多光譜相機在林業(yè)中的應用

產(chǎn)品型號： AIRPHEN

所屬分類(lèi)：多光譜測量系統

更新時(shí)間：2018-06-20

簡(jiǎn)要描述：多光譜相機在林業(yè)中的應用其借鑒了自動(dòng)化領(lǐng)域諸多*技術(shù)，隨著(zhù)光譜傳感技術(shù)和圖像處理分析技術(shù)的日益發(fā)展,無(wú)人機與光譜軟硬件的結合也越發(fā)純熟。一體化程度和觀(guān)測精度也得到極大的發(fā)展，實(shí)現對大面積植物各種參數進(jìn)行測量和分析，可用于大面積區域冠層和表型調查。

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    AIRPHEN是一款多光譜相機系統，用于移動(dòng)光譜生長(cháng)指數測量，配有基于數學(xué)算法GAI估算法的6個(gè)波段相機系統。通過(guò)圖像疊加，在不同測量通道內提供多角度圖像。Hi-phen發(fā)表了很多文章，其中一些文章是Airphen相機開(kāi)發(fā)的算法基礎，以下所提到的參數，基礎均是依據文章算法計算或依據現有的業(yè)界通用算法和稱(chēng)呼，如同現成的手持冠層分析儀一樣，這些指數已經(jīng)體現在相機測量之中，所拍攝的圖像，可以傳到Hi-phen的數據庫進(jìn)行處理，另外因為該相機的系統的*性，可以利用該系統做新穎性研究。
多光譜相機AIRPHEN主要特點(diǎn)：
     1、6同步快門(mén)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
     8、內置或外置GPS
     9、人體工程學(xué)無(wú)線(xiàn)界面
    10、低能耗(7w/h)
    11、輕便(200g)
    12、緊湊、容易集成
    13、可計算寬范圍的VI值(植被指數)
多光譜相機AIRPHEN的測量指標：
   綠地指數是一個(gè)主要的農業(yè)過(guò)程變量，用于決策系統。AIRPHE飛行器平臺配備有6個(gè)波段相機系統，基于數學(xué)算法GAI估算法。圖像疊加在不同測量通道內提供多角度圖像。利用6個(gè)波段的的反射以及對每個(gè)獨立成像特殊向陽(yáng)角度取景，生成瀏覽表將PROSAIL輻射傳輸模型反轉。與單個(gè)圖像對應的平均整體方案容許對錯誤反轉問(wèn)題進(jìn)行調節。要獲得穩定GAI估值，需要大約6幀圖像。相對應的均方根誤差（RMSE)值用作相關(guān)不定性的一個(gè)指標。與基于地面的測量相比，UASGAI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)驗觀(guān)察到UAS無(wú)人機不同獲取時(shí)期的估算值的高重復性。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、森林調查、病蟲(chóng)害防治等。    
    2、VI:植被指數：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，各個(gè)植被指數在一定條件下能用來(lái)定量說(shuō)明植被的生長(cháng)狀況。在學(xué)習和使用植被指數時(shí)必須由一些基本的認識：3、NDVI: 歸一化差值植被指數：NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，或兩個(gè)波段反射率的計算。 
      1）NDVI的應用：檢測植被生長(cháng)狀態(tài)、植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等。
       2）-1<=NDVI<=1，負值表示地面覆蓋為云，雪等。對可見(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的局限性表現在，用非線(xiàn)性拉伸的方式增強了NIR和R的反射率的對比度。對于同一幅圖象，分別求RVI和NDVI時(shí)會(huì )發(fā)現，RVI值增加的速度高于NDVI增加速度，即NDVI對高植被區具有較低的靈敏度。
       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：
    光化學(xué)植被指數PRI定義為531am和570nm處反射率的歸一化植被指數,這一指數能夠成功的估算葉片尺度、冠層尺度和景觀(guān)尺度的光能利用率LUE,進(jìn)而可以提高凈初級生產(chǎn)力NPP的估算精度,因而PRI有著(zhù)廣闊的應用前景。
    5、MERIS陸地葉綠素指數（MTCI）：該指數是葉綠素提取精度,很好地監測植被葉綠素含量的潛力。    
多光譜相機AIRPHEN在森林資源調查中的應用
    森林資源調查，是林業(yè)活動(dòng)的一項重要工作。但多光譜相機在森林調查中的應用還很少。針對小區域、精度要求高的調查需求正在上升，如高要求的規劃設計調查、出于森林生態(tài)狀況監測的林分空間結構調查。如果去實(shí)地進(jìn)行這些調查，一般要花費大量的人力物力，尤其在經(jīng)濟發(fā)達地區的南方集體林區，農民很少上山從事經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，喬灌草生長(cháng)迅速，以前曾經(jīng)有的林間小道已經(jīng)逐漸消失，現在要進(jìn)行地面調查勞動(dòng)強度極大。且大多數空間分辨率不能滿(mǎn)足高精度調查的要求，而多光譜相機可以滿(mǎn)足這一要求，他可以和國內的任一款無(wú)人機配合已達到調查的目的。