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多光谱相机在林业中的应用

多光谱相机在林业中的应用

产品型号: AIRPHEN

所属分类:多光谱测量系统

更新时间:2018-06-20

简要描述:多光谱相机在林业中的应用其借鉴了自动化领域诸多L先技术,随着光谱传感技术和图像处理分析技术的日益发展,无人机与光谱软硬件的结合也越发纯熟。一体化程度和观测精度也得到极大的发展,实现对大面积植物各种参数进行测量和分析,可用于大面积区域冠层和表型调查。

详细说明:

    AIRPHEN是一款多光谱相机系统,用于移动光谱生长指数测量,配有基于数学算法GAI估算法的6个波段相机系统。通过图像叠加,在不同测量通道内提供多角度图像。Hi-phen发表了很多文章,其中一些文章是Airphen相机开发的算法基础,以下所提到的参数,基础均是依据文章算法计算或依据现有的业界通用算法和称呼,如同现成的手持冠层分析仪一样,这些指数已经体现在相机测量之中,所拍摄的图像,可以传到Hi-phen的数据库进行处理,另外因为该相机的系统的独特性,可以利用该系统做新颖性研究。
多光谱相机AIRPHEN主要特点:
     1、6同步全球快门传感器
     2、1280x960像素(.tiff,12 bit)
     3、2帧/秒,12bit
     4、可配置波段(450-950nm)
     5、视角可配 (25°~60°)
     6、使用不同传感器进行同步(TIR,RGB)
     7、SD卡存储
     8、内置或外置GPS
     9、人体工程学无线界面
    10、低能耗(7w/h)
    11、轻便(200g)
    12、紧凑、容易集成
    13、可计算宽范围的VI值(植被指数)
多光谱相机AIRPHEN的测量指标:
   
绿地指数是一个主要的农业过程变量,用于决策系统。AIRPHE飞行器平台配备有6个波段相机系统,基于数学算法GAI估算法。图像叠加在不同测量通道内提供多角度图像。利用6个波段的的反射以及对每个独立成像特殊向阳角度取景,生成浏览表将PROSAIL辐射传输模型反转。与单个图像对应的平均整体方案容许对错误反转问题进行调节。要获得稳定GAI估值,需要大约6帧图像。相对应的均方根误差(RMSE)值用作相关不定性的一个指标。与基于地面的测量相比,UASGAI在小麦和油菜上方的精度大约是0.2(RMSE)。归一化反射率与反射率相比,GAI估值性能大为改善(0.17:0.26 GAI,RMSE)。实验观察到UAS无人机不同获取时期的估算值的高重复性。利用红波边缘波归一化反射率,带来从低到中GAI估值的30%(10%)的精度提升。该产品也可用于其它地块、森林调查、病虫害防治等。    
    2、VI:植被指数:主要反映植被在可见光、近红外波段反射与土壤背景之间差异的指标,各个植被指数在一定条件下能用来定量说明植被的生长状况。在学习和使用植被指数时必须由一些基本的认识:
3、NDVI: 归一化差值植被指数:NDVI=(NIR-R)/(NIR+R),或两个波段反射率的计算。 
      1)NDVI的应用:检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等。

       2)-1<=NDVI<=1,负值表示地面覆盖为云,雪等。对可见光高反射;0表示有岩石或裸土等,NIR和R近似相等;正值,表示有植被覆盖,且随覆盖度增大而增大。
       3)NDVI的局限性表现在,用非线性拉伸的方式增强了NIR和R的反射率的对比度。对于同一幅图象,分别求RVI和NDVI时会发现,RVI值增加的速度高于NDVI增加速度,即NDVI对高植被区具有较低的灵敏度。
       4)NDVI能反映出植物冠层的背景影响,如土壤、潮湿地面、雪、枯叶、粗糙度等,且与植被覆盖有关。
    4、PRI: 光反射指数:
    光化学植被指数PRI定义为531am和570nm处反射率的归一化植被指数,这一指数能够成功的估算叶片尺度、冠层尺度和景观尺度的光能利用率LUE,进而可以提高净初级生产力NPP的估算精度,因而PRI有着广阔的应用前景。
    5、MERIS陆地叶绿素指数(MTCI):该指数是叶绿素提取精度,很好地监测植被叶绿素含量的潜力。
    
多光谱相机AIRPHEN在森林资源调查中的应用
    森林资源调查,是林业活动的一项重要工作。但多光谱相机在森林调查中的应用还很少。针对小区域、精度要求高的调查需求正在上升,如高要求的规划设计调查、出于森林生态状况监测的林分空间结构调查。如果去实地进行这些调查,一般要花费大量的人力物力,尤其在经济发达地区的南方集体林区,农民很少上山从事经营活动,乔灌草生长迅速,以前曾经有的林间小道已经逐渐消失,现在要进行地面调查劳动强度极大。且大多数空间分辨率不能满足高精度调查的要求,而多光谱相机可以满足这一要求,他可以和国内的任一款无人机配合已达到调查的目的。
 

         



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