thuật toán xử lý dữ liệu hiệu quả, giảm thiểu chi phí và đơn giản hóa quy trình sử dụng để công nghệ này có thể được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

2.1. Khó khăn trong việc phân biệt cây lúa với các yếu tố môi trường

Dữ liệu điểm đám mây (point cloud) thu được từ máy quét laser thường chứa nhiều thông tin không mong muốn, như tiếng ồn và các đối tượng không liên quan (cỏ dại, mặt nước). Điều này gây khó khăn cho việc phân tích và trích xuất thông tin chính xác về cây lúa. Các thuật toán xử lý dữ liệu cần được thiết kế để lọc bỏ các yếu tố nhiễu này, đồng thời giữ lại các đặc điểm quan trọng của cây lúa. Theo hình 1.8 trong tài liệu gốc, mặt nước và bọt trên bề mặt có thể gây ảnh hưởng đến khả năng xuyên thấu của tia laser, làm giảm độ chính xác của dữ liệu thu thập được.

2.2. Chi phí đầu tư ban đầu và yêu cầu về kỹ năng chuyên môn

Máy quét laser 3D và phần mềm xử lý dữ liệu thường có chi phí khá cao, gây khó khăn cho việc tiếp cận công nghệ này đối với nhiều người nông dân, đặc biệt là những hộ sản xuất nhỏ lẻ. Bên cạnh đó, việc sử dụng và phân tích dữ liệu quét laser đòi hỏi người dùng phải có kiến thức chuyên môn về cảm biến 3D cho cây trồng, xử lý ảnh và lập trình. Điều này tạo ra một rào cản lớn đối với việc ứng dụng rộng rãi công nghệ này trong thực tế. Cần có các giải pháp đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật để giúp người nông dân làm chủ công nghệ và tận dụng tối đa lợi ích mà nó mang lại.

2.3. Ảnh hưởng của điều kiện thời tiết đến độ chính xác quét laser

Điều kiện thời tiết bất lợi như mưa, sương mù, hoặc ánh sáng mặt trời quá mạnh có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của quét laser 3D. Mưa và sương mù có thể làm giảm tầm nhìn của máy quét, trong khi ánh sáng mặt trời mạnh có thể gây nhiễu tín hiệu laser. Các nhà nghiên cứu cần phải xem xét các yếu tố này khi lập kế hoạch đo đạc và phát triển các phương pháp hiệu chỉnh dữ liệu để giảm thiểu ảnh hưởng của thời tiết. Khả năng chống chịu thời tiết của máy quét laser 3D là một yếu tố cần quan tâm.

III. Cách Ước Tính Chiều Cao Lúa Giải Thuật Toán Từ Điểm Đám Mây

Một trong những phương pháp hiệu quả để ước tính chiều cao cây lúa từ dữ liệu điểm đám mây (point cloud) là sử dụng thuật toán phân tích khoảng cách từ điểm quét đến mặt đất. Tuy nhiên, việc xác định chính xác vị trí mặt đất trong ruộng lúa là một thách thức, đặc biệt khi có mặt nước hoặc thảm thực vật dày đặc. Nghiên cứu của Phan Thị Anh Thu (2017) đề xuất một phương pháp ước tính chiều cao cây lúa mà không cần xác định trực tiếp vị trí mặt đất. Phương pháp này dựa trên việc phân tích thống kê dữ liệu điểm đám mây (point cloud) để xác định các điểm cao nhất và thấp nhất của cây lúa. Sau đó, chiều cao cây lúa được tính toán dựa trên khoảng cách giữa hai điểm này. Ứng dụng LiDAR trong nông nghiệp giúp có thêm nhiều dữ liệu về chiều cao.

