多光譜相機(jī)航精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

產(chǎn)品型號(hào)： AIRPHEN

所屬分類：多光譜測(cè)量系統(tǒng)

更新時(shí)間：2018-05-02

簡(jiǎn)要描述：多光譜相機(jī)AIRPHEN為精確農(nóng)業(yè)提供了一種有效鑒別作物狀態(tài)多樣性的方法，具有高空間分辨率和高訪問(wèn)頻率。

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多光譜相機(jī)AIRPHEN主要測(cè)量指標(biāo)：
    1、綠地指數(shù)（Green area index）是一個(gè)主要的農(nóng)業(yè)過(guò)程變量，用于決策系統(tǒng)。AIRPHE 無(wú)人機(jī)平臺(tái)配備有6個(gè)波段相機(jī)系統(tǒng)，基于數(shù)學(xué)算法GAI估算法。圖像疊加，在不同測(cè)量通道內(nèi)提供多角度圖像。利用6個(gè)波段的的反射以及對(duì)每個(gè)獨(dú)立成像特殊向陽(yáng)角度取景，生成瀏覽表，將PROSAIL輻射傳輸模型反轉(zhuǎn)。與單個(gè)圖像對(duì)應(yīng)的平均整體方案容許對(duì)錯(cuò)誤反轉(zhuǎn)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)節(jié)。要獲得穩(wěn)定GAI估值 ，需要大約6幀圖像。相對(duì)應(yīng)的均方根誤差（RMSE)值用作相關(guān)不定性的一個(gè)指標(biāo)。與基于地面的測(cè)量相比，UAS GAI在小麥和油菜上方的精度大約是0.2（RMSE)。歸一化反射率與反射率相比， GAI 估值性能大為改善（0.17：0.26 GAI,RMSE）。實(shí)驗(yàn)觀察到UAS無(wú)人機(jī)不同獲取時(shí)期的估算值的高重復(fù)性。利用紅波邊緣波歸一化（）反射率，帶來(lái)從低到中GAI估值的30%（10%）的精度提升。該產(chǎn)品也可用于其它地塊、森林調(diào)查、病蟲(chóng)害防治等。2、VI:植被指數(shù)：主要反映植被在可見(jiàn)光、近紅外波段反射與土壤背景之間差異的指標(biāo)，各個(gè)植被指數(shù)在一定條件下能用來(lái)定量說(shuō)明植被的生長(zhǎng)狀況。在學(xué)習(xí)和使用植被指數(shù)時(shí)必須由一些基本的認(rèn)識(shí)：
3、NDVI: 歸一化差值植被指數(shù)：NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，或兩個(gè)波段反射率的計(jì)算。           1）．NDVI的應(yīng)用：檢測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)、植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等；                 2）．-1<=NDVI<=1，負(fù)值表示地面覆蓋為云、雪等。對(duì)可見(jiàn)光高反射；0表示有巖石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆蓋，且隨覆蓋度增大而增大
   3）．NDVI的局限性表現(xiàn)在，用非線性拉伸的方式增強(qiáng)了NIR和R的反射率的對(duì)比度。對(duì)于同一幅圖象，分別求RVI和NDVI時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，RVI值增加的速度高于NDVI增加速度，即NDVI對(duì)高植被區(qū)具有較低的靈敏度；
   4）．NDVI能反映出植物冠層的背景影響，如土壤、潮濕地面、雪、枯葉、粗糙度等，且與植被覆蓋有關(guān)
4、PRI: 光反射指數(shù)：光化學(xué)植被指數(shù)PRI定義為531am和570nm處反射率的歸一化植被指數(shù),這一指數(shù)能夠成功的估算葉片尺度、冠層尺度和景觀尺度的光能利用率LUE,進(jìn)而可以提高凈初級(jí)生產(chǎn)力NPP的估算精度,因而PRI有著廣闊的應(yīng)用前景。
5、MERIS陸地葉綠素指數(shù)（MTCI）：該指數(shù)是葉綠素提取精度,很好地監(jiān)測(cè)植被葉綠素含量的潛力。
多光譜相機(jī)AIRPHEN主要特點(diǎn)：

1）6同步快門傳感器
2）1280x960像素(tiff，12 bit)
3）2幀/秒，12bit
4)可配置波段(450-950nm)
5)視角可配(25°~60°)
6)使用不同傳感器進(jìn)行同步(TIR,RGB)
7)SD卡存儲(chǔ)
8)內(nèi)置或外置GPS
9)人體工程學(xué)無(wú)線界面
10)低能耗(7w/h)
11)輕便(200g)
12)緊湊、容易集成
13)可計(jì)算寬范圍的VI值(植被指數(shù))

產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)：
重量：500g(備選700g，2節(jié)電池)
尺寸：140*92*102 mm
內(nèi)存：40 Go(可達(dá)備選240Go )
波長(zhǎng)（nm）：450,532,568, 675, 730, 850
操作角度：35°(備選20°)
獲取速度：2幀/ 秒
圖片尺寸：1280*960
操作時(shí)間：1h(1電池)
2h(2電池)

多光譜相機(jī)AIRPHEN在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
    在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，地塊內(nèi)的變異是進(jìn)行農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)管理的關(guān)鍵。但是，在進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施，還需要許多工作，如地塊的數(shù)字化、作物種類、面積量算、作物長(zhǎng)勢(shì)分析以及地塊內(nèi)的作物變異情況等
    地塊邊界的數(shù)字化：在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)施過(guò)程中，特別是在我國(guó)極其分散的經(jīng)營(yíng)條件下，準(zhǔn)確測(cè)量地塊的邊界也是十分復(fù)雜的工作。利用低空遙感影像進(jìn)行地塊邊界的數(shù)字化，不僅時(shí)效性強(qiáng)，而且準(zhǔn)確。十分符合我國(guó)目前廣大農(nóng)村高度分散營(yíng)養(yǎng)條件下的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施。
  地塊面積量算：通過(guò)數(shù)字化地圖，可準(zhǔn)確地量算出各種作物所占地塊的面積。
    作物種類識(shí)別：在可見(jiàn)光區(qū)，低空遙感影像對(duì)作物種類反應(yīng)是較為敏感的，通過(guò)肉眼即可判讀出作物的種類。
    作物長(zhǎng)勢(shì)分析：根據(jù)不同作物長(zhǎng)勢(shì)的葉片對(duì)不同電磁波的反射特征不同，可判斷出作物的長(zhǎng)勢(shì)狀況，植物的生長(zhǎng)狀況與紅色和藍(lán)色波段的反射值有較高的相關(guān)性，而與綠色波段的反射值關(guān)系不太密切。在紅色波段的影像中，與土壤水分的關(guān)系也十分密切。由此可判斷土壤水份狀況。