3.1. Phân tích thống kê dữ liệu điểm đám mây để xác định chiều cao

Phương pháp này sử dụng các thuật toán thống kê để phân tích dữ liệu điểm đám mây (point cloud) và xác định các điểm có độ cao lớn nhất và nhỏ nhất. Các điểm này được coi là đỉnh và đáy của cây lúa, tương ứng. Chiều cao của cây lúa được tính toán bằng cách lấy hiệu giữa độ cao của điểm cao nhất và điểm thấp nhất. Phương pháp này không yêu cầu xác định trực tiếp vị trí mặt đất, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố nhiễu. Hình 3.1 trong tài liệu gốc minh họa quá trình xác định vị trí đỉnh và đáy của cây lúa.

3.2. Xác định percentile để loại bỏ sai số và cải thiện độ chính xác

Để giảm thiểu ảnh hưởng của các điểm ngoại lệ và cải thiện độ chính xác của phép đo, phương pháp này sử dụng các percentile (ví dụ: percentile thứ 70, 80, 95) để xác định vị trí đỉnh và đáy của cây lúa. Thay vì sử dụng điểm cao nhất và thấp nhất tuyệt đối, phương pháp này sử dụng các điểm nằm ở các percentile nhất định, giúp loại bỏ các sai số do nhiễu và các yếu tố bất thường. Hình 3.3 và 3.4 trong tài liệu gốc cho thấy mối quan hệ giữa các percentile khác nhau và độ chính xác của việc ước tính chiều cao cây lúa.

IV. Bí Quyết Ước Tính Số Thân Lúa Phân Tích Thể Tích Không Gian 3D

Để ước tính số lượng thân cây lúa, một phương pháp hiệu quả là phân tích thể tích không gian 3D giữa mặt đất và tán lá cây lúa. Thể tích này có thể được tính toán từ dữ liệu điểm đám mây (point cloud) bằng cách chia không gian thành các voxel (đơn vị thể tích 3D). Số lượng điểm quét nằm trong mỗi voxel có thể được sử dụng để ước tính mật độ thân cây lúa trong khu vực đó. Nghiên cứu của Phan Thị Anh Thu (2017) đề xuất một phương pháp chuẩn hóa thể tích không gian để giảm thiểu ảnh hưởng của mật độ trồng và các yếu tố môi trường. Việc điều khiển sinh trưởng cây lúa là một yếu tố quan trọng.

4.1. Tính toán thể tích không gian 3D từ dữ liệu điểm đám mây

Phương pháp này chia không gian giữa mặt đất và tán lá cây lúa thành các voxel và đếm số lượng điểm quét nằm trong mỗi voxel. Thể tích không gian 3D được tính toán bằng cách cộng thể tích của tất cả các voxel chứa điểm quét. Số lượng điểm quét trong mỗi voxel phản ánh mật độ thân cây lúa trong khu vực đó. Hình 4.1 trong tài liệu gốc minh họa quá trình tính toán thể tích không gian từ dữ liệu điểm đám mây (point cloud).

4.2. Chuẩn hóa thể tích không gian để giảm thiểu ảnh hưởng của mật độ trồng

Mật độ trồng có thể ảnh hưởng đến thể tích không gian 3D, do đó, cần phải chuẩn hóa thể tích này để so sánh giữa các khu vực có mật độ trồng khác nhau. Phương pháp chuẩn hóa được đề xuất trong nghiên cứu của Phan Thị Anh Thu (2017) dựa trên việc chia thể tích không gian cho thể tích không gian tối đa có thể có trong khu vực đó. Hình 4.3 và 4.5 trong tài liệu gốc minh họa quá trình chuẩn hóa thể tích không gian và mối quan hệ giữa thể tích không gian chuẩn hóa và số lượng thân cây lúa.

V. Ứng Dụng Thực Tế Đo Lúa Bằng Laser 3D Nâng Cao Năng Suất

Các nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh tiềm năng của quét laser 3D trong việc ước tính chiều cao và số lượng thân cây lúa. Kết quả cho thấy phương pháp này có độ chính xác cao và có thể được sử dụng để theo dõi sự phát triển của cây lúa trong suốt mùa vụ. Dữ liệu thu thập được từ máy quét laser có thể được sử dụng để xây dựng các mô hình 3D cây lúa, giúp người nông dân và các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cấu trúc và sinh trưởng của cây lúa. Từ đó, có thể đưa ra các quyết định quản lý mùa vụ chính xác hơn, như điều chỉnh lượng phân bón và nước tưới, nhằm tối ưu hóa năng suất và chất lượng lúa gạo. Quản lý mùa vụ lúa hiệu quả là một yếu tố then chốt.

5.1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm về độ chính xác và độ tin cậy

Các nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện bởi Phan Thị Anh Thu (2017) cho thấy phương pháp quét laser 3D có độ chính xác cao trong việc ước tính chiều cao và số lượng thân cây lúa. Kết quả cho thấy sự tương quan chặt chẽ giữa các thông số đo được từ máy quét laser và các thông số đo thủ công. Các kết quả này chứng minh rằng quét laser 3D có thể được sử dụng như một công cụ hiệu quả để theo dõi sự phát triển của cây lúa trong suốt mùa vụ. Bảng 4.2, 4.3, 4.4 trong tài liệu gốc cung cấp thông tin chi tiết về độ chính xác của phương pháp.

5.2. Xây dựng mô hình 3D và ứng dụng trong quản lý mùa vụ

Dữ liệu điểm đám mây (point cloud) thu được từ máy quét laser có thể được sử dụng để xây dựng các mô hình 3D cây lúa chi tiết. Các mô hình 3D này cung cấp thông tin trực quan về cấu trúc và hình dạng của cây lúa, giúp người nông dân và các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về sự phát triển của cây lúa. Thông tin này có thể được sử dụng để đưa ra các quyết định quản lý mùa vụ chính xác hơn, như điều chỉnh lượng phân bón và nước tưới, nhằm tối ưu hóa năng suất và chất lượng lúa gạo.

VI. Tương Lai Quét Laser 3D Nông Nghiệp Chính Xác và Bền Vững

Quét laser 3D hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp chính xác và bền vững. Với khả năng đo đạc nhanh chóng, chính xác và tự động hóa, công nghệ này giúp người nông dân quản lý mùa vụ hiệu quả hơn, giảm thiểu chi phí và tối ưu hóa năng suất. Trong tương lai, ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI)học máy (machine learning) sẽ giúp tự động hóa quá trình phân tích dữ liệu quét laser và đưa ra các khuyến nghị quản lý mùa vụ thông minh. Điều này sẽ góp phần nâng cao năng suất, giảm thiểu tác động môi trường và đảm bảo an ninh lương thực cho thế giới. Remote Sensing (viễn thám) sẽ được ứng dụng nhiều hơn.

6.1. Tích hợp AI và học máy để tự động hóa phân tích dữ liệu

Trong tương lai, ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI)học máy (machine learning) sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tự động hóa quá trình phân tích dữ liệu quét laser. Các thuật toán AI và học máy có thể được sử dụng để nhận diện cây lúa, phân biệt với các yếu tố nhiễu và ước tính chiều cao và số lượng thân cây lúa một cách tự động và chính xác. Điều này sẽ giúp giảm thiểu thời gian và công sức cần thiết để phân tích dữ liệu và đưa ra các khuyến nghị quản lý mùa vụ kịp thời.

6.2. Hướng tới nông nghiệp bền vững và đảm bảo an ninh lương thực

Quét laser 3D góp phần vào nông nghiệp chính xác và bền vững bằng cách giúp người nông dân quản lý mùa vụ hiệu quả hơn, giảm thiểu chi phí và tối ưu hóa năng suất. Thông qua việc theo dõi chính xác sự phát triển của cây lúa, người nông dân có thể điều chỉnh lượng phân bón và nước tưới một cách hợp lý, giảm thiểu tác động môi trường và sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn. Điều này sẽ góp phần đảm bảo an ninh lương thực cho thế giới trong bối cảnh dân số ngày càng tăng và biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.

Tóm tắt và mô tả trên trang này được tạo với sự hỗ trợ của AI. Nếu bạn thấy nội dung không chính xác hoặc có vấn đề, vui lòng Báo lỗi nội dung.

15/05/2025
Luận án tiến sĩ estimation of rice plant height and stem number based on laser scaneed point cloud data analysis

Trích đoạn nội dung tài liệu

ESTIMATION OF RICE PLANT HEIGHT AND STEM NUMBER BASED ON LASER-SCANNED POINT CLOUD DATA ANALYSIS By Phan Thi Anh Thu A Dissertation Submitted to the Graduate School of Engineering of Nagaoka University of Technology for the Degree of Doctor of Engineering Energy and Environment Science Program Nagaoka University of Technology, Japan 2017 Table of contents Table of contents. i List of figures. iii List of Table. vi Chapter 1: INTRODUCTION.1 The importance of rice .2 Rice growth phases .3 The main factors effect on rice growth .4 Rice growth parameters measurement methods .5 Laser scanner in precise agriculture.

8 Chapter 2: DATA ACQUISITION .2 Laser scanner instrument. 16 Chapter 3: METHOD FOR ESTIMATING RICE PLANT HEIGHT WITHOUT GROUND SURFACE DETECTION USING LASER SCANNER MEASUREMENT. 29 Chapter 4: FUNDAMENTAL STUDY FOR ESTIMATING RICE PLANT STEM NUMBER USING LASER SCANNER MEASUREMENTS .1 Basic Concepts of Estimating Rice Plant Stem Number from Laser Data under Ideal Conditions (Good Laser Data) .2 Conceptual application using the observed laser data .3 Limitations and future works. 62 ii List of figures Fig 1.1: Apparent calorie intake and contribution from rice of Countries where rice represents more than 20 percent of calorie intake, 2000-2002 average.2: Rice growth phases and stages.

Source: Arkansas rice production handbook, 2012 .3: Research technicians is measuring rice plant height and stem number in the field .1: Schematic of the field experiment setup for measuring the 3D laser point cloud in 2013 and 2014. Arrows indicate row orientation. Row orientation is not considered in plot 3.2: Field observations were collected by laser scanners (a) SICK LMS 200 and (b) UTM 30LX in 2014 and 2016, respectively. Both lasers were hung approximately 3 m above the paddy field surface and could move along the rail under motorized power.3: Cultivation calendar of special cultivated rice Koshihikari.

The studied period is from middle June to end of July every year and is identified inside the red rectangle. In this period, plant height increases from 12 cm to 80 cm and stem number increases from 60 stems/m2 to 500 stems/m2. Source: http://www.jp/contents/1_einou/agrinet /310undou/2012/06koshihikari.4: The measured physical parameters of rice plant in (a) average rice plant height (𝐻) and (b) rice plant stem number (𝑆) with their standard deviation in three growing seasons .5: Illustration of point cloud data (a) SICK LMS 200 point cloud of rice canopy in nadir viewing and (b) Point cloud capture with LIDAR sensor (Velodyne); Source: https://www.net/news/velodyne-releases-powerful-lidar/ .6: Plot 3 target area in 2014.7: Histograms of 3D point cloud data from plot 2, collected in three years. The rows show the results from 2013 (a–g), 2014 (h–n), and 2016 (o–u) Red dashed lines show the ground position after harvesting the crop.8: The likelihood of SICK LMS 200 laser pulses reaching a ground surface covered by water.

Images a) and b) are an infrared image and an intensity image collected by SICK LMS 200 on June 21st, 2013, respectively. For this, potted rice plants were put into clear water, and the tops of the pots at a water depth of around 4 cm could be recognized from the intensity image. In contrast, c) the paddy field was covered by turbid water with many bubbles on the iii water surface on June 18th, 2014, and d) the paddy field was not covered by water on June 24th, 2014 .1: Determination of the top and bottom location, where 𝑝𝑡 and 𝑝𝑏 are the closest percentiles to the top and bottom of the rice plant, respectively; 𝐷𝑡 and 𝐷𝑏 are the vertical distances from the scanning point to the installation height of the laser scanner at 𝑝𝑡 and 𝑝𝑏.2: Vertical distance at various percentile ranks. Columns show results from (a and d) densely planted plots, (b, e and g) moderate density plots, and (c and f) sparse plots.

Red dashed lines show the position of the ground surface after harvesting the crop.3: Plots of 𝑟𝐷 against measured rice plant height. The rows show the results from 2013 (a–c), 2014 (d–f), and 2016 (g–i). The columns show the results with the reference position computed at 70th (a, d, g), 80th (b, e, h), and 95th (c, f, i) percentile ranks. Red dash-dotted lines show the regression lines.4: Plots of 𝑟𝐷 against measured rice plant height, the regression lines and achieved 𝑅𝑀𝑆𝐸 (a) show the result of a combination of the first two years and (b) shows the result of a combination of three years .1: Spatial volume (𝑉𝑠) between the ground and the rice canopy surface detected by the laser: Cross-section of voxel representation of 𝑉𝑠.3: Calculation of 𝑛𝑉𝑠 from laser scanning data.

(a) Top and bottom (close to the ground surface) positions of the rice plant used for normalizing 𝐷. The corresponding laser data are then divided into many layers for 𝑛𝑉𝑠 computaion. (b) Volumes (in voxels) of scanning points corresponding to each layer, (c) the computation of 𝑛𝑉𝑘 from the scanning points, and (d) the relationship between 𝑛𝑉𝑠 and 𝑛𝑉𝑠𝑚𝑎𝑥.4: The 𝑛𝐷 histogram shape of the third observation of plot 2 in growing season of 2014 with divided layers of (a) 𝑚 = 5, (b) 𝑚 = 10, (c) 𝑚 = 50, and (d) 𝑚 = 100.5: Distributions of original and normalized data of seven observations collected at different times of the growing season in (a) 2014 and (e) 2016. The observation date is clearly displayed in Table 2.

The planting density was 15.m-2 and the planting direction was perpendicular. Rows show the results from 2014 (a–d) and 2016 (e–h). Columns show the original data (a, e) and the 𝑛𝐷 values for different bottom positions of the rice plant; 𝐷95 (b, f), 𝐷80 (c, g), and 𝐷70 (d, h).6: These charts show the relationship between relative spatial volume and stem number in 2013 with m=100. The columns show the results with the various determined bottom position of 𝐷70, 𝐷80 , and 𝐷95.

The rows show the results from plot 1 (a-c)), plot 2 (d-f), plot 3 (g-i), plot 4 (j-l) and plot 5 (m-o).7: These charts show the relationship between relative spatial volume and stem number in 2014 with m=100. The columns show the results with the various determined bottom position of 𝐷70, 𝐷80 , and 𝐷95. The rows show the results from plot 1 (a-c)), plot 2 (d-f), plot 3 (g-i), plot 4 (j-l) and plot 5 (m-o).8: These charts show the relationship between relative spatial volume and stem number in 2016 with m=100. The columns show the results with the various determined bottom position of 𝐷70, 𝐷80 , and 𝐷95.

The rows show the results from target area 1 (a-c)) and target area 2 (d-f).9: Estimated rice plant stem numbers during the growing season of 2013 with 𝑚=100. Rows show the results from plot 1 (a–c), plot 2 (d–f), plot 3 (g–i), plot 4 (j–l), and plot 5 (m– o). Columns show the results for different bottom positions of the rice plants; 𝐷70 (a, d, g, j, m), 𝐷80 (b, e, h, k, m), and 𝐷95 (c, f, i, l, o).10: Estimated rice plant stem numbers during the growing season of 2014 with 𝑚=100. Rows show the results from plot 1 (a–c), plot 2 (d–f), plot 3 (g–i), plot 4 (j–l), and plot 5 (m– o).

Columns show the results for different bottom positions of the rice plants; 𝐷70 (a, d, g, j, m), 𝐷80 (b, e, h, k, m), and 𝐷95 (c, f, i, l, o).11: Estimated rice plant stem numbers during the growing season of 2016. Rows show the results for different numbers of layers; 𝑚 = 500 (a–c), 𝑚 = 100 (d–f), and 𝑚 = 10 (g–i). Columns show the results for different bottom positions of the rice plants; 𝐷70 (a, d, g), 𝐷80 (b, e, h), and 𝐷95 (c, f, i). Rows show the results in plot 2 for different numbers of layers; 𝑚 = 500 (a–c), 𝑚 = 100 (d–f), and 𝑚 = 10 (g–i).

Columns show the results for different bottom positions of the rice plants; 𝐷70 (a, d, g), 𝐷80 (b, e, h), and 𝐷95 (c, f, i). 53 v List of Table Table 2.1: Rice planting densities and geometries during the growing seasons of 2013 and 2014.2: List of field observation data .1: Computed allometric parameters for the scaling exponential functions that predict the rice plant stem number in moderate density plots.2: Effect of layer number and bottom position of rice plant on the precision of the estimated stem number in a moderate density plot (plot 2) during the 2014 and 2016 growing seasons.3: Effect of planting density and geometry on the precision of the estimated stem number in 2013 with 𝐷𝑏𝑜𝑡𝑡𝑜𝑚 = 𝐷95 .4: Effect of planting density and geometry on the precision of the estimated stem number in 2014 with 𝐷𝑏𝑜𝑡𝑡𝑜𝑚 = 𝐷80. 47 vi Chapter 1: Introduction Chapter 1: INTRODUCTION 1.1 The importance of rice For food security, a critical issue in the world, the most important thing is to have enough food to provide the daily life of the human. In Asian countries, rice is the main food crop.

The population needs rice for survival because they consume rice for every daily meal (Figure 1. The management of rice crop is necessary for national food security and political stability. Moreover, rice is the main income of people living in the agricultural area. Therefore, the social security is directly affected by rice production.

According to a report of FAO in 2000, rice production got the problem of declining rate of growth in yields, depletion of natural resources, labor shortages, institutional limitations and environmental pollution. By applying new rice variety and fertilizer technology, the increase of rice yield leads to the growth in rice production. Nowadays, the consumers pay more attention to rice quality. They demand for safe, affordable, and high-quality rice.

Because of the importance of rice, rice growth must be controlled by applying technologies to reduce labor costs and achieve the optimized yield with good quality. Thus, it is necessary to monitor the rice growth during the rice growing season.1: Apparent calorie intake and contribution from rice of Countries where rice represents more than 20 percent of calorie intake, 2000-2002 average. Source: FAO 1 Chapter 1: Introduction 1.2 Rice growth phases Rice growth includes many stages from seeding to harvesting. According to Arkansas rice production handbook, 2012, rice growth can be divided into three main phases of development including vegetative phase, reproduction phase and ripening phase or maturation phase (Figure 1.

The rice growth duration depends on the variety and the environment.2: Rice growth phases and stages. Source: Arkansas rice production handbook, 2012 2 Chapter 1: Introduction The vegetative phase starts from seed germination stage and ends at tillering stage. This phase is characterized by a gradual increase in plant height, tillering activity, and more leaves. During this phase, the rice plant almost stands upright and the number of tillers (stems) increase in a sigmoidal-shaped curve.

After the maximum tiller number is reached the tiller number decreases, whereas rice plant height continues to increase with a slower rate. From this time, no more effective tillers are produced. Therefore, the yield component, potential panicles per unit area, is determined. The reproduction phase starts at panicle initiation stage and ends at flowering stage.

During this period, the culm elongates, tiller number lightly decrease, panicle emerges from the stem. The heading date, which is used to predict draining and harvest date, is identified when the 50% of panicles are exserted from the boot. Flowering begins after panicles have fully emerged from the boot. The ripening phase is characterized by grain growth.

Solar intensity and temperature also effect on this period. The size and weight of rice grain will increase. Moreover, the color of grain will turn to gold or straw color at maturity, whereas the rice leaves begin to senesce.3 The main factors effect on rice growth Rice is almost grown in many humid tropical and subtropical areas.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